Региональная информационная система связи

Настоящее изобретение относится к системам радиосвязи и может быть использовано для передачи сигналов управления и сигнализации с пункта контроля и управления большой группе территориально-распределенных объектов, а также для сбора информации с указанных объектов для централизованного управления технологическими процессами территориально-распределенных объектов (стационарных и мобильных, например, снабжающих водоресурсами мегаполис). Между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами устанавливается дуплексная радиосвязь на двух частотах с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией на одной несущей частоте. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами путем подавления узкополосных помех. 4 ил.

 

Предлагаемая система относится к системе радиосвязи и может быть использована для передачи сигналов управления и сигнализации с пункта контроля и управления большой группе территориально-распределенных объектов, а также для сбора информации с указанных объектов для централизованного управления технологическими процессами территориально-распределенных объектов (стационарных и подвижных, например, снабжающих водоресурсами мегаполис).

Известны информационные системы связи (авт. свид. СССР №830304, 911464, 930254, 1075426, 1233105, 1276594, 1522417, 1780080; патенты РФ №2049372, 2094853, 2133012, 2122239, 2172524, 2264034; патент США №5574648; патент Франции №2438877 и другие).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Региональная информационная система связи» (патент РФ №2264034, H04B 7/00, 2004), которая и выбрана в качестве базовой системы связи.

Данная система обеспечивает обмен аналоговой и дискретной информацией между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами. Это достигается установлением между указанными объектами дуплексной радиосвязи на двух частотах ω1 и ω2 с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) на одной несущей частоте ωc.

Указанные сигналы являются широкополосными, их ширина спектра Δfc определяется длительностью τэ элементарных посылок (Δfc=1/τэ). Вследствие широкой полосы частот используемых сложных AM-ФМн-сигналов в нее попадает множество узкополосных помех. Поэтому отсутствие в системе помехоподавляющих устройств резко снижает помехоустойчивость и достоверность обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами путем подавления узкополосных помех.

Поставленная задача решается тем, что региональная информационная система связи, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, при этом каждый из них состоит из блока регистрации и анализа, первого синхронного детектора, два входа которого соединены с выходами усилителя второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя соответственно, и последовательно включенных источника аналоговых сообщений, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, амплитудного ограничителя, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, отличается от ближайшего аналога тем, что пункт контроля и управления и каждый территориально-распределенный объект снабжены двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, четырьмя блоками вычитания, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к первому входу блока регистрации и анализа, к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к второму входу блока регистрации и анализа, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг.1. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, изображены на фиг.3 и 4.

Система связи содержит пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, соединенные между собой дуплексный радиосвязью.

Пункт контроля и управления (территориально-распределенный объект) содержит последовательно включенные источник 1.1 (1.2) аналоговых сообщений, амплитудный модулятор 4.1 (4.2), второй вход которого соединен с выходом генератора 3.1 (3.2) несущей частоты, фазовый манипулятор 5.1 (5.2), второй вход которого соединен с выходом источника 6.1 (6.2) дискретных сообщений, первый смеситель 9.1 (9.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 8.1 (8.2), усилитель 10.1 (10.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 11.1 (11.2) мощности, дуплексер 12.1 (12.2), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 13.1 (13.2), второй усилитель 15.1 (15.2) мощности, второй смеситель 17.1 (17.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 16.1 (16.2), усилитель 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 19.1 (19.2), первый фазовращатель 25.1 (25.2) на +30°, второй синхронный детектор 29.1 (29.2), второй вход которого соединен с выходом усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, первый блок 33.1 (33.2) вычитания, первый фазовращатель 35.1 (35.2) на +90°, второй блок 37.1 (37.2) вычитания, второй вход которого через первый синхронный детектор 20.1 (20.2) соединен с выходами усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя 19.1 (19.2), и блок 24.1 (24.2) регистрации и анализа, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя 19.1 (19.2) первый фазовращатель 26.1 (26.2) на -30° и третий синхронный детектор 30.1 (30.2), второй вход которого соединен с выходом усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока 33.1 (33.2) вычитания, последовательно подключенные к выходу второго гетеродина 16.1 (16.2) второй фазовращатель 27.1 (27.2) на +30°, второй фазовый детектор 31.1 (31.2), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 22.1 (22.2), третий блок 34.1 (34.2) вычитания, второй фазовращатель 36.1 (36.2) на +90° и четвертый блок 38.1 (38.2) вычитания, выход которого соединен с вторым входом блока 24.1 (24.2) регистрации и анализа, последовательно подключенные к выходу второго гетеродина 16.1 (16.2) второго фазовращателя 28.1 (28.2) на -30° и третьего фазового детектора 32.1 (32.2), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 22.1 (22.2), а выход подключен к второму входу третьего блока 34.1 (34.2) вычитания, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя 19.1 (19.2) перемножитель 21.1 (21.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 8.1 (8.2), полосовой фильтр 22.1 (22.2) и первый фазовый детектор 23.1 (23.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 16.1 (16.2), а выход подключен к второму входу четвертого блока 38.1 (38.2) вычитания.

Последовательно включенные генератор 3.1 (3.2) несущей частоты, амплитудный модулятор 4.1 (4.2) и фазовый манипулятор 5.1 (5.2) образуют модулятор 2.1 (2.2) с двойным видом модуляции.

Последовательно включенные первый гетеродин 8.1 (8.2), первый смеситель 9.1 (9.2), усилитель 10.1 (10.2) первой промежуточной частоты и первый усилитель 11.1 (11.2) мощности образуют передатчик 7.1 (7.2).

Второй усилитель 15.1 (15.2) мощности, второй смеситель 17.1 (17.2), второй гетеродин 16.1 (16.2), усилитель 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 19.1 (19.2), первый 20.1 (20.2), второй 29.1 (29.2) и третий 30.1 (30.2) синхронные детекторы, перемножитель 21.1 (21.2), полосовой фильтр 22.1 (22.2), первый 23.1 (23.2), второй 31.1 (31.2) и третий 32.1 (32.2) фазовые детекторы, блок 24.1 (24.2) регистрации и анализа, первый 25.1 (25.2) и второй 27.1 (27.2) фазовращатели на +30°, первый 26.1 (26.2) и второй 28.1 (28.2) фазовращатели на -30°, первый 33.1 (33.2), второй 34.1 (34.2), третий 37.1 (37.2) и четвертый 38.1 (38.2) блоки вычитания образуют приемник 14.1 (14.2).

Между пунктом контроля и управления и каждым территориально-распределенным объектом устанавливается дуплексная радиосвязь с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) на одной несущей частоте. При этом на пункте контроля и управления эти сигналы излучаются на частоте

ω1пр1г2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота;

ωг2 - частота гетеродина 16.1 (8.2),

а принимаются на частоте

ω2пр3г1,

где ωпр3 - третья промежуточная частота;

ωг1 - частота гетеродина 8.1 (16.2).

На территориально-распределенном объекте, наоборот, сложные AM-ФМн - сигналы излучаются на частоте ω2, а принимаются на частоте ω1.

Частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов 8.1 (16.2) и 16.1 (8.2) разнесены на вторую промежуточную частоту (фиг.2)

ωг2г1пр2,

Региональная информационная система связи работает следующим образом.

При передаче сообщений и команд с пункта контроля и управления включается генератор 3.1 несущей частоты, который формирует высокочастотное колебание (фиг.3, a)

UC1(t)=υc1·Cos(ωct+φс1), 0≤t≤TC1,

где υc1, ωc, φc1, TC1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 4.1. На второй вход амплитудного модулятора 4.1 с выхода источника 1.1 аналоговых сообщений подается модулирующая функция m1(t) (фиг.3, б), содержащая аналоговую информацию. На выходе амплитудного модулятора 4.1 образуется амплитудно-модулированный (AM) сигнал (фиг.3, в)

U1(t)=υc1·[1+m1(t)]·Cos(ωct+φс1), 0≤t≤TC1,

который поступает на первый вход фазового манипулятора 5.1, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) (фиг.3, г) с выхода источника 6.1 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 5.1 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) (фиг.3, д)

U2(t)=υc1·[1+m1(t)]·Cos(ωct+φk1(t)+φc1), 0≤t≤TC1,

где φk1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), причем φk1(t)=const при k·τэ<t<(к+1)·τэ и может изменяться скачком при t=k·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=0, 1, 2, …, N1-1);

τэ, N1 - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью TC1 (TC1=N1·τэ),

который поступает на первый вход первого смесителя 9.1, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 8.1

UГ1(t)=υг1·Cos(ωг1t+φг1).

На выходе смесителя 9.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 10.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

UПР1(t)=υпр1·[1+m1(t)]·Cos(ωпр1t+φk1(t)+φпр1], 0≤t≤TC1,

где υпр1=1/2·K1·υc1·υг1;

K1 - коэффициент передачи смесителя;

ωпр1сг1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

φпр1сг1.

Это напряжение после усиления в усилителе 11.1 мощности через дуплексер 12.1 поступает в приемопередающую антенну 13.1 и излучается ею в эфир на частоте ω1пр1г2, улавливается приемопередающей антенной 13.2 и через дуплексер 12.2 и усилитель 15.2 мощности поступает на первый вход смесителя 17.2. На второй вход смесителя 17.2 подается напряжение Uг1(t) гетеродина 16.2 территориально-распределенного объекта. На выходе смесителя 17.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

Uпр2(t)=υпр2·[1+m1(t)]·Cos(ωпр2t+φk1(t)+φпр2], 0≤t≤TC1,

где υпр2=1/2·K1·υпр1·υг1;

ωпр2пр1г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φпр2пр1г1,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 19.2 и на первый (информационный) вход первого синхронного детектора 20.2. На выходе амплитудного ограничителя 19.2 образуется напряжение (фиг.3, е)

U3(t)=υ0·Cos(ωпр2t+φk1(t)+φпр2), 0≤t≤TC1,

где υ0 - порог ограничения,

которое поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 20.2 и на первый вход перемножителя 21.2.

На выходе первого синхронного детектора 20.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, ж)

UН1(t)=υн1·[1+m1(t)], 0≤t≤TC1,

где υн1=1/2·K2·υпр2·υ0;

К2 - коэффициент передачи синхронного детектора, пропорциональное модулирующей функции m1(t) (фиг.3, б).

На второй вход перемножителя 21.2 подается напряжение гетеродина 8.2

UГ2(t)=υг2·Cos(ωг2t+φг2),

на выходе которого образуется напряжение (фиг.3, з)

U4(t)=υ4·Cos[ωг1t-φk1(t)+φг1], 0≤t≤TC1,

где υ4=1/2·K3·υ0·υг2;

К3 - коэффициент передачи перемножителя,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте ωг1 гетеродина 16.2. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 22.2 и поступает на информационный вход фазового детектора 23.2, на опорный вход которого подается напряжение Uг1(t) гетеродина 16.2 (фиг.3.и).

На выходе фазового детектора 23.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, к)

UН2(t)=υн2·Cosωk1(t), 0≤t≤TC1,

где υн2=1/2·K4·υ4·υг1;

K4 - коэффициент передачи фазового детектора,

пропорциональное модулирующему коду M1(t) (фиг.3, г).

Если в эфире действует узкополосная помеха

UП1(t)=υп1·Cos[ωп1t+φп1],

частота ωп1 которой незначительно отличается от второй промежуточной частоты

ωп1пр2=Δω1≤Δωф1,

где Δωф1 - полоса пропускания синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2, то аддитивная смесь принимаемого АМ-ФМн-сигнала Uпр2(t) и узкополосной помехи Uп1(t)

UΣ1(t)=UПР2(t)+UП1(t),

с выхода усилителя 18.2 второй промежуточной частоты поступает на первые входы синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2.

Опорное напряжение U3(t) (фиг.3, е) с выхода амплитудного ограничителя 19.2 одновременно поступает на опорный вход синхронного детектора 20.2 и на входы фазовращателей 25.2 и 26.2 на +30° и -30°, на выходе которых образуются соответствующие напряжения:

U3'(t)=υ0·Cos[ωпр2t+φk1(t)+φпр2+30°],

U3''(t)=υ0·Cos[ωпр2t+φk1(t)+φпр2-30°], 0≤t≤ТC1,

Эти напряжения подаются на вторые входы синхронных детекторов 29.2 и 30.2 соответственно. На выходе синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

UН3(t)=υн1·[1+m1(t)]+υн3·Cos[(ωп1пр2)t+φп1пр2],

UН4(t)=υн1·[1+m1(t)]+υн3·Cos[(ωп1пр2)t+φп1пр2+30°],

UН5(t)=υн1·[1+m1(t)]+υн3·Cos[(ωп1пр2)t+φп1пр2-30°],

где υн3=1/2·K2·υп1·υ0.

На выходе первого блока 33.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUН1(t)=UH4(t)-UH5(t)=υн3·{Cos[(ωп1пр2)t+ωп1-

пр2+30°]-Cos[(φп1пр2)t+φп1пр2-30°]}=

=2υн3·Sin[(ωп1пр2)t+φп1пр2]·Sin30°=

н3·Sin[(ωп1пр2)t+φп1пр2].

Анализ полученного разностного напряжения ΔUH1(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔUН1(t) с выхода блока 33.2 вычитания поступает на вход фазовращателя 35.2 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔUH2(t)=υн3·Sin[(ωп1пр2)t+φп1пр2+90°]=

н3·Cos[(ωп1пр2)t+φп1пр2],

которое поступает на второй вход второго блока 37.2 вычитания. На первый вход блока 37.2 вычитания подается напряжение UН3(t) с выхода первого синхронного детектора 20.2. На выходе второго блока 37.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUH3(t)=UH3(t)-ΔUH2(t)=υн1·[1+m1(t)],

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на первый вход исполнительного блока 24.2.

Если в эфире действует узкополосная помеха

UП2(t)=υп2·Cos(ωп2t+φп2),

частота ωп2 которой незначительно отличается от частоты ωг1 гетеродина 16.2

Δωп2г1=Δω2≤Δωф2,

где Δωф2 - полоса пропускания фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала U4(t) и узкополосной помехи UП2(t)

UΣ2(t)=U4(t)+UП21(t)

с выхода полосового фильтра 22.2 поступает на первые (информационные) входы фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2.

Опорное напряжение UГ1(t) с выхода гетеродина 16.2 поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 23.2 и на входы фазовращателей 27.2 и 28.2 на +30° и -30°.

На выходе фазовращателей 27.2 и 28.2 на +30° и -30° образуются следующие напряжения соответственно:

UГ1'(t)=υг1·Cos(ωг1·t+φг1+30°),

UГ1''(t)=υг1·Cos(ωг1t+φг1-30°),

которые подаются на вторые входы фазовых детекторов 31.2 и 32.2 соответственно. На выходе фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

UН6(t)=υн2·Cosφk1(t)+υн4·Cos[(ωп2г1)t+φп2г1],

UH7(t)=υн2·Cos[φk1(t)+30°]+υн4·Cos[(ωп2г1)t+φп2г1+30°],

UH8(t)=υн2·Cos[φk1(t)-30°]+υн4·Cos[(ωп2г1)t+ωп2г1-30°],

где υн4=1/2·К4·υн2·υг1.

Напряжения UН7(t) и UН8(t) поступают на входы блока 34.2 вычитания, на выходе которого образуется следующее разностное напряжение

ΔUH4(t)=UH7(t)-UH8(t)=υн4·{Cos[(ωп2г1)t+φп2-

г1+30°]-Cos[(ωп2г1)t+φп2г1-30°]}=

=2υн4·Sin[(ωп2г1)t+φп2г1]·Sin30°=

н4·Sin[(ωп2г1)t+φп2г1].

Анализ полученного разностного напряжения ΔUН4(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔUН4(t) с выхода блока 34.2 вычитания поступает на вход фазовращателя 36.2 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔUH5(t)=υн4·Sin[(ωп2г1)t+φп2г1+90°]=

н4·Cos[(ωп2г1)t+φп2г1],

которое поступает на второй вход блока 38.2 вычитания. На первый вход блока 38.2 вычитания подается напряжение UН6(t) с выхода первого фазового детектора 23.2. На выходе блока 38.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUH6(t)=UH6(t)-ΔUH5(t)=υн2·Cosφk1(t),

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на второй вход исполнительного блока 24.2.

При передаче сообщений с территориально-распределенного объекта с помощью генератора 3.2 несущей частоты формируется высокочастотное колебание (фиг.4, а)

UC2(t)=υc2·Cos(ωct+φс2), 0≤t≤ТС2,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 4.2. На второй вход амплитудного модулятора 4.2 с выхода источника 1.2 аналоговых сообщений подается модулирующая функция m2(t) (фиг.4, б), содержащая аналоговую информацию. На выходе амплитудного модулятора 4.2 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM) (фиг.4, в)

U5(t)=υc2·[1+m2(t)]·Cos(ωct+φс2), 0≤t≤ТС2,

который поступает на первый вход фазового манипулятора 5.2, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) (фиг.4, г) с выхода источника 6.2 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 5.2 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) (фиг.4, д)

U6(t)=υc2·[1+m2(t)]·Cos[ωct+φk2(t)+φс2], 0≤t≤ТС2,

который поступает на первый вход первого смесителя 9.2, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 8.2

UГ2(t)=υг2·Cos(ωг2t+φг2).

На выходе смесителя 9.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 10.2 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

U7(t)=υ7·[1+m2(t)]·Cos[(ωпр3t-φk2(t)+φпр3], 0≤t≤ТС2,

где υ7=1/2·K1·υc2·υг2;

ωпр3г2c - третья промежуточная (разностная) частота;

ωпр3cг2.

Это напряжение после усиления в усилителе 11.2 мощности через дуплексер 12.2 поступает в приемопередающую антенну 13.2 и излучается ею в эфир на частоте ω2пр3г1, улавливается приемопередающей антенной 13.1 и через дуплексер 12.1 и усилитель 15.1 мощности поступает на первый вход смесителя 17.1. На второй вход смесителя 17.1 подается напряжение UГ2(t) гетеродина 16.1 пункта контроля и управления. На выходе смесителя 17.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

UПР3(t)=υпр3·[1+m(t)]·Cos[ωпр2t+φk2(t)+φпр3], 0≤t≤ТС2,

где υпр3=1/2·K1·υ7·υг2;

ωпр2г22 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φпр4пр3г2,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 19.1 и на первый (информационный) вход синхронного детектора 20.1. На выходе амплитудного ограничителя 19.1 образуется напряжение (фиг.4, е)

U8(t)=υ0·Cos[ωпр2t+φk2(t)+φпр4],

которое поступает на опорный вход синхронного детектора 20.1 и на первый вход перемножителя 21.1.

На выходе синхронного детектора 20.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, е)

UH9(t)=υн5·[1+m2(t)], 0≤t≤ТС2,

где υн5=1/2·К2·υпр3·υ0,

пропорциональное модулирующей функции m2(t) (фиг.4, б).

На второй вход перемножителя 21.1 подается напряжение Uг1(t) гетеродина 8.1. На выходе перемножителя 21.1 образуется напряжение

U9(t)=υ9·Cos[ωг2t+φk2(t)+φг2], 0≤t≤TC2,

где υ9=1/2·К3·υ0·υг1.

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте ωг2 гетеродина 16.1. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 22.1 и поступает на информационный вход фазового детектора 23.1, на опорный вход которого подается напряжение UГ2(t) (фиг.4, и) гетеродина 16.1. На выходе фазового детектора 23.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, к)

UH10(t)=υн6·Cosφk2(t), 0≤t≤ТС2,

где υн6=1/2·К4·υ9·υг2,

пропорциональное модулирующему коду M2(t) (фиг.4, г).

Если в эфире действует узкополосная помеха

UП3(t)=υп3·Cos(ωп3t+φп3),

частота ωп3 которой незначительно отличается от второй промежуточной частоты

ωп3пр2=Δω3≤Δωф3,

где Δωф3 - полоса пропускания синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1, то аддитивная смесь принимаемого AM-ФМн-сигнала UПР3(t) и узкополосной помехи UП3(t)

UΣ3(t)=UПР3(t)+UП3(t),

с выхода усилителя 18.1 второй промежуточной частоты поступает на первые входы синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1.

Опорное напряжение U8(t) (фиг.4, е) с выхода амплитудного ограничителя 19.1 одновременно поступает на опорный вход синхронного детектора 20.1 и на входы фазовращателей 25.1 и 26.1 на +30° и -30°. На выходе фазовращателей 25.1 и 26.1 на +30° и -30° образуются соответствующие напряжения:

U8'(t)=υ0·Cos[ωпр2t-φk2(t)+φпр4+30°],

U8''(t)=υ0·Cos[ωпр2t-φk2(t)+φпр4-30°].

Эти напряжения подаются на вторые входы синхронных детекторов 29.1 и 30.1 соответственно. На выходе синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

UH10(t)=υн5·[1+m2(t)]+υн6·Cos[(ωп3пр2)t+φп3пр4],

UH11(t)=υн5·[1+m2(t)]+υн6·Cos[(ωп3пр2)t+φп3пр4+30°],

UН12(t)=υн5·[1+m2(t)]+υн6·Cos[(ωп3пр2)t+φп3пр4-30°],

где υн6=1/2·K2·υн3·ν0.

На выходе первого блока 33.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUH6(t)=UH11(t)-UH12(t)=υн6·{Cos[(ωп3пр2)t+φп3-

пр4+30°]-Cos[(ωп3пр2)t+φп3пр4-30°]}=

=2υн6·Sin[(ωп3пр2)t+φп3пр4]·Sin 30°=

н6·Sin[(ωп3пр2)t+φп3пр4].

Анализ полученного разностного напряжения ΔUН6(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔUН6(t) с выхода блока 33.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 35.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔUH7(t)=υн6·Sin[(ωп3пр2)t+φп3пр4+90°]=

н6·Cos[(ωп3пр2)t+φп3пр4],

которое поступает на второй вход второго блока 37.1 вычитания. На первый вход блока 37.1 вычитания подается напряжение UН10(t) с выхода первого синхронного детектора 20.1. На выходе второго блока 37.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUH8(t)=UH10(t)-ΔUH7(t)=υн5·[1+m2(t)],

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на первый вход исполнительного блока 24.1.

Если в эфире действует узкополосная помеха

UП4(t)=υп4·Cos(ωп4t+φп4),

частота ω4 которой незначительно отличается от частоты ωг2 гетеродина 16.1

ωп4г2=Δω4≤Δωф4,

где Δωф4 - полоса пропускания фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала U8(t) и узкополосного сигнала UП4(t)

UΣ4(t)=U8(t)+UП4(t),

с выхода полосового фильтра 22.1 поступает на первые (информационные) входы фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1.

Опорное напряжение UГ2(t) с выхода гетеродина 16.1 поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 23.1 и на входы фазовращателей 27.1 и 28.1 на +30° и -30°.

На выходе фазовращателей 27.1 и 28.1 на +30° и -30° образуются следующие напряжения соответственно:

UГ2'(t)=υг2·Cos[ωг2t+φг2+30°],

UГ2''(t)=υг2·Cos[ωг2t+φг2-30°].

которые подаются на вторые входы фазовых детекторов 31.1 и 32.1 соответственно. На выходе фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

UН13(t)=υн6·Cosφk2(t)+υн7·Cos[(ωп4г2)t+φп4г2],

UH14(t)=υн6·Cos[φk2(t)+30°]+υн7·Cos[(ωп4г2)t+φп4г2+30°],

UH15(t)=υн6·Cos[φk2(t)-30°]+υн7·Cos[(ωп4г2)t+φп4г2-30°],

где υн7=1/2·К4·υп4·υг2.

Напряжения UH14(t) и UН15(t) поступают на входы блока 34.1 вычитания, на выходе которого образуется следующее разностное напряжение

ΔUH9(t)=UH14(t)-UH15(t)=υн7·{Cos[(ωп4г2)t+φп4-

г2+30°]-Cos[(φп4г2)t+φп4г2-30°]}=

=2υн7·Sin[(ωп4г2)t+φп4г2]·Sin 30°=

н4·Sin[(ωп4г2)t+φп4г2].

Анализ полученного разностного напряжения ΔUН9(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔUH9(t) с выхода блока 34.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 36.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔUH10(t)=υн7·Sin[(ωп4г2)t+φп4г2+90°]=

н7·Cos[(ωп4г2)t+φп4г2],

которое поступает на второй вход блока 38.1 вычитания. На первый вход блока 38.1 вычитания подается напряжение UН13(t) с выхода первого фазового детектора 23.1. На выходе блока 38.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔUH11(t)=UН13(t)-ΔUН10(t)=υн6·Cos φk2(t),

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на второй вход исполнительного блока 24.1.

Между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами устанавливается дуплексная радиосвязь на двух частотах ω1 и ω2 с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) на одной несущей частоте ωc.

С точки зрения обнаружения данные сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность сложных AM-ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный AM-ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных AM-ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных AM-ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные AM-ФМн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи сообщений. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.

Следует также отметить, что на пункте контроля и управления сложные AM-ФМн-сигналы излучаются на частоте

ω1пр1г2,

а принимаются на частоте

ω2пр3г1.

На каждом территориально-распределенном объекте, наоборот, сложные AM-ФМн-сигналы излучаются на частоте ω2, а принимаются на частоте ω1.

Частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты

ωг2г1пр2.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информацией между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами. Это достигается подавлением узкополосных помех фазокомпенсационным методом.

Региональная информационная система связи, содержащая пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, при этом каждый из них состоит из блока регистрации и анализа, первого синхронного детектора, два входа которого соединены с выходами усилителя второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя соответственно, и последовательно включенных источника аналоговых сообщений, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, амплитудного ограничителя, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, отличающаяся тем, что пункт контроля и управления и каждый территориально-распределенный объект снабжены двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, четырьмя блоками вычитания, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к первому входу блока регистрации и анализа, к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к второму входу блока регистрации и анализа, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых амплитудно-манипулированных или амплитудно-модулированных сигналов, а также для демодуляции указанных сигналов.

Изобретение относится к средствам формирования требуемых амплитудно-манипулированных или амплитудно-модулированных сигналов, а также для демодуляции указанных типов сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах сантиметрового диапазона в качестве задающего генератора. .

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых временных форм фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых временных форм фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых временных форм фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых временных форм фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов в заданной полосе частот и преобразования частоты.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых амплитудно-частотных и фазочастотных фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазо-манипулированных сигналов в заданной полосе частот и преобразования частоты.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования требуемых амплитудно-частотных характеристик и фазочастотных характеристик фазоманипулированных, амплитудно-манипулированных, а также амплитудно-фазоманипулированных сигналов в заданной полосе частот и преобразования частоты.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи информации

Изобретение относится к питанию и регулировке источников света, применяемым в авионике

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для формирования фазоманипулированных, а также фазомодулированных сигналов и их демодуляции

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для модуляции амплитуды и фазы высокочастотных гармонических колебаний, а также для демодуляции частотно-модулированных и амплитудно-модулированных сигналов с одновременными фильтрацией и усилением

Изобретение относится к средствам для формирования частотно-манипулированных, а также частотно-модулированных сигналов или их демодуляции с одновременными фильтрацией и усилением

Изобретение относится к устройствам, формирующим сложные сигналы, и может быть использовано в радиосвязи и радионавигации

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные компактные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов

Региональная информационная система связи

Наверх