ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИОЦЕНТРА

Полезная модель относится к радиосвязи и может быть использована в приемных центрах в декаметровом диапазоне волн с целью повышения помехозащищенности приема.
Известно, что на радиоцентрах штатный режим работы: - от одной антенны принимается необходимое количество каналов.
Для подключения к одной антенне несколько приемников применяют аппаратуру многократного использования приемных антенн. [1].
В состав аппаратуры входят устройства, распределяющие энергию сигналов, снимаемых с антенны по приемным трактам.
Простейшим случаем многократного использования антенны является включение на одну антенну нескольких приемников через развязывающие сопротивления. В этом случае коэффициент передачи мощности такой схемы много меньше единицы.
Очевидно, что применение этой распределительной схемы неизбежно вызовет ухудшение чувствительности приемного канала. Увеличение числа приемников приводит к уменьшению чувствительности каждого канала.
Для подключения N приемников к одной антенне применяют антенный усилитель-распределитель АУР. Основными элементами АУР являются мультиплексорный усилитель и многоступенчатый трансформаторный гибридный разветвитель мощности МТГР. Каждая ступень МТГР вносит затухание около 3,5 дБ [2, 3].
Число однотрактовых радиоприемников, которые могут быть подключены к АУР определяются выражением P=2n, где n - число ступеней МТГР.
Коэффициент усиления усилителей выбирается из условия компенсации затухания МТГР. Повышение коэффициента усиления УВЧ при большом числе приемных трактов обеспечивается в МТГР каскадированием усилительных ячеек, что отрицательно сказывается на линейности АУР. Из (Михайлова B.C. и др. табл.2) видно, что при увеличении числа приемников до восьми динамический диапазон АУР значительно уменьшается из-за сосредоточения усиления в одном месте. А распределить усиление между каскадами, вносящими затухание, невозможно, так как разветвитель является общим для всех приемных трактов.
Вторым недостатком АУР является широкая полоса пропускания приемного канала усиления. В результате данный АУР оказывается непригодным для работы на совмещенных приемопередающих радиоцентрах ППРЦ.
Тенденция развития современных стационарных радиоцентров сводится к замене одноканальных радиоприемников многоканальными. Это особенно актуально при использовании структуры приемников с прямым аналого-цифровым преобразованием [4].
Известно многоканальное радиоприемное устройство, которое используется в приемных центрах, выполняющее роль многоканальной радиоприемной системы. Описание этого устройства приведено в патенте РФ №2308149 [5].
Многоканальное радиоприемное устройство содержит последовательно соединенные антенный вход, согласующее устройство, М устройств селекции, усиления и преобразования сигналов, модуль цифровой обработки сигналов и устройство демодуляции и декодирования сигналов. Каждое из М устройств селекции, усиления и преобразования сигналов является однотрактовым 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 или на радиочастоте.
Недостатком известного радиоприемного устройства является наличие согласующего устройства на М выходов, что приводит к значительному уменьшению коэффициента передачи сигнала в каждом приемном тракте. Наличие М многодиапазонных радиоприемных устройств значительно увеличивает габариты всего устройства.
Известно многоканальное радиоприемное устройство, описание которого приведено в патенте на полезную модель РФ №96300. [6].
Радиоприемное устройство предназначено для приема сигналов в сложной помеховой обстановке.
В приемных центрах помеховая обстановка менее сложная, что позволяет иметь во входном устройстве меньшее число избирательных элементов. Аналоговая часть этого устройства может быть принята в качестве прототипа.
Известное радиоприемное устройство содержит последовательно соединенные антенный вход, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, первый управляемый аттенюатор, устройство селекции, усиления и преобразования сигналов, модуль цифровой обработки сигналов и устройство демодуляции и декодирования, а также блок управления и источник питания.
Устройство селекции, усиления и преобразования сигналов содержит входное многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство, содержащее один вход, соединенный с выходом первого управляемого аттенюатора, и М выходов, к каждому его выходу подключен поддиапазонный радиоканал, содержащий соединенные последовательно второй управляемый аиттенюатор, усилитель высокой частоты, поддиапазонную частотно-избирательную систему, аналого-цифровой преобразователь.
Выходы устройства соединены с входами модуля цифровой обработки сигналов, выходы которого подключены к входу устройства демодуляции и декодирования сигналов.
Недостатком известного устройства является наличие первого управляемого аттенюатора на входе, так как на входе присутствует весь спектр принимаемых частот, который ограничен только ФНЧ и ФВЧ. Снижение помехозащищенности по соседнему каналу, когда ведется многоканальный прием в одном поддиапазоне. В этом случае все сигналы поступают на вход одного аналого-цифрового преобразователя.
За прототип принимается часть радиоприемного устройства, а именно устройство селекции и усиления сигналов.
Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств в области входных устройств радиоцентров.
Технический результат - повышение коэффициента передачи сигнала в каждом радиоприемном канале.
Технический результат достигается тем, что у входного устройства радиоцентра, содержащего последовательно соединенные антенный вход, разрядник, противолокационный фильтр, схему защиты, устройство приема и обработки сигналов, включающее многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство, содержащее один вход и М выходов, к каждому выходу которого подключен поддиапазонный радиоканал, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемый аттенюатор, усилитель высокой частоты и поддиапазонную частотно-селективную систему, а также аналого-цифровой преобразователь, согласно предложения, многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство, содержит М полосовых фильтров, входы которых соединены с выходом устройства защиты, каждый полосовой фильтр выполнен по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход, при этом с входом фильтра соединен первый вывод первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первыми выводами первого и второго конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом третьего конденсатора и первым выводом второй катушки индуктивности, второй вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с выходом фильтра, параллельно входу устройства подключен корректирующий двухполюсник, содержащий параллельно соединенные первый и второй последовательные колебательные контуры, конденсатор и катушку индуктивности, в каждом поддиапазонном радиоканале у входного управляемого аттенюатора вход элемента управления соединен с входом аттенюатора, введен дополнительный управляемый аттенюатор с элементом управления, при этом вход аттенюатора соединен с выходом поддиапазонной частотно-селективной системы, выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, а вход управления - с выходом управления аналого-цифрового преобразователя, поддиапазонная частотно-селективная система содержит Р каналов, у которых входы и выходы соединены параллельно соответственно, каждый канал содержит последовательно соединенные «первое звено полосового фильтра - ключ - второе звено полосового фильтра», во всех каналах первое звено выполнено по Т-образной схеме и содержит общую шину, вход и выход, при этом с входом соединен 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 катушки индуктивности, у которой второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной, второе звено выполнено по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде 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 выходом, третий двухполюсник выполнен в виде катушки индуктивности, у которой второй вывод соединен с общей шиной, в каждом канале у первого звена вход соединен с входом канала, общая шина - с общей шиной канала, выход - с входным контактом ключа, у второго звена вход соединен с выходным контактом ключа, выход - с выходом канала, общая шина - с общей шиной канала.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
Многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство содержит М полосовых фильтров, входы которых соединены с выходом устройства защиты, каждый полосовой фильтр выполнен по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход, при этом с входом фильтра соединен первый вывод первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первыми выводами первого и второго конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом третьего конденсатора и первым выводом второй катушки индуктивности, второй вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с выходом фильтра.
Параллельно входу устройства подключен корректирующий двухполюсник, содержащий параллельно соединенные первый и второй последовательные колебательные контуры, конденсатор и катушку индуктивности.
В каждом поддиапазонном радиоканале у входного управляемого аттенюатора вход элемента управления соединен с входом аттенюатора, введен дополнительный управляемый аттенюатор с элементом управления, при этом вход аттенюатора соединен с выходом поддиапазонной частотно-селективной системы, выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, а вход управления - с выходом управления аналого-цифрового преобразователя.
Поддиапазонная частотно-селективная система содержит P каналов, у которых входы и выходы соединены параллельно соответственно, каждый канал содержит последовательно соединенные «первое звено полосового фильтра - ключ - второе звено полосового фильтра», во всех каналах первое звено выполнено по Т-образной схеме и содержит общую шину, вход и выход, при этом с входом соединен 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 катушки индуктивности, у которой второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной, второе звено выполнено по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде 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 выходом, третий двухполюсник выполнен в виде катушки индуктивности, у которой второй вывод соединен с общей шиной.
В каждом канале у первого звена вход соединен с входом канала, общая шина - с общей шиной канала, выход - с входным контактом ключа, у второго звена вход соединен с выходным контактом ключа, выход - с выходом канала, общая шина - с общей шиной канала.
На фиг.1 приведена функциональная схема входного устройства радиоцентра; на фиг.2. приведена структурная схема многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства; на фиг.3 приведена структурная схема частотно-селективной системы.
Предлагаемое входное устройство радиоцентра {см. фиг.1} содержит последовательно соединенные антенный вход 1, разрядник 2, противолокационный фильтр 3, устройство защиты 4, устройство приема и обработки сигналов 5.
Устройство 5 содержит многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство 6, которое перекрывает весь декаметровый диапазон частот 2-30 МГц. Устройство содержит М полосовых фильтров и имеет один вход и М выходов. К каждому выходу подключен поддиапазонный радиоканал 7. Каждый поддиапазонный радиоканал 7 содержит последовательно соединенные первый управляемый аттенюатор 8, усилитель высокой частоты 9, поддиапазонную частотно-селективную систему 10, второй управляемый аттенюатор 11 и аналого-цифровой преобразователь 12.
Аттенюатор 8 содержит в своем составе элемент управления, у которого вход управления соединен с входом аттенюатора. Аттенюатор 11 содержит элемент управления, у которого вход управления соединен с выходом управления аналого-цифрового аттенюатора 12. Выход аналого-цифрового преобразователя 12 соединен с одним из выходов входного устройства.
В составе входного устройства радиоцентра имеется блок управления и источник питания.
На фиг.2 приведена структурная схема многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства 6.
Многополюсное широкополосное частотно-селективное устройство 6 содержит общую шину 13, входную потенциальную клемму 14, М каналов 15 и М выходов 16, 17 и 18.
Каждый канал содержит полосовой фильтр на свой поддиапазон частот, который выполнен по унифицированной схеме. Каждый фильтр содержит общую шину, вход и выход.
К входу фильтра подключен первый вывод катушки индуктивности 19, у которой второй вывод соединен с первыми выводами конденсаторов 20 и 21. Второй вывод конденсатора 20 соединен с общей шиной. Второй вывод конденсатора 21 соединен с первыми выводами конденсатора 22 и катушки индуктивности 23.
Второй вывод конденсатора 22 соединен с общей шиной, второй вывод катушки индуктивности 23 - с выходом 16.
Входы фильтров всех каналов соединены параллельно.
Параллельно входу устройства подключен корректирующий двухполюсник 24, содержащий параллельно соединенные первый и второй последовательные колебательные контуры, конденсатор и катушку индуктивности.
Суммарная полоса пропускания всех полосовых фильтров равна полосе декаметрового диапазона 2,0-30 МГц.
На фиг.3 приведена структурная схема поддиапазонной частотно-избирательной системы 10.
Система 10 содержит P каналов 25, у которых входы и выходы соединены параллельно. Каждый канал 25 содержит последовательно соединенные первое звено полосового фильтра 26, ключ 27 и второе звено полосового фильтра 28. Во всех каналах первое звено 26 выполнено по Т-образной схеме и содержит общую шину, вход и выход, при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности 29 и конденсатора 30, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде катушки индуктивности 31, у которой второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде конденсатора 32, у которого второй вывод соединен с общей шиной. Второе звено 28 выполнено по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход при этом, с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде конденсатора 33, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора 34 и катушки индуктивности 35, у которого второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде катушки индуктивности 36, у которой второй вывод соединен с общей шиной.
В каждом канале 25 у первого звена 26 вход соединен с входом канала, общая шина - с общей шиной канала, выход - с входным контактом ключа 27, у второго звена 28 вход соединен с выходным контактом ключа 27, выход - с выходом канала, общая шина - с общей шиной канала.
В предлагаемом устройстве могут быть применены радиочастотные ключи компании Peregrine.
Входное устройство радиоцентра работает следующим образом.
По команде с блока управления включаются соответствующие каналы 25 в соответствующих поддиапазонных частотно-селективных системах 10.
Групповой сигнал с антенного входа 1 поступает на разрядник 2, затем на вход противолокационного фильтра 3 и затем на вход устройства защиты 4. Разрядник 2 является элементом противогрозовой защиты. Противолокационный фильтр 3 обеспечивает защиту устройства от помех, создаваемых радиолокационными станциями в диапазоне частот свыше 200 МГц. Схема защиты 4 обеспечивает сохранность устройства от наводимого а антенне высокочастотного напряжения уровнем до 30 B ЭДС.
С выхода устройства защиты 4 групповой сигнал поступает на вход устройства приема и обработки сигналов 5, а именно, на вход входного многополюсного широкополосного частотно-селективного устройства 6. Рабочий диапазон принимаемых частот декаметрового диапазона 2-30 МГц разделен на М поддиапазонов. Коэффициент перекрытия по частоте каждого поддиапазона не более 2. В каждом поддиапазоне 7 рабочая полоса пропускания выделяется полосовым фильтром 15.
Групповой сигнал при помощи устройства 6 распределяется по М поддиапазоным радиоканалам 7 полосовыми фильтрами 15.
В каждом поддиапазонном радиоканале 7 сигналы поступают на вход управляемого аттенюатора 8, а затем на вход входного усилителя высокой частоты 9. Аттенюатор 8 управляется с входа своим элементом управления. В случае перегрузки помехами или сигналом на управляющий вход аттенюатора 8 подается сигнал для уменьшения коэффициента передачи. С выхода усилителя высокой частоты 9 поддиапазонный групповой сигнал поступает на вход поддиапазонной частотно-селективной системы 10. Полоса рабочих частот поддиапазона разбита на Р полос пропускания. Каждая из полос выделяется полосовым фильтром 25. По сигналу с блока управления включается тот или иной фильтр при помощи ключа 27, путем замыкания контактов. У не работающих полосовых фильтров входные и выходные элементы работают на режекцию.
С выхода одного или с нескольких полосовых фильтров 25 сигналы поступают на вход второго аттенюатора 11, а затем на вход аналого-цифрового преобразователя 12.
У управляемого аттенюатора 11 вход управления соединен с управляющим выходом аналого-цифрового преобразователя 12. В случае перегрузки аналого-цифрового преобразователя помехами или сигналом на управляющий вход аттенюатора 11, с выхода управления аналого-цифрового преобразователя 12 подается сигнал и коэффициент передачи аттенюатора 11 уменьшается, исключая перегрузку аналого-цифрового преобразователя. С выхода поддиапазонного аналого-цифрового преобразователя 12 сигнал поступает на один из выходов устройства в цифровом виде.
К выходам входного устройства многоканальной радиоцентра могут быть подключены входы блока цифровой обработки сигналов и т.д.
Многотрактовый прием сигналов осуществляется одновременно в каждом поддиапазонном радиоканале.
В сравнении с прототипом у предлагаемого входного устройства более высокий коэффициент передачи сигналов, так как в устройстве отсутствует согласующее устройство.
Источники информации
1.. Б.К.Барановский Аппаратура многократного использования приемных антенн коротковолнового диапазона. Связь. М. 1966 г.
2. Михайлов B.C., Шеметов И.С. Помехоустойчивая аппаратура многократного использования приемной К В антенны // Электросвязь. - 1981. - №1. C. 51-58).
3. Челышев В.Д. Приемные радиоцентры,. - М. Связь - 1975. С.205).
4. В.А.Березовский и др.. Современная декаметровая связь // Радиотехника. М.. 2011. С.94-163
5. Банников И.М. и др. Новое поколение цифровых приемников КВ диапазона для современных комплексов радиоприема и радиомониторинга // Труды 13-й международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж,. 2007. - Т.2. - С.1270-1276.
6. Патент РФ №2308149, Кл. H04B 1/06 опубл. 10.10.2007 г., бюл. №28
7. Патенте на полезную модель РФ №96300, опубл. 20.07.2010 г., бюл. №20.