ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИЙ МОДУЛЬ С УПРАВЛЕНИЕМ ПАРАМЕТРАМИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована для формирования и приема сигналов с поляризационной модуляцией в радиотехнических системах различного профиля.
Технический результат полезной модели заключается в создании универсального устройства формирования и приема сигналов с произвольной поляризационной структурой в диапазоне сверх высоких частот, сочетающий перенос сигнала по частоте для формирования и обработки на промежуточной частоте, подавление зеркального канала и способное управлять углом ориентации и эллиптичностью поляризации формируемого сигнала.
Известно множество различных схем приемно-передающих устройств. Известно приемно-передающее устройство радиолокации [RU 2696271 С1], относящееся к радиовысотометрам и обеспечивающее возможность подстройки ширины спектра излучаемого импульса. Известно приемно-передающее устройство гомодинного радиолокатора [RU 2189055 С2], обладающего высокой чувствительностью и возможностью определения знака доплеровского сдвига частоты. Известен радиолокационный приемно-передающий модуль [RU 199926 U1], обеспечивающий высокий функционал за счет совокупности разнесенных переключаемых передающих и приемных антенн. Недостатками данных устройств является использование только фиксированного набора сигналов, отсутствие возможности формирования полнополяризационного поля зондирующих сигналов, отсутствие пространственной селекции по поляризационным признакам. Известна метрологическая радиолокационная станция [RU 2574167 С1], осуществляющая работу на ортогональных поляризациях. Недостатком данного устройства является невозможность одновременной работы на двух поляризациях.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является физическая модель широкополосной полнополяриметрической моноимпульсной радиолокационной станции с нефиксированной конфигурацией [RU 139876 U1]. Данное устройство осуществляет формирование и обработку сигналов в цифровом виде на промежуточной частоте, осуществляющее излучение и прием сигналов на радиочастоте за счет переноса сигнала за счет перемножения формируемого сигнала с опорным синусоидальным сигналом, формируемым синтезатором частоты, с помощью смесителя. Устройство обладает широкими функциональными возможностями по формированию, передаче, приему и обработке радиосигналов различного вида. Недостатком данного устройства является фиксированный набор типов поляризации излучаемого сигнала, необходимость использовать полосовые фильтры высоких порядков для обеспечения надежного подавления зеркального канала, что увеличивает габариты устройство.
Указанный технический результат достигается за счет того, что приемно-передающий модуль содержит два канала передачи, соответствующим ортогональным компонентам поляризации электромагнитной волны и включающие усилитель промежуточной частоты, управляемый аттенюатор, радиочастотный делитель мощности со сдвигом фазы в одном из выходов 90 град., квадратурный модулятор, фильтр усилитель мощности и передающую двухполяризационную антенну, два канала приема, включающие малошумящий усилитель, полосовой фильтр, квадратурный модулятор, радиочастотный сумматор со сдвигом фазы в одном из входов 90 град., усилитель промежуточной частоты, управляемый аттенюатор, гетеродин, включающий синтезатор частот, радиочастотный делитель мощности на 4 и управляемые фазовращатели. Перенос сигнала по частоте осуществляется связкой радиочастотного делителя мощности со сдвигом фазы в одном из выходов 90 град. и квадратурного модулятора, обеспечивающие подавление зеркального канала более чем на 20 дБ и позволяющие уменьшить порядок фильтра в каналах передачи. Управление углом ориентации формируемого сигнала осуществляется управляемыми аттенюаторами в каналах передачи и приема, управление эллиптичностью осуществляется управляемыми фазовращателями в каналах гетеродина.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Устройство состоит из усилителей промежуточной частоты 1, 2, 25, 26, управляемых аттенюаторов 3, 4, 23, 24, радиочастотных делителей мощности со сдвигом фазы в одном из выходов 90 град. 5, 6, квадратурных модуляторов 7, 8, 19, 20, фильтров 9, 10, усилителей мощности 11, 12, передающей антенной системы 13, приемной антенной системы 14, малошумящих усилителей 15, 16, полосовых фильтров 17, 18, радиочастотных сумматоров со сдвигом фазы в одном из входов 90 град. 21, 22, управляемых фазовращателей 27-30, синтезатора частот 31. Схема устройства представлена на фиг. 1.
1
2
1
2
Устройство работает следующим образом. На входы а и б подаются сигналы, соответствующие вертикальной и горизонтальной компонентам формируемого электромагнитного поля. Передающие радиоканалы идентичны. Сигнал проходит через усилитель промежуточной частоты 1/2 и аттенюатор 3/4, предназначенный для управления уровнем выходной мощности. Далее сигнал подается на радиочастотный делитель мощности со сдвигом фазы в одном из выходов 90 град. 5/6, он формирует синфазную и квадратурную компоненты для квадратурного смесителя 7/8. Смеситель перемножает компоненты с сигналом гетеродина, поступающим с синтезатора частот 31 через фазовращатель 27/28, и складывает. Результатом работы является сигнал с балансной модуляцией с одной подавленной боковой полосой, называющейся зеркальным каналом. Не подавленная полоса является основным каналом. Он подается на фильтр 9/10, который дополнительно подавляет зеркальный канал, и усилитель мощности 11/12. Далее вертикальная и горизонтальная компоненты подаются на передающую антенную систему 13, формирующее электромагнитное поле. Управление поляризацией формируемой электромагнитной волны осуществляется аттенюаторами 3 и 4 и фазовращателями 27 и 28. Установка угла ориентации α осуществляется изменением мощностей ортогональных компонент U(t) и U(t) при помощи аттенюаторов 3 и 4 в каналах передачи. Изменение эллиптичности θ осуществляется установкой разности фаз Δϕ=ϕ-ϕ между каналами передачи с помощью фазовращателей 27 и 28. Аналитически формируемое электромагнитное поле описывается выражением
,
B
Г
где - вертикальная и горизонтальная пространственные компоненты электромагнитного поля,  - антенный фактор, R - расстояние от излучающей антенной системы, u(t) и u(t) - сигналы, подаваемые на вертикальную и горизонтальную компоненты антенной системы, определяемые как
1
2
1
2
где U(t) и U(t) - амплитуды некоррелированных случайных процессов, ω - несущая частота, ϕ и ϕ - начальные фазы.
Угол ориентации и эллиптичность определяются выражениями
Прием сигнала осуществляется антенной системой 14. Вертикальная и горизонтальная компоненты поступают на малошумящие усилители 15 и 16. Приемные радиотракты идентичны. Сигнал с малошумящего усилителя подается на полосовой фильтр 17/18 и далее на квадратурный смеситель 19/20. Смеситель перемножает компоненты с сигналом гетеродина, поступающим с синтезатора частот 31 через фазовращатель 39/30. Синфазная и квадратурная компоненты с выхода квадратурного смесителя подаются на входы сумматора со сдвигом фазы в одном из входов 90 град. 21/22. Сигнал с выхода сумматора подается на управляемый аттенюатор 23/24 и через усилитель промежуточной частоты 25/26 на выход в/г.
Описание чертежей:
на фиг. 1 показана схема приемно-передающего модуля.