СПОСОБ ТЕЛЕГРАФНОЙ РАДИОСВЯЗИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR TELEGRAPH RADIO COMMUNICATION AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в радиолиниях сверхдлинноволновой радиосвязи для передачи телеграфного сигнала передатчиком большой мощности.
Известен способ взаимно инверсной передачи двоичной информации по параллельным фазоразнесенным каналам с фазовой манипуляцией на одной несущей частоте с вычитанием при приеме [1. Патент RU №2139634, аналог]. В способе [1] передатчик и приемник имеют два одновременно работающих фазоразнесенных (квадратурных) параллельных канала на одной несущей частоте. Передаваемые двоичные сообщения передаются взаимно инверсными по этим двум каналам особым методом относительной фазовой манипуляции. Формирование результирующего принимаемого сигнала и его выделение из помех осуществляются вычитанием одного из другого инверсных между собой информационных символов, принятых по этим двум фазоразнесенным каналам. При этом происходит увеличение уровня результирующего принимаемого сигнала и уменьшение уровня помех.
Недостатком способа [1] является трудность увеличения мощности применяемого передатчика, обусловленная тем, что любая манипуляция, сопровождается бросками тока в усилительных каскадах передатчика. Такие броски тока обуславливают появление индуцированных бросков напряжения, особенно опасных для передатчиков на полупроводниковых элементах. Например, в книге [2. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики.: М.: Радио и связь, 1981 г., с.300] отмечено, что «Мощность СВЧ полупроводниковых приборов ограничена, причем имеется теоретический предел ее максимального значения…». Броски тока при манипуляции снижают надежность работы передатчиков на полупроводниковых элементах.
В отличие от способа [1] в способе телеграфной радиосвязи и устройстве для его реализации [3. Заявка №2009142383/09, 17.11.2009, публ. 27.05.2011, прототип] из пункта передачи сигнала в направлении на пункт приема сигнала одновременно излучают не одну, а две электромагнитные волны одинаковой частоты и амплитуды, одну из которых манипулируют по фазе на 180°, а другую не манипулируют. В случае одинаковой со способом [1] мощности излучения способ [3] допускает использование двух идентичных трактов усиления радиосигнала по половине излучаемой мощности на каждый тракт, что в два раза уменьшает величину бросков тока при манипуляции тока в одном тракте усиления, а в другом - ток не манипулируют. Все это существенно повышает надежность работы реализующего способ [3] устройства.
Недостатком известного способа [3] является ограничение мощности реализующего способ [3] устройства допустимой мощностью тракта усиления с манипуляцией фазы на 180°. Отметим, что при манипуляции фазы на 180° бросок тока в тракте усиления максимален.
Целью изобретения является увеличение допустимой мощности тракта усиления передатчика путем уменьшения бросков тока при манипуляции фазы.
Поставленная цель достигается тем, что из пункта передачи сигнала в направлении на пункт приема сигнала одновременно излучают ряд электромагнитных волн одинаковой частоты и амплитуды, соседние из которых манипулируют по фазе в соответствие с передаваемым сообщением на угол, равный отношению 360° к числу N излучаемых электромагнитных волн. Этот способ реализуют устройством, содержащим соединенные источник питания, генератор несущей частоты и ряд идентичных трактов усиления мощности, каждый из которых содержит соединенные последовательно фазосдвигающую цепь, сдвигающую фазу тока в соседних трактах усиления на угол, равный отношению 360° к числу N трактов усиления, усилитель мощности, согласующее устройство и антенну, причем каждый из трактов усиления снабжен электронным ключом манипуляции фазы, включенным параллельно фазосдвигающей цепи, а фазосдвигающие цепи трактов усиления включены последовательно. Кроме того, с целью уменьшения амплитуды бросков тока при манипуляции фазы реализующее предлагаемый способ устройство содержит три идентичных тракта усиления мощности.
На фиг.1 показана структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ телеграфной радиосвязи. В общепринятых символах на фиг.1 обозначены: ИП - источник питания, ГК - генератор колебаний несущей частоты, ФЦ - фазосдвигающая цепь, КМ - ключ манипуляции фазы электронный, УМ - усилитель мощности, УС - устройство согласующее, А - антенна. Цифрами 1, 2, … N на фиг.1 обозначены тракты усиления.
В предлагаемом способе в пункте передачи сигнала в силу одновременности излучения ряда электромагнитных волн одинаковой частоты и амплитуды происходит синхронное алгебраическое сложение полей всех N антенн. В случае разомкнутого ключа, в силу сдвига по фазе полей соседних антенн на угол, равный отношению 360° к числу N излучаемых волн, поля антенн компенсируют друг друга и излучение минимально. В случае замкнутого ключа поля всех антенн складываются, обеспечивая максимальное излучение. Синхронная манипуляция фазы поля каждой из антенн обеспечивает излучение телеграфного сигнала с манипуляцией амплитуды суммарного поля, при этом бросок тока (ΔА) при манипуляции в m-м тракте усиления составит:
где А - амплитуда тока в усилителе.
В последнем тракте усиления (m=N) ток не манипулирован (ΔА=0). При N=2 предлагаемый способ и способ-прототип [3] эквивалентны. Кроме того, при четном N среди трактов усиления всегда имеется тракт усиления (m=N/2) с максимальным броском тока в 2А. При N=3 бросок тока имеет минимальную величину в 2Acos(30°).
Устройство, реализующее предлагаемый способ телеграфной радиосвязи, работает следующим образом: при включении источника питания (ИП) генератор колебаний (ГК) несущей частоты генерирует колебания, которые в случае разомкнутых ключей манипуляции (КМ) последовательно поступают через фазосдвигающие цепи (ФЦ) на входы усилителей мощности (УМ) 1-го, 2-го,… N-го трактов усиления и далее, после усиления, через устройства согласования (УС) поступают в антенны (А), создающие в пункте передачи сигнала общее поле. В случае разомкнутых ключей манипуляции (КМ) поля отдельных антенн в общем поле компенсируют друг друга и излучение минимально. В случае замкнутых ключей манипуляций (КМ) колебания несущей частоты, минуя фазосдвигающие цепи (ФЦ), одновременно поступают на входы усилителей мощности (УМ) 1-го, 2-го, … N-го трактов усиления и поля отдельных антенн в общем поле складываются, обеспечивая максимальное излучение сигнала. В результате при одновременной манипуляции ключей (КМ) излучаемая в направлении на пункт приема сигнала электромагнитная волна получает амплитудную модуляцию, соответствующую режиму передачи обычного телеграфного сигнала с амплитудной модуляцией.
В отличие от известного способа [3] предлагаемый способ допускает выбор для своей реализации 3-х трактов усиления. Такая реализация предлагаемого способа обеспечивает увеличение приблизительно в 1,33 раза допустимой мощности усилителя за счет уменьшения амплитуды бросков тока при манипуляции фазы в первом, втором и отсутствии броска тока в третьем трактах усиления.
Таким образом, предлагаемый способ телеграфной радиосвязи способствует увеличению дальности радиосвязи за счет увеличения допустимой мощности каждого из трактов усиления передаваемого сигнала.