РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к радиосвязи и может быть использована в приемных центрах декаметрового диапазона волн с целью повышения помехозащищенности приема.
Известно радиоприемное устройство, которое используется в приемных центрах. Описание этого устройства приведено в патенте РФ №2308149, Кл. Н04В 1/06 опубл. 10.10.2007 г., бюл. №28, фиг.1, фиг.2 [1].
Известное радиоприемное устройство содержит последовательно соединенные антенно-фидерное устройство, согласующее устройство, N устройств приема и обработки сигналов и устройство демодуляции и декодирования сигналов. Каждое из N устройств приема и обработки сигналов является многодиапазонным радиоприемным устройством для приема сигналов в диапазоне декаметровых волн 2-30 МГц. Каждое радиоприемное устройство содержит аналоговую и цифровую часть. Цифровая обработка сигналов осуществляется по второй промежуточной частоте (см. патент РФ №2308149, фиг.1 или на радиочастоте фиг.2). Недостатком известного радиоприемного устройства является наличие согласующего устройства, что приводит к значительному уменьшению коэффициента передачи сигнала в каждом приемном тракте. Наличие N много диапазонных радиоприемных устройств значительно увеличивает габариты всего устройства.
Задачей полезной модели является повышение коэффициента передачи сигнала в каждом радиоприемном канале.
1. Это достигается тем, что в радиоприемном устройстве, содержащем последовательно соединенные антенный вход, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, первый управляемый аттенюатор, устройство для приема и обработки сигналов, и устройство для демодуляции и декодирования, согласно предложения, устройство приема сигналов содержит входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство, содержащее один вход, соединенный с выходом первого управляемого аттенюатора, и N выходов, к каждому его выходу подключен поддиапазонный радиоканал, содержащий соединенные последовательно второй управляемый аттенюатор, усилитель высокой частоты, поддиапазонную частотно-избирательную систему, аналого-цифровой преобразователь, матричный коммутатор и набор цифровых радиоприемных устройств, выход каждого поддиапазонного радиоканала подключен к одному из входов устройства демодуляции и декодирования сигналов.
2. Это достигается тем, что в радиоприемном устройстве, согласно предложения, входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство содержит N полосовых фильтров, входы которых соединены с выходом первого управляемого аттенюатора, каждый полосовой фильтр выполнен по Т-образной цепочечной схеме, у которого входное продольное плечо содержит первый двухполюсник, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с одним из N выходов многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства, третий двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной, ко входу многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства подключены первые выводы первого и второго корректирующих двухполюсников, у которых вторые выводы соединены с общей шиной, каждый двухполюсник выполнен в виде соединенных последовательно катушки индуктивности и конденсатора.
3. Это достигается тем, что в радиоприемном устройстве, согласно предложения, поддиапазонная частотно - избирательная система содержит потенциальную входную клемму, общую шину, входной широкополосный пьезоэлектрический фильтр, выполненный на дифференциальном усилителе, который имеет дифференциальный вход и дифференциальный выход, к каждому входу которого подключен первый вывод двухполюсника, каждый двухполюсник выполнен в виде соединенных последовательно катушки индуктивности и пьезорезонатора, у которого параллельно выводам включен конденсатор, вторые выводы двухполюсников объединены и соединены с входной потенциальной клеммой системы, система содержит дополнительно две группы полосовых фильтров, устройство управления и сумматор, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с отрицательной обратной связью, который имеет дифференциальный выход, при этом инвертирующий вход операционного усилителя является входом сумматора, а его дифференциальный выход является выходом системы, как первая, так и вторая группа состоит из Р идентичных по структуре полосовых фильтров, каждый из которых содержит управляемый операционный усилитель с отрицательной обратной связью, и который имеет дифференциальный вход, дифференциальный выход и вывод управления током выходного каскада, к инвертирующему входу этого усилителя подключен первый резистор, ко второму выводу которого подключен первый пьезорезонатор, к неинвертирующему входу усилителя подключен второй пьезорезонатор и второй резистор, второй вывод второго резистора соединен с общей шиной, вторые выводы первого и второго пьезорезонаторов соединены и являются входом данного фильтра, к каждому из выходов операционного усилителя подключены третий и четвертый пьезорезонаторы соответственно, ко второму выводу третьего пьезорезонатора подключен третий резистор, ко второму выводу четвертого пьезорезонатора подключен четвертый резистор, вторые выводы третьего и четвертого резисторов соединены и подключены ко входу сумматора, входы фильтров первой группы соединены и подключены к первому выходу дифференциального усилителя, входы фильтров второй группы соединены и подключены ко второму выходу дифференциального усилителя, выходы устройства управления через шину управления соединены с выводами управления операционных усилителей, входящих в первую и вторую группу полосовых фильтров.
Сущность полезной модели состоит в том, что в предлагаемом радиоприемном устройстве устройство приема и обработки сигналов содержит входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство, содержащее один вход, соединенный с выходом первого управляемого аттенюатора, и N выходов, к каждому его выходу подключен поддиапазонный радиоканал, содержащий соединенные последовательно второй управляемый аттенюатор, усилитель высокой частоты, поддиапазонную частотно-избирательную систему, аналого-цифровой преобразователь, матричный коммутатор и набор цифровых радиоприемных устройств, выход каждого поддиапазонного радиоканала подключен к одному из входов устройства демодуляции и декодирования сигналов.
Входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство содержит N поддиапазонных полосовых фильтров, входы которых объединены и соединены с выходом первого управляемого аттенюатора. Выход каждого поддиапазонного полосового фильтра соединен со входом поддиапазонного радиоканала, содержащего соединенные последовательно второй управляемый аттенюатор, усилитель высокой частоты, поддиапазонную частотно-избирательную систему, аналого-цифровой преобразователь, матричный коммутатор и набор цифровых радиоприемных устройств, выход каждого поддиапазонного радиоканала подключен к одному из входов устройства демодуляции и декодирования сигналов.
Поддиапазонная частотно - избирательная система содержит потенциальную входную клемму, общую шину, входной широкополосный пьезоэлектрический фильтр, выполненный на дифференциальном усилителе, который имеет дифференциальный вход и дифференциальный выход, к каждому входу которого подключен первый вывод двухполюсника, каждый двухполюсник выполнен в виде соединенных последовательно катушки индуктивности и пьезорезонатора, у которого параллельно выводам включен конденсатор, вторые выводы двухполюсников объединены и соединены с входной потенциальной клеммой системы, система содержит дополнительно две группы полосовых фильтров, устройство управления и сумматор, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с отрицательной обратной связью, который имеет дифференциальный выход, при этом инвертирующий вход операционного усилителя является входом сумматора, а его дифференциальный выход является выходом системы, как первая, так и вторая группа состоит из Р идентичных по структуре полосовых фильтров, каждый из которых содержит управляемый операционный усилитель с отрицательной обратной связью, и который имеет дифференциальный вход, дифференциальный выход и вывод управления током выходного каскада, к инвертирующему входу этого усилителя подключен первый резистор, ко второму выводу которого подключен первый пьезорезонатор, к не инвертирующему входу усилителя подключен второй пьезорезонатор и второй резистор, второй вывод второго резистора соединен с общей шиной, вторые выводы первого и второго пьезорезонаторов соединены и являются входом данного фильтра, к каждому из выходов операционного усилителя подключены третий и четвертый пьезорезонаторы соответственно, ко второму выводу третьего пьезорезонатора подключен третий резистор, ко второму выводу четвертого пьезорезонатора подключен четвертый резистор, вторые выводы третьего и четвертого резисторов соединены и подключены ко входу сумматора, входы фильтров первой группы соединены и подключены к первому выходу дифференциального усилителя, входы фильтров второй группы соединены и подключены ко второму выходу дифференциального усилителя, выходы устройства управления через шину управления соединены с выводами управления операционных усилителей, входящих в первую и вторую группу полосовых фильтров.
Каждый поддиапазонный радиоканал содержит аналоговую и цифровую часть. Цифровая обработка сигналов производится на радиочастоте в рабочей полосе каждого поддиапазона.
На фиг.1 приведена функциональная схема радиоприемного устройства; на фиг.2 приведена принципиальная электрическая схема широкополосного многополюсного частотно-селективного устройства; на фиг.3 приведена принципиальная электрическая схема поддиапазонной частотно-избирательной системы.
Предлагаемое радиоприемное устройство (см. фиг.1) содержит последовательно соединенные антенный вход 1, фильтр нижних частот 2, фильтр верхних частот 3, первый управляемый аттенюатор 4 с элементом управления 5, устройство для приема и обработки сигналов 6, и устройство для демодуляции и декодирования сигналов 7.
Устройство приема и обработки сигналов 6 содержит широкополосное многополюсное частотно-селективное устройство 8, содержащее один вход и N выходов, к каждому выходу которого подключен поддиапазонный радиоканал 9.
Каждый поддиапазонный радиоканал 9 содержит последовательно соединенные второй управляемый аттенюатор 10 с элементом управления 11, усилитель высокой частоты 12, поддиапазонную частотно-избирательную систему 13, аналого-цифровой преобразователь 14, матричный коммутатор 15 и набор цифровых радиоприемных устройств 16. Матричные коммутаторы 15 и наборы цифровых радиоприемных устройств 16 всех поддиапазонов образуют цифровой вычислитель радиоприемного устройства.
У управляемого аттенюатора 10 вход элемента управления 11 соединен со вторым выходом управления аналого-цифрового преобразователя 14.
Выход каждого поддиапазонного радиоканала 9 соединен с одним из входов устройства демодуляции и декодирования сигналов 7.
На фиг.2 приведена принципиальная схема входного многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства 8.
....
Входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство 8 содержит входную потенциальную клемму 17, к которой подключены первые выводы N первых двухполюсников 18, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу каждого первого двухполюсника 18 подключены первые выводы второго двухполюсника 19 и третьего двухполюсника 20, второй двухполюсник 19 выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с i-той выходной потенциальной клеммой 21, где i-1, 2,N, третий двухполюсник 20 выполнен в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной 22, к каждой i-той выходной потенциальной клемме 21 и общей шине 22 подключен вход i-того поддиапазонного радиоканала 7. К входной потенциальной клемме 17 подключены первые выводы конденсатора 23 и двухполюсников 24 и 25, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора. Вторые выводы конденсатора и двухполюсников соединены с общей шиной 22. Двухполюсники и конденсатор применяются для уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характеристики по краям рабочего диапазона.
На фиг.3 приведена принципиальная электрическая схема поддиапазонной частотно-избирательной системы 13.
Система содержит входную потенциальную клемму 26, к которой подключен первый вывод двухполюсника 27 и двухполюсника 28. Каждый из двухполюсников содержит соединенные последовательно катушку индуктивности и пьезорезонатор, у которого параллельно выводам включен конденсатор.
Вторые выводы двухполюсников 27 и 28 соединены с входами операционного усилителя 29, который имеет два выхода 30 и 31. Усилитель 29 может быть выполнен на схемах типа AD 8351 или 8352.
Входная часть частотно-избирательного устройства представляет собой полосовой фильтр с широкой полосой пропускания. Схема эквивалентна мостовой схеме, содержащей в каждом плече соединенные последовательно катушку индуктивности и пьезорезонатор, у которого параллельно выводам включен конденсатор.
Система содержит две группы 32 и 33, каждая из которых содержит Р полосовых фильтров 34 идентичных по структуре. Каждый полосовой фильтр 34 содержит управляемый операционный усилитель 35 с отрицательной обратной связью, который имеет дифференциальный вход с выводами 36 и 37, дифференциальный выход с выводами 38 и 39, и вывод управления 40 током выходного каскада.
К инвертирующему входу 36 усилителя 35 подключен первый резистор 41, ко второму выводу которого подключен первый пьезорезонатор 42. К не инвертирующему входу 37 усилителя 35 подключены второй пьезорезонатор 43 и второй резистор 44, у которого второй вывод соединен с общей шиной 22. Вторые выводы пьезорезонаторов 42 и 43 соединены и являются входом полосового фильтра 34. К выходным выводам 38 и 39 усилителя 35 подключены третий 45 и четвертый 46 пьезорезонаторы соответственно.
Ко вторым выводам пьзорезонаторов 45 и 46 подключены третий 47 и четвертый 48 резисторы, у которых вторые выводы объединены и являются выходом полосового фильтра 44. Входы полосовых фильтров 44 группы 32, содержащей фильтры с нечетными номерами, подключены к первому выходу 30 усилителя 29. Входы полосовых фильтров 44 второй группы 33, содержащей фильтры с четными номерами, подключены ко второму выходу 31 усилителя 29.
Выходы всех полосовых фильтров 44 подключены ко входу сумматора 49, который имеет дифференциальный выход. В состав системы входит устройство управления 50, у которого выходы соединены с выводами управления 40 операционных усилителей 35, входящих в группы 32 и 33.
Количество полосовых фильтров 44 многополосного фильтра, входящих в частотно-избирательную систему равно числу М=2 Р частотных интервалов, на которые разделена полоса пропускания входного звена устройства, а их полосы пропускания вплотную прилегают друг к другу и в сумме перекрывают всю полосу пропускания входного широкополосного фильтра, полоса которого равна полосе пропускания поддиапазона.
Радиоприемное устройство работает следующим образом.
Групповой сигнал с антенного входа 1 поступает на вход фильтра нижних частот 2, затем на вход фильтра верхних частот 3, с выхода которого поступает на вход первого управляемого аттенюатора 4, который управляется со входа элементом управления 5. В случае перегрузки помехами или сигналом на управляющий вход первого аттенюатора 4 с элемента управления 5 подается сигнал для уменьшения коэффициента передачи.
С выхода первого аттенюатора 4 групповой сигнал поступает на вход устройства приема и обработки сигналов 6, а именно, на вход многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства 8. Рабочий диапазон принимаемых частот декаметрового диапазона 2-30 МГц разделена на N поддиапазонов, где N=5-10. В каждом поддиапазоне рабочая полоса пропускания выделяется поддиапазонным полосовым фильтром, образованным двухполюсниками 18, 19, 20 (см. фиг.2).
Групповой сигнал распределяется по N поддиапазоным радиоканалам 9. В каждом поддиапазонном радиоканале 9 сигналы поступают на вход второго управляемого аттенюатора 10, а затем на вход усилителя высокой частоты 12. С выхода усилителя 12 сигналы поступают на вход поддиапазонной частотно-избирательной системы 13.
Поддиапазонная частотно-избирательная система работает следующим образом.
Поступающий на вход системы групповой сигнал, ограничивается полосой пропускания входного широкополосного фильтра, который обеспечивает затухание при больших отстройках частоты от рабочего диапазона, и одновременно усиливает этот сигнал. Два выхода дифференциального усилителя разделяют подключаемые к ним полосовые фильтры на две группы, в каждую из которых входят фильтры полосы пропускания которых не соприкасаются. В первую группу входят фильтры с нечетными номерами, во вторую - с четными. Все полосовые фильтры работают на общий сумматор, который имеет входное сопротивление значительно меньшее, чем выходное нагрузочное сопротивление каждого из фильтров. Роль нагрузочных сопротивлений выполняют третий и четвертый резисторы. Такое включение фильтров обеспечивает наибольшую их "развязку" по входным сопротивлениям, уменьшает их взаимное влияние. Усиленный сигнал в зависимости от спектра частот попадает в полосу пропускания соответствующего фильтра 34, усиливается операционным усилителем 35 и поступает на вход сумматора 49. Сигналы с выходов всех полосовых фильтров суммируются и поступают на дифференциальный выход системы.
Предлагаемая частотно-избирательная система выполняет функции многополосного коммутируемого фильтра.
Подключение соседних полосовых фильтров к разным выходам дифференциального усилителя уменьшает неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания каждого фильтра.
Наличие в схеме системы управляемых операционных усилителей позволяет включать для приема группового сигнала только требуемые полосы пропускания.
В предлагаемой частотно-избирательной системе применяются операционные усилители фирмы ANALOG DEVICES типа ADA 4937-1 или ADA 4938-1, которые имеют два входа, два выхода, и которые выполнены с возможностью отключения выхода. В этом случае второе звено системы выполняет функцию многополосного коммутируемого фильтра. По сигналу с устройства управления можно отключить выход любого фильтра.
Наличие дифференциального выхода позволяет подключить устройство к АЦП, имеющему дифференциальный вход.
В каждом поддиапазонном радиоканале выход поддиапазонной частотно-избирательной системы 13 соединен со входом поддиапазонного аналого-цифрового преобразователя 14.
В случае перегрузки аналого-цифрового преобразователя 14 помехами или сигналом на элемент управления 11 со второго выхода управления аналого-цифрового преобразователя 14 подается сигнал и коэффициент передачи аттенюатора 10 уменьшается, исключая перегрузку аналого-цифрового преобразователя 14 помехами и сигналом. Прием сигналов осуществляется одновременно в каждом поддиапазонном радиоканале 9. Сигналы с выходов аналого-цифровых преобразователей 14 поступают на входы матричных коммутаторов 15. В каждом поддиапазонном радиоканале 9 матричный коммутатор 15 подключает нужный участок рабочего диапазона частот, а цифровое радиоприемное устройство 16 производит цифровую фильтрацию сигналов. На выходе цифрового вычислителя все сигналы с под диапазонных радиоканалов суммируются и формируется результирующий цифровой сигнал, который затем передается по локальной вычислительной сети на устройство демодуляции и декодирования 7.
Многодиапазонное радиоприемное устройство включает блок управления и блок питания.
В сравнении с прототипом у предлагаемого многодиапазонного радиоприемного устройства более высокий коэффициент передачи сигналов, так как в устройстве отсутствует согласующее устройство. Значительно сокращается число частотно-селективных элементов.
Источники информации
1. Патент РФ №2308149 С2,. Кл. Н04В 1/06, опубл. 10.10.2007 г., бюл. №28.