ДУПЛЕКСНЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН

Предлагаемая полезная модель относится к области радиосвязи и может использоваться для организации цифровых радиорелейных линий связи.
Известны приемопередатчики, используемые для радиорелейной связи, например, системы «Радан-2» (Мордухович Л.Г., Степанов А.И. Системы радиосвязи. ML, «Радио и связь», 19S7 г.). Однако эти приемопередатчики имеют высокое энергопотребление и большие габариты.
Из известных приемопередатчиков наиболее близким но технической сущности к предлагаемому устройству является «Дуплексный приемопередатчик миллиметровых волн» но свидетельству на полезную модель №24062 от 20. 07. 2002, принятый за прототип.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства-прототипа, где введены следующие обозначения:
1 - входной согласующий блок;
2 - приемник входного сигнала;
3 - первый регенератор;
4 - блок синхронизации передатчика;
5 - декодер трехуровневого кода;
6 - скремблер;
7 - кодер относительного кода;
8 - усилитель-формирователь;
9 - модулятор;
10 - генератор;
11 - циркулятор;
12 - антенна;
13 - смеситель;
14 - гетеродин;
15 - фильтр верхних частот;
16-усилитель промежуточной частоты;
17 - демодуля гор;
18 - видеоусилитель;
19 - пороговый блок;
20 - второй peгенератор;
21 - блок синхронизации приемника;
22 - декодер относительного кода:
23 - дескремблер;
24 - кодер трехуровнего кода;
25 - выходной усилитель;
26 - выходной согласующий блок.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные входной согласующий блок 1, приемник входного сигнала 2, первый регенератор 3, декодер трехуровневого кода 5, скремблер 6, кодер относительного кода 7, усилитель-формирователь 8, модулятор 9, выход которою соединен с первым входом циркулятора 11, второй вход ко горою, являющийся также и его вторым выходом, соединен с антенной 12. При этом выход приемника входною сигнала 2 соединен с входом блока синхронизации передатчика 4, выход ко горою соединен с входами синхронизации первого регенератора 3, декодера трехуровневого кода 5, скремблера 6 и кодера относительною кода 7. Выход генератора 10 соединен со вторым, сигнальным входом модулятора 9. Кроме того, содержит последовательно соединенные смеситель 13, фильтр верхних частот 15, усилитель промежуточной частоты 16, демодулятор 17, видеоусилитель 18, пороговый блок 19, второй регенератор 20, декодер относительного кода 22, дескремблер 23, кодер трехуровнего кода 24, выходной усилитель 25 и выходной согласующий блок 26, выход которого является выходом устройства. Кроме того, выход порогового блока 19 соединен с входом блока синхронизации приемника 21, выход которого соединен с входами синхронизации второго регенератора 20, декодера относительного кода 22, дескремблера 23 и кодера трехуровнего кода 24. Выход гетеродина 14 соединен со вторым, гетеродинным входом смеси геля 13, вход которого соединен с первым выходом циркулятора 11. Вход входною согласующего блока 1 является входом устройства.
Устройство-прототип работает следующим образом. С входа усгройства цифровом сигнал через входной согласующий блок 1 поступает на вход приемника входного сигнала 2, с выхода когорого сигнал поступает на входы первого регенератора 3 и блока синхронизации передатчика 4. Блок синхронизации передатчика 4 выделяет сигнал тактовой частоты и формирует из него сигналы тактовой синхронизации, необходимые для работы первою регенератора 3, декодера трехуровного кода 5, скремблера 6 и кодера относительного кода 7. Регенератор 3 восстанавливает форму и временные положения кодовых символов. Декодер трехуровнего кода 5 преобразует цифровой сигнал, передаваемый в коде HDB-3, с заполнением 0,5 в двухуровневый двоичный сигнал с заполнением 1.
Далее сигнал подвергается скремблированию в скремблере 6 и относительному кодированию в кодере относительного кода 7 с целью придания ему соответствующих статистических характеристик, необходимых для выделения сигнала тактовой синхронизации в блоке синхронизации приемника 21. Усилитель-формирователь 8 обеспечивает уровень и форму сигнала, поступающего на первый, управляющий вход модулятор 9. Модулятор 9 осуществляет модуляцию сигнала, поступающего на его второй, сигнальный вход с выхода генератора 10. Модулированный сигнал через циркулятор 11 поступает в антенну 12 и излучается в эфир.
Принимаемый из эфира сигнал с выхода антенны 12 через циркулятор 11 попадает на вход смесителя 13. Циркулятор 11 обеспечивает разделение передаваемого и принимаемого сигналов. Смеситель 13 с помощью гетеродина 14 преобразует принимаемый сигнал в сигнал промежуточной частоты. Фильтр верхних частот 15 ослабляет сигнал, образующийся при взаимодействии в смесителе 13 принимаемого сигнала и сигнала от генератора 10, попадающего на вход смесителя 13 через циркулятор 11.
Усилитель промежуточной частоты 16 обеспечивает усиление сигнала и частотную избирательность приемника. После демодулятора 17 сигнал поступает на вход видеоусилителя 18, обеспечивающего необходимое усиление сигнала для работы порогового блока 19. Пороговый блок 19 обеспечивает принятие решения
о принятом символе - «0» или «1». С выхода пороговою блока 19 сигнал поступаег на входы второго регенератора 20 и блока синхронизации приемника 21. Блок синхронизации приемника 21 осуществляеч выделение сигнала тактовой частоты и формирует из него сиг палы тактовой синхронизации, необходимые для работы регенерагора 20, декодера относительного кода 22, дескремблера 23 и кодера трехуровнего кода 24.
Второй регенератор 20 восстанавливает форму и временные положения кодовых символов. Декодер относительного кода 22 и дескремблер 23 выполняют операции, обратные операциям кодера относительного кода 7 и скремблера 6 соответственно. Кодер трехуровнего кода 24 преобразует двоичный двухуровневый сигнал в сигнал трехуровнего кода HDB-3. Далее усиленный выходным усилителем 25 сигнал поступает через выходной согласующий блок 26 на выход устройства.
Устройство-прототип обладает недостаточно высоким динамическим диапазоном.
Для устранения указанного недостатка в дуплексный приемопередатчик миллиметровых волн, содержащий последовательно соединенные входной согласующий блок, вход которого является входом устройства, и приемник входного сигнала; последовательно соединенные усилитель-формирователь, модулятор и циркулятор; последовательно соединенные смеситель и фильтр верхних частот; последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, демодулятор и видеоусилитель; последовательно соединенные выходной усилитель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом устройства; генератор, выход которого соединен со вторым, сигнальным входом модулятора, гетеродин, выход которого соединен со вторым, гетеродинным входом смесителя, первый пороговый блок и антенну, соединенную со вторым входом-выходом циркулятора, согласно полезной модели, введены полосовой фильтр, второй пороговый блок, генератор постоянного напряжения, последовательно соединенные малошумящий усилитель и управляемый аттенюатор; последовательно соединенные пиковый детектор и алгебраический сумматор, при этом выход приемника входного
сигнала соединен с входом усилителя-формирователя; первый выход циркулятора соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с первым, сигнальным входом смесителя; выход фильтра верхних частот соединен с входом малошумящею усилителя; выход видеоусилителя соединен с первым, сигнальным входом второго порогового блока, выход которого соединен с входом выходного усилителя; выход генератора постоянного напряжения соединен со вторым входом алгебраического сумматора, выход которою соединен со вторым, управляющим входом управляемою аттенюатора, выход которого соединен с входом усилителя промежуточной частоты; кроме того, выход видеоусилителя соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен с входом первого порогового блока, выход которого соединен со вторым, стробирующим входом второго порогового блока.
На фиг.2 приведена функциональная схема предлагаемого дуплексного приемопередатчика миллиметровых волн, где введены следующие обозначения:
1 - входной согласующий блок;
2 - приемник входного сигнала;
3 - полосовой фильтр;
4 - малошумящий усилитель;
5 - управляемый аттенюатор;
6 - пиковый детектор;
7 - алгебраический сумматор;
8 - усилитель-формирователь;
9 - модулятор;
10 - генератор;
11 - циркулятор;
12 - антенна;
13 - смеситель;
14 - гетеродин;
15 - фильтр верхних частот;
16 - усилитель промежуточной частоты;
17 - демодулятор;
18 - видеоусилитель;
19 - первый пороговый блок;
20 - генератор постоянного напряжения;
21 - второй пороговый блок;
22 - выходной усилитель;
23 - выходной согласующий блок.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные входной согласующий блок 1, вход которого является входом устройства, приемник входного сигнала 2, усилитель-формирователь 8 и модулятор 9, выход которою соединен с первым входом циркулятора 11, второй вход-выход ко юрою подключен к антенне 12; последовательно соединенные полосовой фильтр 3. смеситель 13, фильтр верхних частот 15, малошумящий усилитель 4, управляемый аттенюатор 5, усилитель промежуточной частоты 16, демодулятор 17, видеоусилитель 18, второй пороговый блок 21, выходной усилитель 22 и выходной согласующий блок 23, выход которого является выходом устройства. Кроме того, содержит генератор 10, выход которого соединен со вторым, сигнальным входом модулятора 9; гетеродин 14, выход которого соединен со вторым, гетеродинным входом смесителя 13; генератор постоянного напряжения 20, выход которого соединен со вторым входом алгебраического сумматора 7, выход которого соединен со вторым, управляющим входом управляемою аттенюатора 5. Кроме этого, выход видеоусилителя 18 через пиковый детектор 6 соединен с первым входом алгебраического сумматора 7 и входом первого порогового блока 19, выход которого соединен со вторым, стробирующим входом второго порогового блока 21. Первый выход циркулятора 11 соединен с входом полосового фильтра 3.
Дуплексный приемопередатчик миллиметровых волн работает следующим образом. С входа устройства цифровой сигнал через входной согласующий блок 1 поступает на вход приемника входного сигнала 2, с выхода которого сигнал поступает на вход усилителя-формирователя 8, который обеспечивает уровень и форму сигнала, поступающего на первый, модулирующий вход модулятора 9. Модулятор 9 осуществляет модуляцию сигнала, поступающего па его второй,
сигнальный вход с выхода генератора 10. Генератор 10 работает и диапазоне 36 39,5 ГГц. Модулированный сигнал через циркулятор 11 поступает в антенну 12 и излучается в эфир. Циркулятор 11 обеспечивает разделение передаваемою и принимаемою сигналов.
Принимаемый из эфира сигнал с выхода антенны 12 через циркулятор I! поступает на вход полосовою фильтра 3, с выхода которою отфильтрованный сигнал поступает на первый, сигнальный вход смесителя 13. на второй, гетеродинный вход которого поступает сигнал с выхода гетеродина 14, работающего в диапазоне частот 36 - 39,5 ГГц. Смеситель 13 преобразует принимаемый сигнал в сигнал промежуточной частоты. Фильтр верхних частот 15 ослабляет сигнал, образующийся при взаимодействии в смесителе 13 принимаемого сигнала и сигнала от генератора 10, попадающего на вход смесителя 13 через циркулятор 11 и полосовой фильтр 3. С выхода фильтра верхних частот 15 сигнал через малошумящий усилитель 4, управляемый аттенюатор 5 и усилитель промежуточной частоты 16 поступает на вход демодулятора 17, где выделяется информационный модулирующий сигнал, который затем усиливается в видеоусилителе 18. С выхода видеоусилителя IS сигнал поступает на вход пикового детектора 6 и на первый, сигнальный вход второго порогового блока 21. Пиковый детектор 6 отслеживает медленные изменения уровня сигнала, а алгебраический сумматор 7 определяет разность между этим уровнем и уровнем опорного напряжения, вырабатываемого генератором постоянного напряжения 20. Сигнал с выхода алгебраического сумматора 7 управляет затуханием управляемого аттенюатора 5, поддерживая выходной сигнал видеоусилителя 18 на постоянном уровне при изменениях уровня сигнала на входе управляемого аттенюатора 5.
Такая система автоматической регулировки усиления позволяет значительно повысить динамический диапазон приемной части приемопередатчика, поскольку уровень сигнала на входе усилителя промежуточной частоты 16 поддерживается практически постоянным, не допуская перегрузки усилителя промежуточной частоты 16 и искажений сигнала, вызываемых этой перегрузкой.
При появлении на входе антенны 12 принимаемого полезного сигнала на выходе пиковою дечекюра 6 формируется сигнал, превышающий уровень срабатывания первого порогового блока 19. Первый пороговый блок 19 срабатывает и выдает разрешение-строб на срабатывание второго пороговою блока 21. При отсутствии на входе ангенны 12 принимаемою полезною сита-па первый пороговый блок 19 запрещает срабатывание вюрою порогового блока 21 (которое возможно от напряжения шумов).
Второй пороговый блок 21 обеспечивает принятие решения о принятом символе - «0» или «1». С выхода второго пороговою блока 21 сформированный выходным усилителем 22 сигнал поступает через выходной согласующий блок 23 на выход устройства.
Таким образом, предлагаемый дуплексный приемопередатчик миллиметровых волн имеет более высокий динамический диапазон. Благодаря этому при организации радиолинии, состоящей из двух таких приемопередатчиков, появляется возможность размещать их па любом расстоянии в диапазоне от 50 м до 5 км, не вызывая при этом перегрузки усилителя промежу1 очной частоты 16 и искажений сигнала.