МНОГОДИАПАЗОННЫЙ РЕТРАНСЛЯТОР РАДИОСВЯЗИ НА ПРИВЯЗНОМ АЭРОСТАТЕ
MULTIBAND RADIO COMMUNICATION REPEATER ON CAPTIVE BALLOON

Область техники
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для связи ретрансляторов на привязных аэростатах с удаленными подвижными и стационарными объектами в сверхдлинноволновом, длинноволновом и средневолновом (СДВ-СВ) диапазонах частот.
Ретрансляторы радиосвязи на привязных аэростатах (РТ РС-ПА) с передачей по кабель-канату информационных потоков и электроэнергии на борт аэростата обеспечивают работу в линиях и сетях спутниковой связи, широкополосного радиодоступа, мобильной связи и теле- и радиовещания.
Уровень техники
Известен РТРС-ПА (Патент РФ №2436240, опубл. 10.08.2011 г., МПК H04B 7/04) «Ретранслятор радиосигналов и турникетный ультракоротковолновый излучатель», предназначенный для использования в сетях мобильной УКВ радиосвязи. Однако применение данного РТРС-ПА ограничивается узким частотным диапазоном (от 200 до 400 МГц), то есть не обеспечивает работу в диапазоне СДВ-СВ.
Известна тросовая антенная система для средневолнового вещания (Патент Японии №1157602, опубл. 20.06.1989 г., МПК H01Q 1/14, H01Q 9/34). Данная антенная система представляет собой вертикальный вибратор, поддерживаемый на необходимой высоте воздушным шаром. В заданном положении шар удерживается с помощью трех тросов, секционированных изоляторами. Фалы воздушного шара объединены в общей точке в нижней части шара. К этой же точке механически и электрически через изолятор подсоединен излучающий элемент, в качестве которого используется один из поддерживающих тросов. Высокочастотная энергия на излучающий элемент подается от генератора, расположенного на земле.
Недостатками указанной тросовой антенной системы средневолнового (СВ) вещания является узкий диапазон рабочих частот (только СВ), а также невозможность передачи по тросу информационных потоков и электроэнергии, что исключает работу тросовой антенной системы в составе РТРС-ПА.
Известна также тросовая антенная система, выбранная в заявленном изобретении в качестве прототипа (в части излучения колебаний СДВ диапазона частот), содержащая трос, прикрепленный для натяжения к аэростату через изолятор (Патент США 4903036, опубл. 20.02.1990 г., МПК H01Q 1/28). При этом возбуждение электромагнитных колебаний в тросе осуществляется с земли генератором через трансформатор.
Недостатками данной тросовой антенной системы также являются узкий диапазон рабочих частот, ограниченный только СДВ диапазоном, а также невозможность передачи по тросу информационных потоков и электроэнергии, что исключает их работу в составе РТРС-ПА.
Наиболее близкая к заявленному изобретению и выбранная в качестве прототипа (в части использования в РТРС-ПА) является «Интегрированная система мобильной связи» (Патент РФ №2468516, опубл. 20.08.2011 г., МПК H04H 60/79), которая обеспечивает телекоммуникационное взаимодействие абонентов мобильных сетей одного или нескольких стандартов с коммутируемой телефонной сетью общего пользования через систему спутниковой связи.
Данная система позволяет через спутник связи обеспечить доступ абонентов к услугам сотовой связи практически в любой точке земного шара. Однако недостатком такого РТРС-ПА является диапазон рабочих частот, который ограничен диапазоном аппаратуры спутниковой и сотовой связи работающих в ДМВ и СМВ диапазонах и не позволяет обеспечивать связь в диапазонах СДВ-СВ.
Таким образом, проведенный анализ аналогов и прототипов показал следующее:
- использование существующих РТРС-ПА ограничивается диапазонами волн от MB до СМВ, то есть радиосвязью только прямой видимости и исключают возможность использования СДВ-СВ диапазонов волн;
- использование тросовых антенн СДВ-СВ диапазона исключает возможность передачи на борт аэростата электроэнергии и информационных потоков для работы РТРС-ПА.
В связи с этим, налицо противоречие, взаимно исключающее возможность применения аппаратуры СДВ-СВ и МВ-СМВ диапазонов в составе одного РТРС-ПА и получение, таким образом, многодиапазонного РТРС-ПА.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является расширение телекоммуникационных функций РТРС-ПА, работающего в MB-СМВ диапазонах частот, за счет сверхдлинноволнового, длинноволнового и средневолнового (СДВ-СВ) диапазонов, что приводит к многодиапазонному (СДВ-СВ и MB-СМВ) РТРС-ПА.
Поставленная цель достигается использованием в качестве антенны СДВ-СВ диапазона жил электропитания кабель-каната привязного аэростата. В данном случае жилы электропитания выполняют двойную функцию:
- используются для передачи электроэнергии для бортовых систем аэростата и ретранслятора связи;
- являются приемо-передающей антенной для мобильной наземной радиостанции СДВ-СВ диапазонов частот.
Пример конструктивного исполнения аэростатного кабель-каната показан на фиг.1.
Радиостанция СДВ-СВ диапазона 16 (фиг.2) подключена к одной из жил электропитания 12 кабель-каната параллельно источнику питания аэростата и бортовых средств связи (14) через блок полосовых (15) и режекторных (13) фильтров, осуществляющих частотную развязку выхода радиостанции и источника питания. Аналогичная частотная развязка осуществляется и на аэростате (фиг.3) путем подключения режекторных фильтров 18 до источника вторичного питания (17).
Общий вид многодиапазонного РТРС-ПА показан на фиг.4. В его состав входят аэростат (19) с бортовыми средствами связи (22), к которым подключен кабель-канат (23). Нижний конец кабель-каната подключен к автомобилю (автомабилям) управления (26), в состав которого входят:
- источник электропитания аэростата и бортовых средств связи (14);
- полосовые (15) и режекторные (13) фильтры;
- радиостанция СДВ-СВ диапазона 16.
Канаты (20) используются для швартовки и удержания аэростата на земле. Фалы аэростата (21) соединены в общей точке и через сцепное устройство (24) механически соединены с кабель-канатом (23).
min
min
Введена индуктивность (25), которая подключена в разрыв жилы электропитания на расстоянии, равном λ/4 от земли, где λ - минимальная длина волны диапазона рабочих частот радиостанции.
Введенная индуктивность обладает минимальным сопротивлением по постоянному току для питания бортовых средств многодиапазонного РТРС и, одновременно, являются нагрузкой для переменного тока, что обеспечивает работу радиостанции в широком (СДВ-СВ) диапазоне частот.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - строение аэростатного кабель-каната:
1 - жилы электропитания, осуществляющие передачу электрической энергии к средствам связи на борту аэростата и собственным системам аэростата;
2 - оптические волокна для передачи информации;
3 - корд жесткости;
4 - герметизирующий состав, заполняющий пространство между жилами кабель-каната;
5 - скрепляющая лента из полимерной пленки;
6 - внутренняя оболочка;
7 - первый повив грузонесущего элемента из пучков синтетических нитей;
8 - второй повив грузонесущего элемента из пучков синтетических нитей;
9 - пучки-заполнители из синтетических нитей;
10 - скрепляющий пучок синтетических нитей;
11 - наружная защитная оболочка.
Фиг.2 - схема подключения радиостанции СДВ-СВ диапазона к кабель-канату:
12 - одна из жил электропитания кабель-каната;
13 - блок режекторных фильтров;
14 - источник питания аэростата и бортовых средств связи;
15 - блок полосовых фильтров;
16 - радиостанция СДВ-СВ диапазона.
Фиг.3 - схема подключения жил электропитания к источнику вторичного питания РТРС-ПА:
17 - источника вторичного питания РТРС-ПА;
18 - блок режекторных фильтров.
Фиг.4 - общий вид многодиапазонного ретранслятора радиосвязи на привязном аэростате:
19 - аэростат;
20 - канаты;
21 - фалы аэростата;
22 - бортовые средства связи;
23 - кабель-канат;
24 - сцепное устройство;
25 - индуктивность;
26 - автомобиль (автомобили) управления.
Осуществление изобретения
Применение жил электропитания в качестве передающих антенн расширяют телекоммуникационные возможности аэростатных систем без ввода дополнительных сложных узлов и без увеличения массы многофункционального РТРС-ПА.
Положительной стороной заявленного изобретения является отсутствие необходимости экранирования кабель-каната для уменьшения наводок в жилах электропитания. Функцию устранения влияния высокочастотных наводок на средства связи осуществляют полосовые и режекторные фильтры 13, 15 и 18.
Отсутствие необходимости экранирования кабель-каната позволяет отказаться от медной экранной оплетки кабель-каната, которая увеличивает его массу до 400 кг на каждый километр длины.
Возможность существенного уменьшения массы позволяет снизить стоимость кабель-каната и увеличить массу полезной нагрузки многодиапазонного РТРС-ПА, например разместить на нем средства радиоразведки, радиолокации, видеонаблюдения и т.д. Это позволит создавать многофункциональные многодиапазонные РТРС-ПА связи, радиоразведки, радиолокации, видеонаблюдения и т.д.