Приемопередатчик сигналов радиосвязи

Приемопередатчик сигналов радиосвязи
Полезная модель относится к устройствам для приема и обработки сигналов систем связи, радиолокации и управления.
Известен патент на изобретение РФ №2488220 Приемопередатчик (МПК Н04В 1/38 опубл. 20.07.2013 г.). Приемопередатчик содержит антенну и усилитель, что выход антенны подключен к входу прямого плеча дополнительно введенного направленного ответвителя, вход усилителя подключен к выходу ответвляющего плеча направленного ответвителя, а выход усилителя подключен к выходу прямого плеча направленного ответвителя, при этом коэффициент усиления усилителя не должен превышать развязку между прямым и ответвляющим плечами направленного ответвителя.
Получению требуемого технического результата препятствует выбор схемы соединения элементов.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании малогабаритного надежного устройства для приема и передачи сигналов связи с улучшенными частотными характеристиками и низким энергопотреблением.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели выражается в линеаризации передающего тракта с одновременным понижении энергопотребления.
Для достижения вышеуказанного технического результата приемопередатчик сигналов радиосвязи содержит антенну, соединенную с приемником сигналов, выход которого через первый аналого-цифровой преобразователь, соединен с процессором, выход процессора соединен с модулятором, который соединен с усилителем, один выход усилителя соединен с антенной, а другой выход усилителя через аттенюатор соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с сигнальным процессором, вводящим в передаваемый сигнал предыскажения, опорный генератор соединен с процессором, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями.
В частом случае выполнения полезной модели приемопередатчик дополнительно содержит три понижающих преобразователя напряжения соединенные с источником питания, первый понижающий преобразователь напряжения соединен с первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, второй понижающий преобразователь напряжения соединен с сигнальным процессором, третий понижающий преобразователь напряжения соединен с опорным генератором и с процессором.
В частом случае выполнения полезной модели приемопередатчик дополнительно содержит энергонезависимое запоминающее устройство.
В частом случае выполнения полезной модели первый и второй аналого-цифровые преобразователи, сигнальный процессор, опорный генератор, первый, второй и третий понижающие преобразователи напряжения размещены на общей подложке микросборки.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлена схема устройства.
Приемопередатчик сигналов радиосвязи содержит антенну 1, соединенную с приемником сигналов 2, выход которого через первый аналого-цифровой преобразователь 3, соединен с сигнальным процессором 4, вводящим в передаваемый сигнал предыскажения. Выход сигнального процессора 4 соединен с модулятором 5, который соединен с усилителем 6, один выход усилителя 6 соединен с приемо-передающей антенной 1, а другой выход усилителя 6 через аттенюатор 7 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 8. Усилитель 6 имеет два выхода - один на приемопередающую антенну 1, другой на аттенюатор 7.
Выход второго аналого-цифрового преобразователя 8 соединен с сигнальным процессором 4. Опорный генератор 9 соединен с сигнальным процессором 4, первым 3 и вторым 8 аналого-цифровыми преобразователями.
Три понижающих преобразователя напряжения соединены с источником питания 10. Первый понижающий преобразователь напряжения 11 соединен с первым 3 и вторым 8 аналого-цифровыми преобразователями, второй понижающий преобразователь напряжения 12 соединен с сигнальным процессором 4, третий понижающий преобразователь напряжения 13 соединен с опорным генератором 9 и с сигнальным процессором 4. Энергонезависимое запоминающее устройство 14 соединено с сигнальным процессором.
Первый 3 и второй 8 аналого-цифровые преобразователи, сигнальный процессор 4, опорный генератор 9, первый 11, второй 12 и третий 13 понижающие преобразователи напряжения размещены на общей подложке микросборки.
Устройство работает следующим образом. Принимаемый сигнал поступает на антенну 1, а затем в приемник 2, откуда передается на первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, где он преобразуется в цифровой сигнал, и затем поступает в сигнальный процессор 4, где обрабатывается. Передаваемый сигнал от сигнального процессора 4 поступает в модулятор 5. После модулятора сигнал усиливается усилителем 6 и передается в приемо-передающую антенну 1 и через аттенюатор 7 во второй аналого-цифровой преобразователь 8, где он преобразуется в цифровой сигнал обратной связи, и затем поступает в сигнальный процессор 4.
Интегрирование двух высокоскоростных АЦП на одном монтажно-коммутационном основании с процессором позволяет реализовать приемопередатчик с предыскажением передающего сигнала, что позволяет уменьшить нелинейность усилителя и мощность излучающей системы. В приемопередатчике первый АЦП 3 является прямым приемным каналом, а второй АЦП 8 оцифровывает переданный сигнал после аттенюатора 7. Оцифрованный сигнал после аттенюатора 7 (усилителя мощности) от второго АЦП 8 сравнивается с передаваемым сигналом процессором 4 и после решения средствами процессора 4 системы нелинейных уравнений процессор 4 вводит в передаваемый сигнал предискажения для достижения оптимального режима работы передающего канала. В результате предискажения передающего сигнала нелинейности усилителя мощности компенсируются и весь тракт передачи линеаризируется.
Микросборка представляет собой семь бескорпусных микросхем (два АЦП К5101НВ015Н4, процессор 1967ВЦ3Н4, ПЗУ 1636РР2Н4, три DC-DC преобразователя питающих напряжений К1310ПН1УН4), одну микросхему опорного генератора в микрокорпусе ГК-326 и дискретные элементы, смонтированные на общем многослойном керамическом монтажно-коммутационном основании, имеющим 352 вывода типа PGA.
Передача данных от АЦП и к процессору осуществляется по LVDS каналам, что значительно уменьшает не только помехоустойчивость, но и паразитные излучения системы, так как исключается появление резонансных отражений сигнала. Уменьшение потребления платформы обеспечивается и тем, что каждый узел работает на минимальном достаточном питании (АЦП работают только с питанием 1.8 В, ядро процессора работает с питанием 1.2 В, а внешняя шина процессора с питанием 3.3 В). Для формирования ряда питающих напряжений в состав микросборки включены три понижающих преобразователя напряжения, которые от общего питания формируют необходимую внутреннюю сетку напряжений питания.
Процессор - суперскалярный сигнальный процессор, обеспечивающий производительность до 1.8 ГФлопс, вычислительная мощность которого позволяет обрабатывать значительный объем данных от внешних источников в реальном времени. Возможности работы ПЦОС с различными представлениями данных от 8 бит до 64 бит целочисленного представления и числами одинарной и двойной точности с плавающей точкой обеспечивают построение и оптимальную реализацию алгоритмов обработки данных. Заложенные аппаратные возможности работы с разными представлениями чисел позволяют обеспечивать требуемых динамический диапазон без деградации скорости вычисления. В системе команд ПЦОС имеется ряд команд, существенно облегчающий обработку последовательностей и массивов данных. С их помощью можно обеспечивать высокопроизводительную обработку радио- и видеосигналов, кодирование и декодирование аудио- и видеоинформации. Кроме того, в составе ВПЦОС имеется ряд периферийных контроллеров, позволяющих производить прием и передачу цифровых данных - 2xUART, 6xSPI, 2xSSI, ARINC, 2xMIL (Manchester II), LCD, VideoCam, конфигурироумые LVDS-LINK порты, а так же NAND Flash, SRAM, SDRAM контроллеры.
Все шины питания выводятся на внешние выводы микросборки, что дает возможность питать внутренними напряжениями микросборки внешние микросхемы без использования дополнительных преобразователей напряжения, что дополнительно уменьшает геометрические размеры всей системы и делает ее оптимальной с течки зрения потребления и габаритов. Снижение общего потребления кроме всего прочего облегчает требования к системе охлаждения системы.
На общей подложке расположен так же задающий генератор синхросигнала, используемый в качестве опорного генератора процессора, а также как задающий генератор для АЦП. Частоту генератора можно настроить двумя дополняющими методами: выбором опорного кварцевого резонатора для определения сетки рабочих частот и заданием значений коэффициентов делителей частоты синтезатора для окончательного определения тактовой частоты блоков ПЦОС. Таким образом формирование частоты позволит конфигурировать всю систему под требуемые условия ее эксплуатации. Так как в системах связи нужно обеспечить определенную частоту выборки сигнала, заданием опорного генератора возможно обеспечить требуемую точность частоты, а значит и конечной частоты выборки сигнала.
Наличие перепрограммируемой процессором флэш-памяти обеспечивает хранение программы начальной загрузки процессора, а также служит для хранения изменяемых параметров системы, значения которых не должны теряться при выключении внешнего питания.