Приемопередающий модуль полнодиапазонной радиорелейной станции
TRANSCEIVER MODULE OF A FULL-RANGE RADIO RELAY STATION

Область техники, которой относится изобретение
Изобретение относится к области к технике радиосвязи и может быть использовано для построения полнодиапазонной цифровой радиорелейной станции (ЦРРС), работающей в частотном дуплексе.
Уровень техники
Известен многоканальный радиочастотный модуль с частотным разнесением приема и передачи (патент RU № 2631224, опубл. 19.09.2017 г.), который содержит, по меньшей мере, два излучающих элемента; по меньшей мере, два фильтра принимаемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание принимаемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере, два фильтра передаваемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание передаваемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере, два радиочастотных приемника, каждый из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, и, по меньшей мере, два радиочастотных передатчика, каждый из которых соединен с фильтром передаваемого сигнала, при этом каждый из излучающих элементов имеет два входных порта, один из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, а другой – с фильтром передаваемого сигнала, причем полосыпропускания этих фильтров не пересекаются.
Данное решение осуществляет электронное управление лучом за счет использования большого количества трансиверов с частотным разнесением приема и передачи, что позволяет исключить цепи коммутации сигнала и тем самым минимизировать потери в тракте, являющимися значительными на частотах выше 40 ГГц. Но данное решение не определяет способ коммутации фильтров для обеспечения работы в полном диапазоне, что не позволяет его применить для решения этой задачи.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является полнодиапазонная цифровая радиорелейная станция МИК-РЛ6/8Р+, входящая в состав мобильного комплекса связи Р-431-АМ-Е АО «НИИССУ» [Электронный ресурс]. – URL: [https://niissu.ru/products/bazovyiy_kompleks_ apparatnyih_svyazi_i_apparatnyih_upravleniya_svyazyu_integrirovannoy_ tsifrovoy_polevoy_sistemyi_svyazi_oszu_i_ozu/r_431_am_e] дата обращения 24.03.2021), где весь диапазон частот перекрывается путём коммутации сигнала на два дуплексера с помощью комплекта электро-механических СВЧ реле. Применение СВЧ реле в такой схеме обусловлено высокими требованиями к развязке более 70 дБ между выводами реле 40 и 50, что на монолитных переключателях получить невозможно. При меньшем уровне развязки сигнал передатчика проникает в канал приемника с довольно большим уровнем, что приводит к нелинейным искажениям принимаемого сигнала и ухудшению чувствительности приемника.
Недостатками данного решения являются большие габариты СВЧ реле, большое количество коаксиальных кабелей.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка малогабаритного приемо-передающего модуля полнодиапазонной радиорелейной станции без применения громоздких и дорогостоящих СВЧ реле.
Техническим результатом предложенного решения является увеличение количества частотных комбинаций приема/передачи, что дает больше возможных комбинаций частот прием/передача и, соответственно, больше возможностей для выбора частот, свободных от мешающих сигналов.
Основной технический результат достигается тем, что приемопередающий модуль радиорелейной станции содержит приемник и передатчик, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты, смеситель и полосовой фильтр зеркального канала, монолитный переключатель, к смесителю подключен генератор несущей частоты, при этом в оконечных каскадах передатчика и приемника встроены, соответственно, два усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов и два малошумящих усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов, работающих в половине отведенного диапазона и коммутируемые с монолитным переключателем, усилители мощности передатчика соединены с первым блоком переключаемых фильтров, малошумящие усилители мощности приемника соединены со вторым блоком переключаемых фильтров, выполненных идентичными и включающие четыре литерных фильтра, коммутируемые переключателями на pin-диодах, при этом между собой блоки переключаемых фильтров соединены коаксиальным кабелем и каждый блок переключаемых фильтров через переключатель на pin-диодах, к которому подключены четыре литерных фильтра, соединен с блоком сопряжения, состоящим из циркулятора и детектора мощности и имеющим разъем для подключения к антенне.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена функциональная схема приемопередающего модуля, на фиг. 2 представлена схема разбиения диапазона частот на литеры и варианты комбинаций частот приема/передачи.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 и 2 обозначено:
1 – передатчик;
2 – приемник;
3 – блок переключаемых фильтров;
4 – блок сопряжения фильтров;
5 – полосовой фильтр промежуточной частоты;
6 – смеситель;
7 – полосовой фильтр зеркального канала;
8 – генератор несущей частоты;
9 – монолитный переключатель SPDT (Single Pole Double Throw (один полюс, два направления);
10 – усилитель мощности нижнего поддиапазона;
11 – усилитель мощности верхнего поддиапазона;
12 – малошумящий усилитель нижнего поддиапазона;
13 – малошумящий усилитель верхнего поддиапазона;
14 – коммутируемый переключатель на pin-диодах SP3T (один полюс, три направления);
15 – литерные фильтры (Л1-Л4);
16 – переключатель на pin-диодах SP4T (один полюс, четыре направления);
17 – аттенюатор;
18 – сумматор;
19 – циркулятор;
20 – направленный ответвитель;
21 – детектор мощности;
22 – разъем подключения к антенне;
23 – цифровой модем.
Приемопередающий модуль радиорелейной станции состоит из передатчика 1, приемника 2, двух идентичных блоков переключаемых фильтров 3, блока сопряжения фильтров 4.
Передатчик 1 и приемник 2 содержат последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты 5 смеситель 6 и полосовой фильтр зеркального канала 7, к смесителю подключен генератор несущей частоты 8. На оконечном каскаде передатчика 1 встроены усилители мощности 10 и 11 нижнего и верхнего поддиапазонов, коммутируемые с монолитным переключателем 9 SPDT, подключенным к полосовому фильтру зеркального канала 7. На оконечном каскаде приемника 2 встроены малошумящие усилитель 12 и 13 нижнего и верхнего поддиапазонов, коммутируемые монолитным переключателем 9 SPDT, подключенным к полосовому фильтру зеркального канала 7. Усилители мощности 10 и 11 передатчика 1 подключены к первому блоку переключаемых фильтров 3, малошумящие усилители 12 и 13 приемника 2 подключены ко второму блоку переключаемых фильтров 3. Первый и второй блоки переключаемых фильтров 3 идентичны и содержат четыре литерных фильтра 15 (Л1– Л4), коммутируемых переключателями 14 на pin-диодах SP3T и переключателем 16 на pin-диодах SP4T. Блоки переключаемых фильтров 3 соединены с блоком сопряжения 4 фильтров, состоящего из циркулятора 19, детектора мощности 21 и направленного ответвителя 20. Блок сопряжения фильтров 4 содержит разъем 22 для подключения антенны или устройства суммирования стволов.
.
С цифрового модема 23 сигнал промежуточной частоты приходит на передатчик 1, который выполняет функции переноса модулированного спектра в область СВЧ и усиления сигнала по мощности встроенными усилителями мощности 10 и 11, каждый из которых предназначен для работы в половине рабочего диапазона частот, коммутируемых с помощью монолитного переключателя 9 SPDT. Приемник 2 выполняет функции усиления сигнала посредством малошумящих усилителей 12 и 13, каждый из которых предназначен для работы в половине рабочего диапазона частот, коммутируемых с помощью монолитного переключателя 9 SPDT. Два блока переключаемых фильтров 3 с набором из четырех литерных фильтров 15 (Л1, Л2, Л3, Л4) перекрывают ¼ диапазона частот, коммутируемых переключателями 14, 16 За счет использования отдельных блоков переключаемых фильтров 3 для передатчика 1 и приемника 2, достигается требуемая развязка между входом приемника 2 и передатчика 1, при этом их сигналы объединяются на общий антенный разъем 22 только в циркуляторе 19.
Использование коммутируемых переключателей 14, усилителей мощности 10, 11 и малошумящих усилителей 12, 13, работающие только в половине диапазона частот, улучшают развязку между соседними литерами Л1 и Л4 блока переключаемых фильтров 3, что позволяет увеличить количество частотных комбинаций приема/передачи, что дает больше возможных комбинаций частот прием/передача и, соответственно, больше возможностей для выбора частот, свободных от мешающих сигналов.
Блоки переключаемых фильтров 3 соединены между собой коаксиальным кабелем, по которому совместно с аттенюаторами 17 и сумматорами 18 осуществляется проверка работоспособности полнодиапазонной радиорелейной станции методом шлейфования без излучения в антенну.
Изобретение позволяет исключить применение дорогостоящих и громоздких СВЧ реле для коммутации сигналов приемника 2 и передатчика 1, так как в предложенном решении используется два набора коммутируемых  литерных фильтров с переключателями на pin-диодах с относительно небольшой развязкой между портами. В оконечных каскадах приемника 2 и передатчика 1 используется по два усилителя, каждый из которых работает только в половине диапазона частот, что позволяет лучше согласовать их с линией передачи, что особенно критично для диапазонов с перекрытием более 10% по отношению к средней несущей частоте. Кроме того, такое построение обеспечивает достаточную развязку между соседними литерными фильтрами Л1 и Л4, что расширяет число комбинаций частот прием/передача на 50% при работе с переменным дуплексным разносом.
Очевидно, что данное изобретение описывает схему коммутации сигналов от оконечных каскадов передатчика 1 и приемника 2 до разъема 22 и не затрагивает варианты подключения к модему 23. В других вариантах вместо смесителей 6 могут использоваться квадратурный модулятор/демодулятор и преобразование может осуществляться на «нулевую» промежуточную частоту с двумя квадратурными сигналами.
Таким образом, практическая реализация этой предложенного технического решения занимает меньший объем и приемопередающее устройство становится компактнее.
Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в данном описании лишь в иллюстративных целях, и охватывает все модификации и варианты, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, которые определены указанной формулой изобретения.