Радиопередающее устройство

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотелеметрических системах для получения информации с наземных, воздушных и космических объектов. Достигаемый технический результат - повышение надежности получения информации в условиях, когда имеются моменты времени уверенной радиосвязи и моменты времени с неустойчивой радиосвязью за счет экранирующего воздействия на передающую антенну, например, плазмы. Радиопередающее устройство содержит усилитель мощности, блок контроля параметров, формирователь управляющих импульсов, коммутатор ВЧ-колебаний, блок ВЧ-генераторов, два элемента И, элемент ИЛИ, умножитель, амплитудный модулятор, фазовый модулятор, блок управления частотой вывода, формирователь модулирующих импульсов и датчик отраженных сигналов. 5 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиотелеметрических системах для получения информации с наземных, воздушных и космических объектов.

Известен передатчик с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) сигналов [1], содержащий в каждом канале схему вычисления разности между предыдущим входным сигналом и текущим входным сигналом, схемы устранения нулей, схему переключения сигналов, схему суммирования сигналов, который модулирует сигналы нескольких каналов и передает последовательно ИКМ сигналы, переключая их с разделением во времени, синтезирует последовательность сигналов ИКМ с временным уплотнением. Недостатком такой системы является то, что она передает информацию с постоянной скоростью без учета условий излучения радиосигналов, постоянно расходуя энергию источника питания, а также при наличии экранирующего эффекта передающей антенны, загружая приемно-регистрирующую аппаратуру некачественной хаотично-прерывистой информацией.

Ограниченная емкость источника питания и, как правило, ограниченная емкость регистрирующего устройства приемных пунктов предъявляют требования на ограничение скорости передачи информации с объекта контроля, так как от этого зависит и объем излучаемой информации, приводит к уменьшению объема передаваемой информации и ее достоверности при регистрации (надежность). Например, при прохождении космическим аппаратом участков траектории с плазмообразованием, когда существуют моменты времени как уверенной радиосвязи, так и моменты времени неустойчивой радиосвязи за счет экранирующего воздействия плазмы на передающую антенну или при затенении передающей антенны защитным экранным колпаком или другим предметом в системах различного назначения.

Известно радиопередающее устройство [2], которое содержит задающий генератор, соединенный через буферный каскад со входом первого модулируемого каскада, формирователь импульсов, соединенный с импульсным модулятором, выход которого непосредственно соединен с модуляционными входами модулируемых каскадов, а через задержку, формирователь импульсов и второй импульсный модулятор с модулирующим входом последнего (более мощного) модулируемого каскада, выход которого является выходом устройства.

Скорость передачи данного радиопередающего устройства задается фиксированной и, следовательно, не зависит от условий, в которых работает передающая антенна, что является недостатком устройства.

Наиболее близким по технической сущности является радиопередающее устройство, описанное в [3], содержащее блок контроля, формирователь управляющих импульсов, элемент ИЛИ, формирователь модулирующих импульсов, блок ВЧ-генераторов и последовательно включенный коммутатор ВЧ-колебаний, умножитель, амплитудный модулятор и усилитель мощности, при этом выход последнего является выходом устройства.

Недостатком данного устройства является низкая надежность получения информации в условиях прерывистой, за счет экранизации передающей антенны, радиосвязи.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности получения информации в условиях, когда имеются моменты времени уверенной радиосвязи и моменты времени с неустойчивой радиосвязью за счет экранирующего воздействия на передающую антенну, например, плазмы.

Технический результат достигается тем, что в радиопередающем устройстве, содержащем усилитель, блок контроля параметров, соединенный с информационным входом формирователя управляющих импульсов, выход которого подключен ко входу управления коммутатора ВЧ-колебаний, к коммутационным входам которого подключен блок ВЧ-генераторов, импульсный выход коммутатора ВЧ-колебаний через элемент ИЛИ, формирователь модулирующих импульсов соединен с модуляционным входом амплитудного модулятора, а высокочастотный выход через умножитель подсоединен к другому входу амплитудного модулятора, вход датчика отраженных сигналов подключен к выходу усилителя мощности, а сигнальный выход подключен ко входу блока управления частотой вывода, опорный выход которого соединен со входом управления блока контроля параметров, при этом выход блока контроля параметров подключен ко входу первого элемента И, второй вход которого соединен с основным выходом блока управления частотой вывода, при этом выход первого элемента И подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход блока контроля параметров через второй элемент И соединен с модуляционным входом фазового модулятора, второй вход второго элемента И непосредственно подключен к выходу форсированного вывода блока управления частотой вывода и второму входу формирователя управляющих импульсов, ВЧ-вход фазового модулятора подключен к выходу амплитудного модулятора, а выход соединен непосредственно со входом усилителя мощности, при этом выходом устройства является выход ВЧ-датчика отраженных сигналов.

На фиг.1 изображена блок-схема радиопередающего устройства, на фиг.2, 3, 4, 5 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство на фиг.1 содержит блок контроля параметров 1, соединенный с информационным входом формирователя управляющих импульсов 2, выход которого подключен ко входу управления коммутатора ВЧ-колебаний 3, к коммутационным входам которого подключен блок ВЧ-генераторов 4, а импульсный выход коммутатора ВЧ-колебаний через элемент ИЛИ 5 и формирователь модулирующих импульсов 6 соединен с модуляционным входом амплитудного модулятора 7, высокочастотный выход коммутатора ВЧ-колебаний 3 через умножитель 8 подсоединен к другому входу амплитудного модулятора 7, вход датчика отраженных сигналов 9 подключен к выходу усилителя мощности 10, сигнальный выход датчика отраженных сигналов 9 подключен ко входу блока управления частотой вывода 11, опорный выход которого соединен со входом управления блока контроля параметров 1, при этом выход блока контроля параметров подключен ко входу первого элемента И 12, второй вход которого соединен с основным выходом блока управления частотой вывода 11, при этом выход первого элемента И 12 подключен ко второму входу элемента ИЛИ 5; выход блока контроля параметров 1 через второй элемент И 13 соединен с модуляционным входом фазового модулятора 14, а второй вход второго элемента И 13 непосредственно подключен к выходу форсированного вывода блока управления частотой вывода 11 и второму входу формирователя управляющих импульсов 2, фазовый модулятор 14, вход которого подключен к выходу амплитудного модулятора 7, а выход соединен непосредственно со входом усилителя мощности 10, при этом выход ВЧ-датчика отраженных сигналов 9 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. Блок контроля параметров 1 осуществляет опрос датчиков, расположенных на объекте контроля, например на спускаемом космическом аппарате по заданной программе, и формирует информационные посылки (фиг.2) в виде импульсов длительностью τ_u с периодом повторения Тп, определяемым блоком управления частотой вывода 11 (фиг.3а). Структура информационных посылок, поступающих на вход элемента И 12, вход элемента И 13 и информационный вход формирователя управляющих импульсов 2, состоящая из опорного импульса ou, информационных импульсов u₁, ...u_N приведена на (фиг.3б). Временные интервалы (Tu₁...Tu_N) между опорным (ou) и информационными импульсами (u₁...u_N) несут информационную нагрузку.

С выхода блока контроля опорный ou и информационные импульсы (u₁...u_N) (фиг.3б) при наличии разрешения на втором входе элемента И 12 с основного выхода блока управления частотой вывод 11 (фиг.3г) через элемент ИЛИ 5 поступают на вход формирователя модулирующих импульсов 6 и формирователь управляющих импульсов 2, который формирует импульсы k1, k2 для создания кодовых интервалов τ_k1 или τ_k2 (фиг.3в), несущих информацию о принадлежности посылки видеоимпульсов к конкретному объекту контроля, при этом кодовые импульсы k1 и k2, сформированные по длительности, поступают через элемент ИЛИ 5 также на вход формирователя модулирующих импульсов 6 (фиг.3д). Формирователь управляющих импульсов 2 осуществляет подключение необходимого высокочастотного генератора блока ВЧ-генераторов 4 через умножитель 8 ко входу амплитудного модулятора 7 (фиг.3е), в котором осуществляется амплитудная модуляция, и с его выхода импульсный высокочастотный сигнал при отсутствии сигнала с выхода элемента И 13 (фиг.3з) через фазовый модулятор 14 (фиг.3к) усилитель мощности 10 и датчик отраженных сигналов 9 поступает на выход устройства (фиг.3л).

Если передающая антенна работает в нормальном режиме излучения и отсутствует экранирующий эффект, то с сигнального выхода датчика отраженных сигналов 9 сигнал отсутствует (фиг.3и) и блок управления частотой вывода 11 формирует запрет на второй вход формирователя управляющих импульсов 2 и на второй вход элемента И 13, поддерживая запрет на модуляционном входе фазового модулятора 14 (фиг.3д), тем самым обеспечивая первоначально заданный (наиболее экономичный по энергопотреблению) режим опроса датчиков и излучения телеметрических посылок.

При движении в атмосфере Земли объекта контроля (пример, космический спускаемый аппарат), когда возникают моменты времени с неустойчивой радиосвязью за счет экранирующего воздействия плазмы на передающую антенну, излучаемый высокочастотный сигнал отражается от среды, выделяется в датчике отраженных сигналов, детектируется и на сигнальном выходе датчика отраженных сигналов 9 в моменты времени АВ, CD (фиг.4а) формируется видеосигнал, который поступает на вход блока управления частотой вывода 11, при этом блок управления частотой вывода 11 изменяет (уменьшает) на это время частоту повторения импульсов на опорном выходе, тем самым изменяя (уменьшая) с F_п на F′_п частоту следования информационных посылок с блока контроля параметров 1 (фиг.4б).

Во время интервала времени нормальной работы передающей антенны (ВС - окно радиопрозрачности (фиг.4а)), когда высокочастотный сигнал излучается антенной и отражение практически отсутствует, то сигнал запрета с датчика отраженных сигналов 9 прекращается и не поступает на вход блока управления частотой вывода 11 (фиг.4), и последний по заданной программе включает либо режим повышенной частоты повторения информационных посылок (интервал времени ВС фиг.4б) за счет увеличения частоты подачи опорных импульсов с опорного выхода на вход блока контроля параметров 1 (Т′п<Тп), либо реализуя форсированный режим с передачи информации с частотой F_{п max}=1/Т_{п min} (фиг.5а).

С этой целью блок управления частотой управления вывода 11:

- формирует запрещающий сигнал на основном выходе (фиг.5г, интервал времени ВС), который поступает на второй вход элемента И 12 и запрещает прохождение информационных сигналов с блока контроля 1 через элемент ИЛИ 5 на формирователь модулирующих импульсов 6;

- на выходе форсированного вывода формирует разрешающий сигнал на второй вход элемента И 13 (фиг.5ж, интервал времени ВС) на прохождение информационных сигналов с блока контроля параметров 1 на фазовый модулятор 14, при этом разрешающий сигнал поступает на второй вход формирователя управляющих импульсов 2, который переключает коммутатор ВЧ-колебаний 3 в режим, когда к его высокочастотному выходу подключен один из генераторов (например, основной) блока ВЧ-генераторов 4, ВЧ-колебания которого через умножитель 8 поступают на амплитудный модулятор 7 (фиг.5е, интервал времени ВС), и с импульсного выхода коммутатора ВЧ 3 импульсный сигнал (фиг.5в) через элемент ИЛИ 5 поступает на формирователь модулирующих импульсов 6, при этом за время действия этого импульса ВЧ-колебания с выхода амплитудного модулятора 7 поступают на ВЧ-вход фазового модулятора.

Одновременно с формированием запрещающего сигнала на импульсную модуляцию сигналами блока контроля и разрешающего сигнала на фазовую модуляцию блок управления частотой управления вывода 11 формирует сигналы на опорном выходе с заранее заданной максимальной частотой (фиг.5а) F_{п max}=1/T_{п min}, поступающие на блок контроля параметров 1, который выводит информацию в виде информационных импульсов с максимальной (заданной) частотой (фиг.5б, интервал времени ВС) на модуляционный вход фазового модулятора 14. При этом осуществляется внутриимпульсная фазовая модуляция ВЧ-колебаний, что позволяет резко увеличить скорость передачи и получения телеметрической информации с объектов контроля в окне радиосвязи.

Введение в предлагаемое устройство датчика отраженных сигналов, блока управления частотой вывода, фазового модулятора и двух элементов И с соответствующими связями позволяет повысить скорость передачи телеметрической информации в момент времени нормальной работы передающей антенны.

Этим достигается технический результат изобретения - повышение надежности получения информации, когда имеются моменты времени уверенной радиосвязи и моменты времени с неустойчивой радиосвязью за счет экранирующего воздействия на передающую антенну, например плазмы.

Источники информации

1. Патент Японии №4-44855, Н 04 В 14/06.

2. Радиопередающие устройства. Учебник для вузов. /Л.А.Белов, М.В.Благовещенский - М.: Радио и связь, 1982, с.311-312, рис 21.16/.

3. Патент России №2113056, Н 04 В 7/00 БИ №16, 1998 (прототип).

Радиопередающее устройство, содержащее усилитель мощности, блок контроля параметров, соединенный с информационным входом формирователя управляющих импульсов, выход которого подключен ко входу управления коммутатора ВЧ-колебаний, к коммутационным входам которого подключен блок ВЧ-генераторов, импульсный выход коммутатора ВЧ колебаний через последовательное соединение элемента ИЛИ и формирователя модулирующих импульсов соединен с модуляционным входом амплитудного модулятора, а высокочастотный выход через умножитель подсоединен к другому входу амплитудного модулятора, отличающееся тем, что в него введены датчик отраженных сигналов, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, а сигнальный выход подключен ко входу блока управления частотой вывода, опорный выход которого соединен со входом управления блока контроля параметров, при этом выход блока контроля параметров подключен ко входу первого элемента И, второй вход которого соединен с основным выходом блока управления частотой вывода, при этом выход первого элемента И подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход блока контроля параметров через второй элемент И соединен с модуляционным входом фазового модулятора, второй вход второго элемента И непосредственно подключен к выходу форсированного вывода блока управления частотой вывода и второму входу формирователя управляющих импульсов, ВЧ- вход фазового модулятора подключен к выходу амплитудного модулятора, а выход соединен непосредственно со входом усилителя мощности, при этом выходом устройства является выход ВЧ-датчика отраженных сигналов.