МНОГОКАНАЛЬНОЕ РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических системах различного целевого назначения.
Известен многоканальный панорамный приемник [1], содержащий индикатор, синхронизатор, генератор пилообразного напряжения, сумматор, фильтр сжатия, амплитудный детектор и формирователь импульсов, К полосовых усилителей, первый и второй каналы обработки, каждый из которых содержит N блоков оперативной памяти, генератор тактовых импульсов, счетчик и коммутатор, триггер.
Подобное техническое решение относится к многоканальному панорамному приемнику, работающему от одной антенны и предназначенному для оценки и контроля загруженности широкополосных диапазонов радиоизлучениями. Радиоприемное устройство не предназначено для организации связи в приемных комплексах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является высокоскоростное многоканальное радиоприемное устройство KB диапазона, содержащее управляемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), банк из фильтров низкой частоты и банк из фильтров высокой частоты, составляющие преселектор, модуль выделения и обработки цифровых каналов, модуль управления узлами устройства.
Недостатком устройства-прототипа является то, что является приемником с прямым аналого-цифровым преобразованием и содержит в своем составе избирательные цепи на входе (перед управляемым усилителем) в виде банка из фильтров низкой частоты и банка фильтров высокой частоты, т.е. имеет достаточно широкополосный вход. Такие приемники предназначены для работы на стационарных радиоприемных центрах для работы от одной антенны.
Задача полезной модели - обеспечение приема сигналов в условиях жесткой помеховой обстановки.
Поставленная задача достигается тем, что радиоприемное устройство, содержащее первую антенну, первый преселектор, первый управляемый усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой обработки сигналов (ЦОС), блок управления, выполнено четырехканальным с дополнительно введенными тремя аналогичными первой второй, третей и четвертой антеннами, тремя аналогичными первому вторым, третьим и четвертым преселекторами, каждый из которых соответственно входит в первый, второй, третий и четвертый приемный тракт, вместе образующих четыре канала радиоприемного устройства и содержащих также по гетеродину и блоку преобразования, каждый из которых включает в себя аналогичные первому второй, третий и четвертый управляемые усилители, групповой блок опорных частот, при этом в радиоприемное устройство введен блок питания, блок цифровой обработки сигналов выполненный как групповой демодулятор телефонных и телеграфных сигналов, имеющий на входе каждого из каналов введенные аналогично первому второй, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, при этом первая, вторая, третья и четвертая антенны соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого приемных трактов, вторые входы-выходы которых соединены с блоком цифровой обработки сигналов, а третьи входы-выходы которых соединены с блоком управления, входы-выходы которого соединены со входами-выходами блока цифровой обработки сигналов.
На фигуре изображена схема предложенного радиоприемного устройства, содержащая первую антенну 1, первый преселектор 2, первый управляемый усилитель 3, первый аналого-цифровой преобразователь 4, блок цифровой обработки сигналов 5, блок управления 6, дополнительно введенные тремя аналогичными первой второй, третей и четвертой антеннами 1, тремя аналогичными первому вторым,, третьим и четвертым преселекторами 2, каждый из которых соответственно входит в одинаковые первый, второй, третий и четвертый приемный тракт 7, вместе образующих четыре канала радиоприемного устройства и содержащих также по гетеродину 8 и блоку преобразования 9, каждый из которых включает в себя аналогичные первому второй, третий и четвертый управляемые усилители 3, групповой блок опорных частот 10, при этом в радиоприемное устройства введен блок питания 11, блок цифровой обработки сигналов 5 выполнен как групповой демодулятор телефонных и телеграфных сигналов, имеющий на входе каждого из каналов введенные аналогично первому второй, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи 4, при этом первая, вторая, третья и четвертая антенны соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого приемных трактов 7, вторые входы-выходы которых соединены с блоком цифровой обработки сигналов 5, а третьи входы-выходы которых соединены с блоком управления 6, входы-выходы которого соединены со входами-выходами блока цифровой обработки сигналов 5.
Радиоприемное устройство обеспечивает прием по четырем независимым трактам сигналов классов излучения А1А, J3E, R3E, Н3Е, А3Е, F3E, А2А, Н2А, F1B и G1B с возможностью обработки принимаемых сообщений в режимах F1B и G1B методом весового последетекторного сложения:
- на одной рабочей частоте;
- двумя группами на двух рабочих частотах (на одной рабочей частоте в группе);
- на четырех рабочих частотах.
Каждым трактом приема 7 осуществляется прием пространственно- и угломестно-разнесенных сигналов в коротковолновых радиолиниях в диапазоне частот от 1,5 до 29,99999 МГц, передаваемых с помощью частотной телеграфии F1B со сдвигами 125, 200, 500, 1000 Гц и скоростями 50, 75, 100, 150, 300, 500 Бод, а также сигналов относительной фазовой телеграфии G1B со скоростями 300 и 500 Бод.
Прием по каждому из четырех независимых трактов приема 7 обеспечивается:
- электронно-перестраиваемым преселектором 2;
- трактом преобразования и усиления радиочастоты, построенным по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями частоты 9;
- гетеродином 8;
- блоком опорных частот 10;
- блоком цифровой обработки сигналов 5;
- блоком управления приемником 6;
- блоком питания 11.
Блоки цифровой обработки сигналов 5, блок опорный частот 10, блок управления 6, блок питания 11 являются общими для всех трактов приема.
Сигнал с антенного входа приемника (АНТ 1…АНТ 4) поступает на электронно-перестраиваемый преселектор 2, предназначенный для согласования приемного тракта приемника с антенной 1, предварительной частотной селекции, обеспечивающей прием сигналов в диапазоне частот от 1,5 до 29,99999 МГц, при наличии помех в антенне до 30 В э.д.с., отстроенных не менее, чем на 10% от частоты настройки, и для защиты приемника от повреждения при наличии наведенных в антенне 1 высокочастотных помех уровнем до 100 В ЭДС.
С выхода преселектора 2 сигнал поступает на вход блока преобразований 9, где усиливается и преобразовывается сначала в ПЧ1 65128 кГц с помощью сигналов синтезатора в диапазоне частот от 66628 до 95128 кГц с шагом 10 Гц. Фильтрация сигнала на промежуточной частоте осуществляется полосовым кварцевым фильтром. На втором преобразователе промежуточная частота 65128 кГц преобразуется в ПЧ2 128 кГц и осуществляется фильтрация сигнала с помощью LC - фильтра (ФНЧ).
На выходе аналоговых трактов обеспечивается полоса пропускания 50 кГц.
Дальнейшая обработка сигнала проводится в блоке ЦОС 5.
Блок ЦОС 5 - групповой демодулятор телефонных и телеграфных сигналов - комплекс программно-аппаратных средств цифровой обработки сигналов и выполняет следующие функции:
- преобразование сигналов ПЧ в цифровой вид;
- основную фильтрацию сигналов;
- демодуляцию;
- автоматическую и ручную регулировку усиления;
- регенерацию демодулированных телеграфных сигналов;
- анализ качества принимаемых телеграфных сигналов по величине
-телеграфных искажений;
- формирование аналоговых выходов на симметричные линии и телефоны телефонных видов работы и обеспечивает электронные выходы телеграфных видов работы;
- весовое последетекторное сложение сигналов по двум, трем либо четырем каналам приема;
- управление аттенюаторами каналов приема;
- самоконтроль своей работоспособности, а также поддержку выполнения самоконтроля приемника.
На входе каждого канала находится аналого-цифровой преобразователь 4 типа AD9245BCP-80 (Analog Devices), оцифровывающий входной сигнал ПЧ с 14-битной разрядностью на частоте дискредитации 32,5 МГц. Затем цифровой сигнал переносится на нулевую ПЧ, преобразуясь при этом в комплексную форму, и подвергается фильтрации посредством трехкаскадного ФНЧ с одновременной децимиацией.
С выхода ФНЧ сигнал поступает на элемент автоматической регулировки усиления (АРУ), который реализует также ручное регулирование усиления. Постоянные времени АРУ устанавливаются управляющими командами.
Далее сигнал демодулируется в соответствии с выбранным классом излучения. Демодуляция сигналов классов излучения F1B и G1B производится автокорреляционным способом.
Выходы АЦП соединены с входами двух микросхем DDC (Digital Down Converter - цифровой понижающий преобразователь) типа AD6624AS (Analog Devices). Каждый DDC имеет два входа и четыре независимых канала обработки сигнала, причем каждый канал может быть подключен к любому из двух входов. В блоке ЦОС используются по два канала в каждом DDC, остальные переводятся в режим пониженного энергопотребления. В каждом канале DDC производится настройка на нужную частоту с одновременным разделением сигнала на квадратурные составляющие, и затем основная фильтрация квадратур с понижением частоты дискретизации и каждый из каналов DDC имеет отдельный последовательный синхронный интерфейс для выходных данных и управления.
Аттенюаторы тракта приема используются для адаптации уровня приходящего на АЦП сигнала к величине его шкалы преобразования.
В блоке опорных частот 10 в качестве высокостабильного источника колебания выбран опорный генератор М32009.1, который вырабатывает две опорные частоты: 10 и 65 МГц.
Источником для формирования тактового сигнала для блока цифровой обработки сигнала (ЦОС) 5 является выход "65 МГц". С этого выхода сигнал частотой 65 МГц поступает на согласующий усилитель переменного тока и затем усиленный по току сигнал распределяется по буферным усилителям.
Выход 65 МГц ОГ используется также для формирования опорного сигнала частотой 130 МГц для гетеродинов 8.
Блок синтезатора частоты гетеродина 8 обеспечивает время перестройки 5 мс, причем перестройка до точности частоты синтезатора ±25 кГц (попадание в полосу широкополосного канала) происходит за 1 мс.
Для управления блоками (за исключением блока ЦОС) приемника применена восьмиразрядная параллельная шина. Для управления блоком ЦОС 5 используется синхронный последовательный интерфейс SPI.
Блок управления 6 построен на базе микроконтроллера (МК) ATmega 2560 фирмы Atmel.
Для хранения каналов и текущего состояния приемника при выключении электропитания используется энергонезависимая память МС FRAM FM25256-S емкостью 32 К×8 фирмы Ramtron.
Блок управления 6 имеет в своем составе три интерфейса дистанционного управления (ДУ): ИРПС, RS-232 и USB. Все интерфейсы ДУ служат для организации возможности управления приемником с устройства ДУ.
Управление драйвером индикации и клавиатуры осуществляется микроконтроллером по шине SPI.
Напряжение уровней звуковой (34), промежуточной (ГТЧ) частоты либо телеграфных искажений (ТЛГ) подается на вход встроенного в микроконтроллер АЦП, оцифровывается и передается в драйвер индикации для отображения на шкальном индикаторе.
Контроль работоспособности приемника осуществляется устройствами встроенного контроля и диагностическими тестовыми программами ТЕСТ1 и ТЕСТ2: по программе ТЕСТ1 производится контроль работоспособности тракта приемника в текущем состоянии, а по программе ТЕСТ2 - производится комплексная проверка работоспособности текущего тракта приемника в диапазоне рабочих частот.
Источники информации
1. Патент №2115997, H03J 7/32, «Многоканальный панорамный приемник», опубл. 20.07.1998 г.
2. Патент №65329, H04L 27/34, «Высокоскоростное многоканальное радиоприемное устройство KB диапазона», опубл. 27.07.2007 г.