РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА

Настоящая полезная модель относиться к области радиотехники и может быть использована для организации сетей и направлений симплексной и дуплексной радиосвязи для обмена речевой и цифровой информацией.
Радиопередающее устройство предназначено для работы в составе комплекса технических средств высокоскоростной KB связи и может использоваться автономно, а также в составе автоматизированных комплексов связи.
Размещение большого количества средств связи различных диапазонов и их антенных устройств на верхнепалубных настройках кораблей является сложной проблемой.
Известно множество носимых и возимых радиостанций: Р-159М; Р-163-50У; Р-612, патент Японии №002147 1999 г. и др. выполняющих аналогичные функции. Прототипом заявляемого устройства является радиостанция Р-612. ТУ ИТНЯ.464511.192, 1998 г. Радиостанция предназначена для обеспечения открытой и закрытой радиосвязи между подвижными и стационарными объектами, при использовании на кораблях и береговых объектах для ведения радиообмена с судами на международных частотах морской подвижной службы. Радиостанция работает в диапазоне частот 100-150,150-400 МГц и обеспечивает:
- радиотелефонную связь с амплитудной и частотной модуляцией;
- цифровую широкополосную радиотелефонную связь с AM;
- частотную телеграфную на различных скоростях от 50 до 19200 Бод.
Радиопередающее устройство включает в себя: блок возбудителя, блок управления и контроля, блок усиления мощности сигналов ВЧ, блок фильтров, блок антенно-согласующего устройства и блок питания.
Блок возбудителя соединен с усилителем мощности и блоком управления и контроля, который соединен с усилителем мощности и блоком фильтров, причем блок фильтров соединен с усилителем мощности и антенно-согласующим устройством, а антенно-согласующее устройство соединено с антенной радиопередающего устройства.
Недостатком прототипа является недостаточная мощность радиопередатчика, а отсюда и малая дальность связи.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей радиостанции за счет увеличения передаваемой мощности в антенну.
Поставленная цель достигается тем, что в радиопередающее устройство, включающее в себя блок возбудителя, блок управления и контроля, блок усиления мощности УМ-500, блок фильтров, блок антенно-согласующего устройства и блок питания, дополнительно включен блок резервирования мощности, второй блок усиления мощности УМ-500 и датчик коэффициента бегущей волны, причем блок возбудителя соединен с блоком резервирования мощности, с блоком управления и контроля, при этом блок управления и контроля соединен с блоками резервирования мощности, с блоком фильтров, датчиком коэффициента бегущей волны и блоком антенно-согласующего устройства, причем блок резервирования мощности также соединен с блоком фильтров и с двумя блоками мощности УМ-500, а блок антенно-согласующего устройства соединен с датчиком коэффициента бегущей волны, с блоком питания и входам/выходом с антенной.
На Фиг. представлена блок-схема устройства.
Устройство содержит:
1 - возбудитель;
2 - блок управления и контроля;
3 - блоки усиления мощности УМ-500;
4 - блок фильтров;
5 - антенно-согласующее устройство;
6 - блок резервирования мощности;
7 - датчик коэффициента бегущей волны;
8 - блок питания.
Возбудитель 1, обеспечивает формирование рабочей частоты и заданного класса излучения. Блок возбудителя построен по принципу диапазонно-кварцевой стабилизации частоты с двойным преобразованием частоты в тракте переноса спектра информационного сигнала и работает следующим образом. Субблоки формирования однополосных сигналов и телеграфных сигналов формируют телефонные и телеграфные рода работ на промежуточной частоте 128 кГц. Они также формируют выходные информационные сигналы (Вых. 128 кГц) из высокоскоростного опорного колебания частотой 20 МГц, поступающего от блока синтезатора частот СЧ, с сохранением стабильности опорного колебания и без разрыва фазы при изменении частоты.
Блок управления и контроля 2, является основной частью системы управления радиопередающим устройством KB диапазона и предназначен для управления устройством в целом и соединен с усилителями мощности, блоком резервирования мощности, возбудителем, блоком фильтров, датчиком коэффициента бегущей волны и антенно-согласующим устройством. Он состоит из модуля управления, платы сопряжения, платы питания и кросс-платы. Блок управления и контроля обеспечивает:
- управление усилителем мощности;
- управление блоком питания;
- управление возбудителем с помощью стандартного интерфейса
- управление блоками фильтров;
- управление антенно-согласующим устройством по последовательному двух проводному интерфейсу RS-232;
- логическое взаимодействие с АДП по интерфейсу Ethernet;
- запоминание настроенных каналов передатчика и др.
Блоки усиления мощности УМ-500 3, предназначены для широкополосного усиления мощности сигналов ВЧ до уровня мощности 600 Вт в нагрузке 50 Ом в пике огибающей сигнала с однополосной модуляцией в диапазоне частот 1,5-30 МГц. Напряжение питания усилителя Е=48 В. Входное сопротивление блока 50 Ом с коэффициентом бегущей волны (КБВ) ≥0,8, величина входного напряжения не превышает 25 В.
Устройства выполнены по принципу сложения мощностей двух блоков усиления мощности УМ-500.
УМ-500 представляет собой 4-х модульный широкополосный усилитель (ШПУ) с использованием устройств деления и сложения мощности на выходах и входах модулей и содержит пороговые устройства, обеспечивающие защиту транзисторов от перегрузок по току и от разбаланса.
Сигналы с выходов усилителей мощности на вход блока резервирования мощности поступают за счет подключении выходов усилителей мощности к входам блока резервирования мощности.
Блок фильтров 4. В блоке фильтров 4 производится подавление высших гармонических составляющих рабочей частоты передатчика. С выхода согласующего трансформатора сигнал мощности 1000 Вт подается на систему фильтров подавления гармоник. В блоке имеется шесть октавных фильтров НЧ, перекрывающих весь частотный диапазон 1,5 до 30 МГц. Полоса пропускания каждого из фильтров разбиты следующим образом:
- 1 фильтр 1,5-2,5 МГц; 2 фильтр 2,5-4,1 МГц; 3 фильтр;.4,1-6,8 МГц;… 6 фильтр 18,8-30 МГц. Фильтры выполнены по идентичной схеме десятиэлементного ФНЧ Кауэра-Золотарева. Подключение и отключение фильтров производится с помощью реле.
Антенно-согласующее устройство 5, предназначено для согласования импеданса антенно-фидерного устройства с выходным сопротивлением блока фильтров, равным 50 Ом. Для нормальной и устойчивой работы усилителя мощности устройство 5 должно обеспечивать коэффициент бегущей волны в фидере на выходе усилителя мощности не менее 0,75. Типовое время настройки на новый канал - 1,5 сек. Время переключения на заранее запрограммированный канал - не более 50 мс. Устройство 5 состоит из платы дискретного конденсатора последовательно соединенного с датчиком автонастройки и коммутатора обхода, который соединен с выходом и входом ВЧ, а также с платами дискретного коммутатора индуктивности и платы контроллера.
Устройство 5 работает в двух режимах: режим подготовки канала и режим работы на предварительно подготовленных каналах. Управление антенно-согласующего устройства 5 осуществляется по RS-232 каналу от платы управления, расположенной в блоке управления и контроля
В процессе настройки на новый канал производится автоматический подбор дискретных элементов согласующего контура для обеспечения наилучшего согласования с антенной по сигналу датчика автонастройки. Результаты настройки запоминаются в памяти контроллера. Устройство 5 способно запоминать настройку на 1000 каналов. В числе запоминаемых параметров входят положение всех дискретных элементов согласующего контура.
Блок резервирования мощности (БРМ) 6, обеспечивает возможность работы радиопередатчика в режиме суммирования мощности блоков УМ-500 или одним (по выбору) блоком УМ-500, а также их возбуждение входящим в состав БРМ усилителем УМ-500.
Блок резервирования мощности 6 осуществляет линейное усиление сигнала, а также суммирование мощности сигналов от блоков усиления мощности.
В состав БРМ 6 входят платы УДМ, где с помощью ключей преобразуются в сигналы управления переключающими реле, расположенными на плате УДМ и плате коммутации УСМ.
Датчик коэффициента бегущей волны 7, предназначен для формирования напряжения падающей и отраженной волн усиленного ВЧ сигнала в выходном фидере - на разъем датчика КБВ ВХОД ВЧ сигнала ВЧ поступает непосредственно от блока фидеров. В состав датчика входят: трансформатор тока, плата ВЧ датчика и плата повторителей. Основу датчика составляет фазовый дискриминатор. Входными сигналами для датчика служат: напряжение, пропорциональное току в фидере, снимаемое с трансформатора тока, и напряжение, пропорциональное напряжению на фидере, снимаемое с емкостного делителя. С выхода фазового дискриминатора сигналы напряжения падающей и отраженной волн через проходные конденсаторы поступают на плату повторителей. Плата повторителей включает в себя потенциометры регулировки выходных уровней датчика, буферные повторители на операционных усилителях и параметрический стабилизатор напряжения для питания повторителей (на Фиг. Не показано). Все элементы датчика размещаются в экранирующим корпусе.
Блок питания 8, предназначен для питания усилителей мощности 3 напряжением 48 В 30 А. Блок питания 8 выполнен в виде кожуха, в котором вставлен модуль питания. После поступления команды на включение БП напряжение 5 В снимается с платы с элементами и модуль питания открывается. Выходное напряжение 48 В через фильтр поступает на питание УМ (на Фиг. Не показано).
Работа радиопередающего устройства KB диапазона осуществляется следующим образом.
ВЧ сигнал от возбудителя 1 поступает в блок резервирования мощности 6, который обеспечивает линейное усиление сигнала до уровня порядка 50 Вт во всем диапазоне частот без перестройки.
УМ-500 обеспечивает усиление мощности сигнала ВЧ, поступающих от блока резервирования мощности до уровня 500-600 Вт в телеграфных видах работы FIB, G1B и А1А (нажатие) и до уровня мощности 450-550 Вт в видах работы J3E, R3E и Н3Е - во всем диапазоне частот.
УМ-500 представляет собой 4-х модульный ШПУ с использованием устройств деления и сложения мощности на входах и выходах модулей и содержит пороговое устройство, обеспечивающие защиту транзисторов от перегрузок по току (датчик тока) и от разбаланса (устройство защиты и индикации).
Выбор режима работы устройства 6 происходит по командам, поступающим на разъем Х3.4, причем наличию команды соответствует «нулевой» уровень напряжения. По команде «УМ 1 ВКЛ» или «УМ2» ВКЛ» подключается один из блоков УМ-500. При отсутствии команд осуществляется режим суммирования мощностей двух блоков УМ-500. Одновременно подача этих команд недопустима. Эти команды поступают на платы УДМ, где с помощью ключей преобразуются в сигналы управления переключающими реле, расположенные на плате УДМ и плате коммутации УСМ. (На Фиг. Не показано).
На плату индикации поступают сигналы, пропорциональные мощности на выходах блоков УМ-500, снимаемые с детекторов, находящихся на плате А6. Величины этих сигналов сравниваются, и если разница превышает заданный порог, формируется сигнал неисправности канала с меньшим уровнем мощности. Сигнал неисправности кодируется нулевым уровнем напряжения на устройстве 6. На плате устройства 6 установлены светодиоды, индицирующие наличие сигнала ВЧ в тракте.
Для питания УМ-500 используется напряжение 48 В при потребляемом токе до 28 А, которое поступает из блока питания.
С выхода двух УМ-500 ВЧ сигнал подается на блок фильтров 4. Сигнал поступает на систему переключаемых октавных фильтров подавления гармоник.
Весь частотный диапазон радиопередающего устройства разбит на 6 поддиапазонов, в каждом из которых используется свой фильтр НЧ, пропускающий сигналы рабочей частоты и задерживающий все гармонические составляющие рабочей частоты, начиная со второй.
Выбор одного из 6 октавных фильтров осуществляется по командам от возбудителя в соответствии с выбранной рабочей частотой. Включение выбранного фильтра по входу и по выходу производится с помощью контактов реле.
ВЧ сигнал с выхода блока фильтров поступает на ВХОД ВЧ датчика КБВ. Датчик КБВ формирует сигналы, пропорциональные амплитудам напряжения падающей и отраженной волн на выходе блока фильтров. Эти сигналы используются для регулировки уровня выходного сигнала возбудителя и уровня выходной мощности.
С выхода датчика КБВ сигнал ВЧ поступает на вход антенно-согласующего устройства 5. Устройство 5 обеспечивает согласование выходного сопротивления усилителя мощности с выходным сопротивлением антенного фидера (кабеля), которое в диапазоне частот может изменяться в пределах, определяемых КБВ≥0,25. Устройство 5 работает в двух режимах: режим подготовки рабочей частоты и режим работы на данной частоте. В первом случае происходит автоматическая настройка устройства 5 при пониженной выходной мощности (70 Вт) по сигналам датчиков автонастройки. Управляет автонастройкой встроенный микроконтроллер из состава блока 5. Процесс настройки занимает 1-5 с на каждую подготавливаемую частоту. По окончании настройки положение органов настройки устройства 5 записывается в память управляющего контроллера, и при последующей работе на этой частоте необходимость автонастройки отпадает. Состояние органов настройки, соответствующее данной рабочей частоте, просто считывается из памяти контроллера. Время перехода с одной подготовленной частоты на другую составляет 60 мс. Благодаря применению устройства 5 оказывается возможным передать всю выходную мощность передатчика в антенный фидер.
Радиопередающее устройство обеспечивает работу в следующих классах излучения:
- однополосная телефония верхним каналом с полосой частот от 300 до 3400 или 350 до 2700 Гц;
- амплитудная телефония А1А; - частотная телеграфия F1B;
- фазовая телеграфия G1B (01Д); - излучение немодулированной несущей;
- излучение информационного сигнала, сформированного внешним источником на частоте 128 кГц в полосе ±15 кГц.
Радиопередатчик KB диапазона обеспечивает работу в диапазоне от 1,5 до 30 МГц с шагом сетки частот настройки 10 Гц. Максимальная мощность радиопередатчика 1000 Вт±1 дБ.
Таким образом. За счет увеличения мощности радиопередатчика, расширяются его функциональные возможности, при этом увеличение мощности происходит за счет суммирование мощностей блоков УМ-500, а также их возбуждение входящим в состав блоком резервирования мощности усилителем УМ-500.