Система радиосвязи

 

Использование: в космических и наземных радиолиниях связи с повторным использованием частоты. Сущность изобретения: система радиосвязи содержит генератор сигнала 1, первый, второй, третий развётвители мощности 17, 2, 18, первый, второй, третий, четвертые амплитудные модуляторы 3,4, 19,20, первый, второй усилители сигнала 5, 21, первую, вторую, третью, четвертую передающие антенны б, 7, 22, 23, фазовращатель 8, первую, вторую, третью, четвертую приемные антенны 9,10.24, 25, первый, второй, третий сумматоры 11, 26. 16, первый , второй вычитатели 12, 27, первый, второй , третий демодуляторы 13, 14, 28, амплитудный ограничитель 15. Цель изобретения - повышение эффективности использования пропускной способности канала связи.3 ил.

СОКЗЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5115 Н 04 В 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876947/09 (22) 23.10.90 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Воронежский научно-исследовательский институт связи (72) Ю.В.Заплетин, А.М.Жеребятьев, А,В.Древаль и О.А,Заплетина (56) Авторское свидетельство СССР

М 1141978, кл. Н 04 В 7/02, 1978. (54) СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ (57) Использование: в космических и наземных радиолиниях связи с повторным использованием частоты. Сущность изобретения: система радиосвязи содержит генератор

„„Я „„1835607 А1 сигнала 1, первый, второй, третий разветвители мощности 17, 2, 18, первый, второй, третий, четвертые амплитудные модуляторы

3, 4, 19, 20, первый, второй усилители сигнала 5. 21, первую, вторую, третью, четвертую передающие антенны 6, 7, 22, 23, фазовращатель 8, первую, вторую, третью, четвертую приемные антенны 9, 10. 24, 25, первый, второй, третий сумматоры 11, 26, 16, первый, второй вычитатели 12. 27, первый, ВТо рой, третий демодуляторы 13, 14, 28, амплитудный ограничитель 15. Цель изобретения — повышение эффективности использования пропускной способности канала связи. 3 ил.

1835607

20 ны; рых установлены амплитудные модуляторы

19 и 20, выполненные в виде управляемых высокочастотных усилителей. В них амплитуда проходящих сигналов изменяется про25 тивофазно по закону передаваемого

0тэ(1)-0(1+ 2(т))сов ф (х)

U20(t)=U(1 — т2(1))СО $ф (t), (4) (5) uc(t)=0ccos g(t), Ет«с т. й«г1г, (6) Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных радиолиниях связи с повторным использованием частоты (ПИЧ), Целью изобретения является повышение эффективности использования пропускной способности канала связи, Структурная электрическая схема системы радиосвязи приведена на фиг. 1, где введены следующие обозначения:

1 — генератор сигнала;

2 — второй разветвитель мощности;

3, 4 — первый и второй амплитудные модуляторы;

5 — первый усилитель сигнала;

6, 7 — первая и вторая передающие антенны;

8 — фаэовращатель;

9, 10 — первая и вторая приемные антен11 — первый сумматор;

12 — первый вычитатель;

13, 14 — первый и второй демодуляторы, 15 — амплитудный ограничитель;

16 — третий сумматор;

17, 18 — первый и третий разветвитель мощности;

19, 20 — третий и четвертый амплитудные модуляторы;

21 — второй усилитель сигнала;

22, 23 — третья и четвертая передающие антенны;

24, 25 — третья и четвертая приемные антенны;

26 — второй сумматор;

27 — второй вычитатель;

28 — третий демодулятор, Предлагаемая система радиосвязи работает следующим образом.

Генератор сигналов 1 формируют сигнал, модулированный по фазе или по частоте основными сообщениями S1, вида где 0 — амплитуда сигнала ф(1)= гд (т)+ р (1); в — угловая частота; р (t) — функция изменения фазы сигнала, соответствующая фазовой или частотой модуляции основным сообщением, Сигнал (1) поступает на вход разветвителя мощности 2. с соответствующих выходов которого сигнал поступает на входы второго и третьего разветвителей мощности

17 и 18. С выхода разветвителя мощности 17 сигнал разветвляется на два канала, в которых установлены амплитудные модуляторы

3 и 4, выполненные в виде управляемых

55 высокочастотных усилителей. В ниэ амплитуда проходящих сигналов изменяется противофазно по закону передаваемого дополнительного сообщения Sz с помощью напряжений, снимаемых с противофазного усилителя 5, При этом сигналы на выходах амплитудных модуляторов 3 и 4 имеют вид

0э(i)=0(1+ (t})co s ф (t) (2)

04(t)=0(1 f)(t))cps т/) (t), (3) где 0 — амплитуда;

<>(t) — функция изменения амплитуды сигнала. соответствующая дополнительному сообщению Sz, Сигналы (2) и (3) поступают на входы передающих антенн 6 и 7 с горизонтальной поляризацией.

С выхода разветвителя мощности 18 сигнал разветвляется на два канала, в котодополнительного сообщения Яз, с помощью напряжений, снимаемых с противофазного усилителя 21. При этом сигналы на выходах амплитудных модуляторов 19 и 20 имеют вид где gz(t) — функция изменения амплитуды сигнала, соответствующая дополнительному сообщению Яэ.

Сигналы (4) и (5} поступают на входы передающих антенн 22 и 23 с вертикальной поляризацией.

На фиг, 2 показан вариант пространственного расположения передающих (6, 7, 22, 23) и приемных (9, 10, 24, 25) антенн, На фиг. 3 показана схема прохождения сигналов между передающими и приемными антеннами 6, 7 и 9, 10 с горизонтальной поляризацией. Передающие и приемные антенны располагаются в горизонтальной плоскости симметрично относительно оси

00, соединяющей середины баэ антен н т от, дй, Мы рассматриваеВ случай, когда нет развязки между парами антенн 6, 9 и 7, 10, что имеет место при где 2т. ZR — горизонтальные размеры апертур передающих и приемных антенн. B этом

1835607

Од(ф=20пИ(асов t/r (t)— cos(t/r (t)- Лpj} (13) (7) (8) 10

Л(Лр =в t=-or —, С

xd7 dR

oS (19) (20) случае диаграммы направленности антенн практически полностью перекрываются.

На выходах приемных антенн 9, 10 с горизонтальной поляризацией получим сигналы

Ug(t)=Up(1+f1(t))cos t/r (е)+

+U<(1-11(1))сов(t/r (t} — Лp), Uto(t)=Un(1 — fq(t))cos gr (t)+

+Un(1+fan(t)jcos(t/r (t) Л р), где 0л — амплитуда сигнала в месте приема, обусловленная излучением одной из передающих антенн с горизонтальной поляризацией;

Лр — разность фаз, возникающая от разности хода лучей.

Определим Л р где м — круговая частота;

Л t — время, необходимое для преодоления радиоволной расстояния Л I (разности хода лучей), с — скорость света.

Так как с- А —, то Лр= — — (91 и 2лЛ1

2_#_

Из геометрических построений на фиг

4б следует, что

Л! а с1Т (10) Подставив (10) в (9), получим где il — длина волны;

0 — расстояние между передающей и приемной сторонами.

Для примера рассчитаем по формуле (ii) величину dR (расстояние между приемными антеннами}, если расстояние между передающими и приемными антеннами D=1 км, расстояние между передающими антеннами d 1 м, длина волны A.=1 см, при которой

hp =90Î

dR = d — 5 м

Л DX oA

На выходах сумматора 13 и вычитателя

14 будут действовать сигналы

Ugt)=2Un(cos t/r (l)+cos(t/) (t) — Л р)} (12) После преобразований получим

Ug(l)=4Un cos cos(t/r (t) — - 2) (14) Л Л

Од(т)=40пФ (т)з!и sin (t/r (t) — — -) (15) Л Л

2 2

Из выражений (14) и (15) видно, что сигнал с выхода сумматора 13 имеет только угловую модуляцию функцией p (t) ((поскольку ф()= со t+ р (t)), а сигнал с выхода

15 вычитателя 14 имеет как угловую, так и амплитудную модуляцию функцией (1(). Необходимо отметить, что эта амплитудная модуляция есть результат пространственной модуляции сигнала, излучаемого пере20 дающими антеннами 6, 7 с горизонтальной поляризацией.

Радиолинию связи с дополнительной пространственной модуляцией сигнала можно рассматривать как двухканальную., 25 Очевидно, что коэффициенты передачи сигналов в каналах угловой и пространственной модуляции являются периодическими функциями сдвига фаз Ар, который является функцией расстояний между антенна-, 30 ми на передающей и приемной сторонах d и dR, дальности связи 0 и длины волны Л.

При Лp = л/2 эти коэффициенты передачи равны, при этом

0 (с)=2 2 U

U (t)=2 2U fg(t)sin(t/r (t} — л/4) (18) Амплитудно-модулированный сигнал

40 {12) с выхода вычитателя 14 поступает на вход демодулятора дополнительного сообщения 13, выполненного в виде синхронного демодулятора, на опорный вход которого поступает сигнал с выхода амплитудного ограничителя 15. На выходе демодулятора 13 выделяется дополнительное сообщение Sz.

Аналогично описанному выше радиокакалу связи с горизонтальной поляризацией радиоволн работает радиоканал связи с вертикальной поляризацией радиоволн.

При этом на выходах приемных антенн 24, 25 с вертикальной поляризацией получим сигналы

Uz<(t)=U (1+fz(t})cos t/r (t)+

+Un(1-fg(t))cos(t/r {t)- Л p)

U2s(t)=Uter(1 f2(t))cos ф (t)+

+Un(1+ fz(t)jcos(>/r (tj h p3, 1835607 где Ои — амплитуда сигнала в месте приема, обусловленная излучением одной из пере-. дающих антенн с вертикальной поляризацией.

На выходах сумматора 26 и вычитателя

27 будут действовать сигналы

Q(t)=4Uncos — - cos (g(t) — — - (21)

Л Л

2 2

Uq(t)-4Unf2(t)sin 2 sin(@ (t) — 2Ч, (22)

Ь Л где Л р по-прежнему определяется выражением (11)

Амплитудно-модулированный сигнал (22) с выхода вычитателя 32 поступает на вход демодулятора дополнительного сообщения 28, выполненного в виде синхронного демодулятора, на опорный вход которого поступает сигнал с выхода амплитудного ограничителя 15. На выходе демодулятора 28 выделяется дополнительное сообщение $з.

В сумматоре 16 складываются сигналы (14) и (21), Чтобы использовать выходной сигнал сумматора 16 s качестве опорного для синхронных демодуляторов 13 и 28, его необходимо сфазировать с входными сигналами этих демодуляторов {13) и (22). Дпя этого служит фазовращатепь на 90 8. В качестве синхронного демодулятора может быть использована цепь, состоящая из перемножителя двух входных сигналов и

Ф НЧ.

Для устранения возможной паразитной амплитудной модуляции сигнала с выхода сумматора 16 служит амплитудный ограничитель 15. Сигнал.с выхода ограничителя 15 модулирован только по углу. Угловая модуляция этого сигнала снимается демодулятором основного сообщения 14, на выходе которого выделяется основное сообщение

St, В сумматоре 16 складываются сигналы (14) и (21). Для случая Лp = на выходе

Л сумматора 16 получим

Ок16(1)-4 1/2 Оисоз(ф (т)- 4) (23) Как видно иэ(23), амплитуда(обозначим ее через А1) сигнала О 1ф) равна

А1 4 /2О (24) Как видно из (8) амплитуда (обозначим .ее через Az) сигнала на выходе сумматора 11 прототипа равна

A2=2U и (25)

Сравним А1 и А2, Мы исхОДим иэ того, что мощности, излучаемые передатчиками системы — прототипа и предлагаемой систе5 мы радиосвязи, равны. Тогда очевидно, что амплитуда О и сигнала на выходе каждого из двух облучателей приемной антенны про-. тотипа порождена излучением мощности

P/2, где Р— полная мощность, излучаемая

10 передатчиком. Амплитуда Ои сигнала на выходе каждой из четырех приемных антенн предлагаемой системы порождена излучением мощности P/4. Отсюда следует, что

Ои-О „/ 2. Подставляя это значение U„s

15 (24), получим

А1=40 и И Ai=2Az

Такой результат объясняется, в частно20 сти, наличием в предлагаемой системе четырех приемных антенн, расположенных в пространстве таким образом, чтобы было возможно испольэовать явление интерференции (см ., например, Ландсберг Г.С. On25 тика, — M.; ГИТТЛ, 1952, с. 82), Как видна из (18), амплитуда (обозначим ее через Аз) сигнала на выходе вычитателя

12 предлагаемой системы равна

30 Аз=2 2 Ои (26)

Как видно из (9), амплитуда (обозначим ее через A4) сигнала на выходе вычитателя

14 прототипа равна

А4=2О и (27)

Выше уже показано, что Un=U n/ /2, поэтому As=A4. Рассуждая аналогично пол40 учим, что амплитуда А5 сигнала на выходе вычитателя 27 также равна А4, Таким образом иэ приведенных рассуждений следует, что помехозащищенность передачи информации по каналам угловой и

45 пространственной модуляции в предлагаемой системе по крайней мере не ниже, чем в прототипе.

Итак, технико-экономическая эффективность предлагаемой системы радиосвя50 зи по сравнению с прототийом заключается в том, что она обеспечивает передачу дополнительной информации Бз в той же полосе частот и с теми же энергетическими затратами.

55 Формула изобретения

Система радиосвязи, содержащая на передающей стороне генератор сигнала, первый разветвитель мощности, первый усилитель сигнала, первый и второй ампли1835607

10 тудные модуляторы, управляющие входы которых соединены соответственно с прямьил и инверсным выходами первого усилителя сигнала. а сигнальные входы соединены соответственно с первым и вторым выходами первого разветвителя мощности, первую и вторую передающие антенны, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных модуляторов, при этом управляющий вход генератора сигнала и вход первого усилителя сигнала являются соответственно первым и вторым информационными входами системы, а на приемной стороне — первую и вторую приемные антенны, первый сумматор, первый вычитатель, первый и второй демодуляторы, выходы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами системы, выход первой приемной антенны подключен к объединенным первым входам первых сумматора и вычитателя, выход второй приемной антенны подключен кобьединенным вторым входам первых сумматора и вычитателя, выход первого вычитателя подключен к сигнальному входу первого демодулятора, опорный вход которого соединен с входом второго демодулятора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности использования пропускной способности канала связи, введены на передающей стороне второй и третий разветвители мощности, третий и четвертый амплитудные модуляторы, второй усилитель сигнала, вход которого являются треть- им информационным входом системы, третья передающая антенна. вход которой соединен с выходом третьего амплитудного модулятора, четвертая передающая антенна, вход которой соединен с выходом чет5

40 вертого амплитудного модулятора, прямой и инверсный выходы второго усилителя сигнала подключены к управляющим входам соответственно третьего и четвертого амплитуднь х модуляторов, выход генератора сигнала соединен с входом второго разветвителя мощности, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и третьего разветвителей мощности соответственно, сигнальные входы третьего и четвертого амплитудных модуляторов соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего разветвителя мощности, а на приемной стороне — третья и четвертая приемные антенны, второй сумматор, второй вычитатель, третий демодулятор, выход которого является третьим информационным выходом системы, йоследовательно соединенные третий сумматор, фазовращатель и амплитудный ограничитель, выход которого подключен к объединенным входам первого и второго демодуляторов и к опорному входу третьего демодулятора, выход третьей приемной антенны подключен к объединенным первым входам вторых сумматора и вычитателя, выход четвертой приемной антенны подключен к обьединенным вторым входам вторых сумматора и вычитателя, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, выход второго вычитателя подключен к сигнальному входу третьего демодулятора, при атом первая и вторая передающая антенны и первая и вторая приемные антенны выполнены с горизонтальной поляризацией, а третья и четвертая передающие антенны и третья и четвертая приемные антенны выполнены с вертикальной поляризацией. 1835607

Составитель А. Древаль

Техред M.Mîðãåíòçë Корректор М. Андрущенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2985 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5