МИКРОВОЛНОВЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ И УПРАВЛЕНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована для организации мобильных систем связи и управления.
Известны приемопередатчики, используемые для радиорелейной связи, например, системы «Радан-2» (Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. М., «Радио и связь», 1987 г.). Однако эти приемопередатчики имеют высокое энергопотребление и большие габариты.
Из известных приемопередатчиков наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является «Дуплексный приемопередатчик миллиметровых волн» по патенту на полезную модель №48134 от 05. 04. 2005, принятый за прототип.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства-прототипа, где введены следующие обозначения:
1 - входной согласующий блок;
2 - приемник входного сигнала;
3 - усилитель-формирователь;
4 - модулятор;
5 - генератор;
6 - циркулятор;
7 - антенна;
8 - полосовой фильтр;
9 - смеситель;
10 - гетеродин;
11 - фильтр верхних частот;
12 - малошумящий усилитель;
13 - управляемый аттенюатор;
14 - усилитель промежуточной частоты;
15 - демодулятор;
16 - видеоусилитель;
17 - пиковый детектор;
18 - алгебраический сумматор;
19 - первый пороговый блок;
20 - генератор постоянного напряжения;
21 - второй пороговый блок;
22 - выходной усилитель;
23 - выходной согласующий блок.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные входной согласующий блок 1, вход которого является входом устройства, приемник входного сигнала 2, усилитель-формирователь 3 и модулятор 4, выход которого соединен с первым входом циркулятора 6, второй вход-выход которого подключен к антенне 7; последовательно соединенные полосовой фильтр 8, смеситель 9, фильтр верхних частот 11, малошумящий усилитель 12, управляемый аттенюатор 13, усилитель промежуточной частоты 14, демодулятор 15, видеоусилитель 16, второй пороговый блок 21, выходной усилитель 22 и выходной согласующий блок 23, выход которого является выходом устройства. Кроме того, содержит генератор 5, выход которого соединен со вторым, сигнальным входом модулятора 4; гетеродин 10, выход которого соединен со вторым, гетеродинным входом смесителя 9; генератор постоянного напряжения 20, выход которого соединен со вторым входом алгебраического сумматора 18, выход которого соединен со вторым, управляющим входом управляемого аттенюатора 13. Кроме этого, выход видеоусилителя 16 через пиковый детектор 17 соединен с первым входом алгебраического сумматора 18 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.
Устройство-прототип 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 3, который обеспечивает уровень и форму сигнала, поступающего на первый, модулирующий вход модулятора 4. Модулятор 4 осуществляет модуляцию сигнала, поступающего на его второй, сигнальный вход с выхода генератора 5. Генератор 5 работает в диапазоне 36-39,5 ГГц. Модулированный сигнал через циркулятор 6 поступает в антенну 7 и излучается в эфир. Циркулятор 6 обеспечивает разделение передаваемого и принимаемого сигналов.
Принимаемый из эфира сигнал с выхода антенны 7 через циркулятор 6 поступает на вход полосового фильтра 8, с выхода которого отфильтрованный сигнал поступает на первый, сигнальный вход смесителя 9, на второй, гетеродинный вход которого поступает сигнал с выхода гетеродина 10, работающего в диапазоне частот 36-39,5 ГГц. Смеситель 9 преобразует принимаемый сигнал в сигнал промежуточной частоты. Фильтр верхних частот 11 ослабляет сигнал, образующийся при взаимодействии в смесителе 9 принимаемого сигнала и сигнала от генератора 10, попадающего на вход смесителя 9 через циркулятор 6 и полосовой фильтр 8. С выхода фильтра верхних частот 11 сигнал через малошумящий усилитель 12, управляемый аттенюатор 13 и усилитель промежуточной частоты 14 поступает на вход демодулятора 15, где выделяется информационный модулирующий сигнал, который затем усиливается в видеоусилителе 16. С выхода видеоусилителя 16 сигнал поступает на вход пикового детектора 17 и на первый, сигнальный вход второго порогового блока 21. Пиковый детектор 17 отслеживает медленные изменения уровня сигнала, а алгебраический сумматор 18 определяет разность между этим уровнем и уровнем опорного напряжения, вырабатываемого генератором постоянного напряжения 20.
Сигнал с выхода алгебраического сумматора 18 управляет затуханием управляемого аттенюатора 18, поддерживая выходной сигнал видеоусилителя 16 на постоянном уровне при изменениях уровня сигнала на входе управляемого аттенюатора 13.
Такая система автоматической регулировки усиления позволяет значительно повысить динамический диапазон приемной части приемопередатчика, поскольку уровень сигнала на входе усилителя промежуточной частоты 14 поддерживается практически постоянным, не допуская перегрузки усилителя промежуточной частоты 14 и искажений сигнала, вызываемых этой перегрузкой.
При появлении на входе антенны 7 принимаемого полезного сигнала на выходе пикового детектора 17 формируется сигнал, превышающий уровень срабатывания первого порогового блока 19. Первый пороговый блок 19 срабатывает и выдает разрешение-строб на срабатывание второго порогового блока 21. При отсутствии на входе антенны 7 принимаемого полезного сигнала первый пороговый блок 19 запрещает срабатывание второго порогового блока 21 (которое возможно от напряжения шумов).
Второй пороговый блок 21 обеспечивает принятие решения о принятом символе - «О» или «I». С выхода второго порогового блока 21 сформированный выходным усилителем 22 сигнал поступает через выходной согласующий блок 23 на выход устройства.
Устройство-прототип имеет большую неравномерность частотной характеристики группового времени запаздывания, что приводит к увеличению ошибок при приеме информации.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является уменьшение неравномерности частотной характеристики группового времени запаздывания.
Достигаемый технический результат - повышение достоверности приема информации при использовании методов многопозиционной модуляции.
Для достижения технического результата в известный приемопередатчик, содержащий последовательно соединенные входной согласующий блок, вход которого является входом устройства, приемник входного сигнала, усилитель-формирователь и модулятор, второй, управляющий вход которого соединен с выходом генератора; последовательно соединенные смеситель, фильтр верхних частот, малошумящий усилитель, управляемый аттенюатор, усилитель промежуточной частоты, демодулятор, видеоусилитель, второй пороговый блок, выходной усилитель и выходной согласующий блок, выход которого является выходом устройства; циркулятор, второй вход-выход которого подсоединен к антенне, а первый выход циркулятора через полосовой фильтр соединен с первым, сигнальным входом смесителя, второй, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина; кроме этого, выход видеоусилителя через пиковый детектор соединен с первым входом алгебраического сумматора и входом первого порогового блока, выход которого соединен со вторым, стробирующим входом второго порогового блока; генератор постоянного напряжения, выход которого соединен со вторым входом алгебраического сумматора, выход которого соединен со вторым, управляющим входом управляемого аттенюатора, согласно полезной модели, введены последовательно соединенные корректор группового времени запаздывания, усилитель мощности и направленный ответвитель, первый выход которого соединен с первым входом циркулятора, а второй выход направленного ответвителя соединен со вторым, управляющим входом корректора группового времени запаздывания, вход которого соединен с выходом модулятора; при этом, корректор группового времени запаздывания выполнен с возможностью анализа линейности фазовой характеристики передающего тракта и выравнивания частотной характеристики группового времени запаздывания.
Функциональная схема заявляемой полезной модели приведена на фиг.2, где введены следующие обозначения:
1 - входной согласующий блок;
2 - приемник входного сигнала;
3 - усилитель-формирователь;
4 - модулятор;
5 - генератор;
6 - циркулятор;
7 - антенна;
8 - полосовой фильтр;
9 - смеситель;
10 - гетеродин;
11 - фильтр верхних частот;
12 - малошумящий усилитель;
13 - управляемый аттенюатор;
14 - усилитель промежуточной частоты;
15 - демодулятор;
16 - видеоусилитель;
17 - пиковый детектор;
18 - алгебраический сумматор;
19 - первый пороговый блок;
20 - генератор постоянного напряжения;
21 - второй пороговый блок;
22 - выходной усилитель;
23 - выходной согласующий блок;
24 - корректор группового времени запаздывания;
25 - усилитель мощности;
26 - направленный ответвитель.
Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные входной согласующий блок 1, вход которого является входом устройства, приемник входного сигнала 2, усилитель-формирователь 3, модулятор 4, корректор группового времени запаздывания 24, усилитель мощности 25, направленный ответвитель 26, циркулятор 6, полосовой фильтр 8, смеситель 9, фильтр верхних частот 11, малошумящий усилитель 12, управляемый аттенюатор 13, усилитель промежуточной частоты 14, демодулятор 15, видеоусилитель 16, второй пороговый блок 21, выходной усилитель 22 и выходной согласующий блок 23, выход которого является выходом устройства.
Кроме того, содержит генератор 5, выход которого соединен со вторым, управляющим входом модулятора 4; гетеродин 10, выход которого соединен со вторым, гетеродинным входом смесителя 9; антенну 7, вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом циркулятора 6, генератор постоянного напряжения 20, выход которого соединен со вторым входом алгебраического сумматора 18, выход которого соединен со вторым, управляющим входом управляемого аттенюатора 13. Кроме этого, выход видеоусилителя 16 через пиковый детектор 17 соединен с первым входом алгебраического сумматора 18 и входом первого порогового блока 19, выход которого соединен со вторым, стробирующим входом второго порогового блока 21; выход направленного ответвителя 26 соединен со вторым, управляющим входом корректора группового времени запаздывания 24.
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 3, который обеспечивает уровень и форму сигнала, поступающего на первый, модулирующий вход модулятора 4. Модулятор 4 осуществляет модуляцию сигнала, поступающего на его второй, управляющий вход с выхода генератора 5. С выхода модулятора 4 сигнал через корректор группового времени запаздывания 24, усилитель мощности 25, направленный ответвитель 26 и циркулятор 6 поступает в антенну 7, и излучается в эфир. Небольшая часть выходной мощности усилителя мощности 25 ответвляется, и через второй выход направленного ответвителя 26 подается на второй, управляющий вход корректора группового времени запаздывания 24. Корректор группового времени запаздывания 24 осуществляет выравнивание частотной характеристики группового времени запаздывания путем анализа линейности фазовой характеристики передающего тракта. Схемотехника корректора группового времени запаздывания (ГВЗ) приведена, например, в работе Сманцер А.Н. Учет паразитных элементов звена корректора неравномерности ГВЗ в РРЛ. «Электросвязь», 1971, №1.
Циркулятор 6 обеспечивает разделение передаваемого и принимаемого сигналов.
Принимаемый из эфира сигнал с выхода антенны 7 через циркулятор 6 поступает на вход полосового фильтра 8, с выхода которого отфильтрованный сигнал поступает на первый, сигнальный вход смесителя 9, на второй, гетеродинный вход которого поступает сигнал с выхода гетеродина 10. Смеситель 9 преобразует принимаемый сигнал в сигнал промежуточной частоты. Фильтр верхних частот 11 ослабляет сигнал, образующийся при взаимодействии в смесителе 9 принимаемого сигнала и сигнала от генератора 5, попадающего на вход смесителя 9 через циркулятор 6 и полосовой фильтр 8. С выхода фильтра верхних частот 11 сигнал через малошумящий усилитель 12, управляемый аттенюатор 13 и усилитель промежуточной частоты 14 поступает на вход демодулятора 15, где выделяется информационный модулирующий сигнал, который затем усиливается в видеоусилителе 16. С выхода видеоусилителя 16 сигнал поступает на вход пикового детектора 17 и на первый, сигнальный вход второго порогового блока 21. Пиковый детектор 17 отслеживает медленные изменения уровня сигнала, а алгебраический сумматор 18 определяет разность между этим уровнем и уровнем опорного напряжения, вырабатываемого генератором постоянного напряжения 20. Сигнал с выхода алгебраического сумматора 18 управляет затуханием управляемого аттенюатора 13, поддерживая выходной сигнал видеоусилителя 16 на постоянном уровне при изменениях уровня сигнала на входе управляемого аттенюатора 13.
Такая система автоматической регулировки усиления позволяет значительно повысить динамический диапазон приемной части приемопередатчика, поскольку уровень сигнала на входе усилителя промежуточной частоты 14 поддерживается практически постоянным, не допуская перегрузки усилителя промежуточной частоты 14 и искажений сигнала, вызываемых этой перегрузкой.
При появлении на входе антенны 7 принимаемого полезного сигнала, на выходе пикового детектора 17 формируется сигнал, превышающий уровень срабатывания первого порогового блока 19. Первый пороговый блок 19 срабатывает и выдает разрешение-строб на срабатывание второго порогового блока 21. При отсутствии на входе антенны 7 принимаемого полезного сигнала, первый пороговый блок 19 запрещает срабатывание второго порогового блока 21 (которое возможно от напряжения шумов).
Второй пороговый блок 21 обеспечивает принятие решения о принятом символе - «О» или «I». С выхода второго порогового блока 21 сформированный выходным усилителем 22 сигнал поступает через выходной согласующий блок 23 на выход устройства.
Таким образом, предлагаемый микроволновый приемопередатчик для мобильных систем связи и управления имеет более равномерную частотную характеристику группового времени запаздывания.