УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН
DEVICE FOR MULTIPLE USE OF RECEIVING ANTENNAE

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для многократного использования приемных антенн, например, на приемных радиоцентрах.
Известно устройство многократного использования приемной антенны, содержащее приемную антенну, подключенную к входам нескольких приемников через группу развязывающих резисторов (см. Б.К.Барановский. Аппаратура многократного использования коротковолновых приемных антенн. - М.: "Связь", 1966, стр.9, рис.3).
Недостатком такого устройства является относительно низкая чувствительность приемного тракта при увеличении кратности использования антенны из-за шунтирующего действия развязывающих резисторов.
Известно устройство многократного использования приемных антенн, содержащее приемную антенну, подключенную через широкополосный антенный усилитель (ШАУ) и разветвитель мощности к входам нескольких приемников (см. Барановский Б.К. Аппаратура многократного использования коротковолновых приемных антенн. - М.: "Связь", 1966, стр.10, рис.5).
Недостатком такого устройства является относительно низкая помехоустойчивость, так как из-за большой загрузки частотного спектра в усиленном групповом сигнале на выходе ШАУ появляются значительное количество продуктов нелинейности, в результате чего отношение сигнал/шум на выходах устройства снижается.
Наиболее близким как по назначению, так и по количеству сходных признаков к заявляемому устройству для многократного использования приемных антенн является устройство, описанное в статье Михайлова B.C. и Шеметова И.С. Помехоустойчивая аппаратура многократного использования приемной коротковолновой (KB) антенны. - "Электросвязь", 1981, №1, стр.51-58, рис.1. Структурная схема устройства-прототипа показана в приложении. Устройство-прототип состоит из приемной антенны, частотно-разделительного мультиплексора, содержащего М частотно-разделительных элементов (М≥2), блока полосовых усилителей, содержащего М полосовых усилителей, частотно-суммирующего мультиплексора, содержащего М частотно-суммирующих элементов, блока многоступенчатых широкополосных трансформаторных гибридных разветвителей (ТГР) и L радиоприемных блоков (L≥2) и устройства контроля. Выход антенны соединен с входом частотно-разделительного мультиплексора, входом которого является вход первого частотно-разделительного элемента, а выходы М частотно-разделительных элементов являются соответствующими М выходами частотно-разделительного мультиплексора. Входы и выходы М полосовых усилителей являются соответствующими М входами и выходами блока полосовых усилителей. М выходов блока полосовых усилителей соединено с соответствующими М входами частотно-суммирующего мультиплексора, выход которого соединен с входом ТГР, L выходов которого является входами соответствующих радиоприемных блоков, выходы которых являются L выходами устройства. Управляющие выходы М элементов полосовых усилителей являются соответствующими М выходами блока полосовых усилителей, которые соединены с М соответствующими входами устройства контроля. Входы М частотно-суммирующих элементов являются соответствующими М входами частотно-суммирующего мультиплексора.
Выход блока полосовых усилителей является входом ТГР, а L выходов ТГР соединены с соответствующими входами L радиоприемных блоков, L выходы которых являются информационными выходами самого устройства. Управляющие входы элементов полосовых усилителей являются входами блока полосовых усилителей и соединены с соответствующими выходами устройства контроля, причем частотный выход m-го частотно-разделительного мультиплексора, начиная с m=1 до М=1, подключен к информационному входу (m+1)-го частотно-разделительного элемента.
Недостатком устройства-прототипа является относительно низкая помехоустойчивость вследствие того, что усиленные отдельными полосовыми усилителями групповые сигналы затем вновь объединяются по полосе в частотно-суммирующем мультиплексоре и разделяются по мощности с помощью неуправляемого блока многоступенчатых широкополосных ТГР между L радиоприемными блоками. Таким образом, мощность сигнала на входе каждого радиоприемника в М раз меньше мощности на выходе соответствующего полосового усилителя независимо от того, сколько радиоприемников работает в соответствующей частотной полосе. Поскольку число радиоприемников L, работающих одновременно в частотной полосе, как правило, меньше числа выходов блока многоступенчатых широкополосных ТГР, то отношение сигнал/шум на входах радиоприемников меньше величины, которую можно обеспечить, если бы мощность группового сигнала каждой полосы делить между выходами радиоприемников, работающих в соответствующей полосе.
Целью изобретения является разработка устройства для многократного использования приемных антенн, обеспечивающего более высокую помехоустойчивость за счет:
применение новой структуры формирования высокочастотного тракта приема;
уменьшения непреднамеренных и преднамеренных помех, обусловленных явлением интерполяции, воздействием непреднамеренных и преднамеренных помех с большим уровнем, а также позволяющим рационально распределить мощность принимаемого сигнала между требуемым количеством радиоприемников при многократном использовании антенн.
Заявленное устройство расширяет арсенал средств данного назначения.
Для достижения технического результата в известном устройстве многократного использования приемных антенн содержится антенна, частотно-разделительный мультиплексор, включающий М≥1 частотно-разделительных элементов, блок полосовых усилителей, включающий М полосовых усилителей, и L≥2 радиоприемных блоков. Выходы радиоприемных блоков являются L выходами устройства. Информационные выходы М частотно-разделительных элементов являются соответствующими М информационными выходами частотно-разделительного мультиплексора, вход которого подключен к выходу антенны. Вход частотно-разделительного мультиплексора является входом первого частотно-разделительного элемента. Информационные вход и выход, а также управляющий выход m-го полосового усилителя, где m=1, 2, …, М, являются соответственно m-ми информационными входом и выходом, а также m-ым управляющим выходом блока полосовых усилителей. Частотный выход m-го частотно-разделительного элемента, начиная с m=1 до m=М-1, подключен к информационному входу (m+1)-го частотно-разделительного элемента. Дополнительно введены N-1 антенн, где N≥2, N-1 частотно-разделительных мультиплексоров, аналогичных первому, N блоков регулируемых аттенюаторов, каждый их которых содержит М регулируемых аттенюаторов, N-1 аналогичных первому блоков полосовых усилителей, N блоков управляемых делителей мощности, каждый из которых содержит М управляемых делителей мощности, L блоков управляемых переключателей частотных полос, каждый их которых содержит N управляемых переключателей частотных полос, L блоков управляемых переключателей антенн, каждый их которых содержит N управляемых переключателей антенн. Управляющий вход, информационные вход и выход m-го регулируемого аттенюатора i-го блока регулируемых аттенюаторов (i=1, 2, …, N) являются m-ми управляющим и информационными соответственно входом и выходом i-го блока регулируемых аттенюаторов. М информационных выходов i-го частотно-разделительного мультиплексора подключены к соответствующим М информационным входам i-го блока регулируемых аттенюаторов, М информационных выходов и М управляющим входов которого подключены к соответствующим М информационным входам и М управляющим выходам i-го блока полосовых усилителей. Информационный вход и L информационных выходов m-го управляемого делителя мощности i-го блока управляемых делителей мощности являются соответственно m-ым информационным входом и L информационными выходами m-й группы информационных выходов i-го блока управляемых делителей мощности, j-е управляющие входы, где j=1, 2, …, L всех М управляемых делителей мощности i-го блока управляемых делителей мощности являются j-й группой из М управляющих входов i-го блока управляемых делителей мощности и подключены к соответствующим i-ым управляющим выходам каждой из М групп управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» i-го радиоприемного блока. Информационный выход, М информационных и М управляющих входов i-го управляемого переключателя частотных полос j-го блока управляемых переключателей частотных полос являются соответственно i-ым информационным выходом, i-й группой из М информационных и i-й группой из М управляющих входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос. Информационные вход и выход, а также управляющий вход i-го управляемого переключателя антенн j-го блока управляемых переключателей антенн являются i-ми информационными и соответственно входом и выходом, а также i-ым управляющим входом j-го блока управляемых переключателей антенн. М информационных выходов i-го блока полосовых усилителей подключены к соответствующим М информационным входам i-го блока управляемых делителей мощности, m-ый информационный вход i-й группы информационных входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос подключен к j-му информационному выходу m-й группы информационных выходов i-го блока управляемых делителей мощности, m-й управляющий вход i-й группы управляющих входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос подключен к m-му управляющему входу j-й группы управляющих входов i-го блока управляемых делителей мощности. N управляющих выходов «выбора антенн» i-го радиоприемного блока подключены к соответствующим N управляющим входам j-го блока управляемых переключателей антенн. Информационные выходы всех N управляемых переключателей антенн j-го блока управляемых переключателей антенн объединены и являются информационным выходом j-го блока управляемых переключателей антенн, который подключен к информационному входу j-го радиоприемного блока. N информационных выходов j-го блока управляемых переключателей частотных полос подключены к соответствующим N информационным входам j-го блока управляемых переключателей антенн.
Радиоприемный блок состоит из радиоприемника, коммутатора выбора частотных полос, коммутатора выбора антенн, коммутатор выбора частотных полос и антенн. Информационные вход и выход радиоприемника являются соответственно информационными входом и выходом радиоприемного блока. Р>М+1 управляющих выходов радиоприемника подключены к соответствующим Р управляющим входам коммутатора выбора частотных полос, М управляющих выходов которого подключены к соответствующим М управляющим входам «выбора частотных полос» коммутатора выбора частотных полос и антенн. N управляющих входов «выбора антенн» коммутатора выбора частотных полос и антенн подключены к соответствующим N управляющим выходам коммутатора выбора антенн и являются N управляющими выходами «выбора антенн» радиоприемного блока. М групп управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» по N управляющих выходов в каждой группе коммутатора «выбора частотных полос и антенн» являются соответственно М группами управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» по N управляющих выходов в каждой группе радиоприемного блока.
Управляемый делитель мощности состоит из широкополосного автотрансформатора, L переключателей выходов автотрансформатора, L переключателей выходов делителя мощности, L переключателей балластных нагрузок, L балластных нагрузок, L широкополосных трансформаторов и коммутатора выходов автотрансформатора, j-й выход коммутатора выходов автотрансформатора, где j=1, 2, …, L, подключен к управляющему входу j-го переключателя выходов автотрансформатора. Информационные вход и выход переключателя выходов автотрансформатора подключены соответственно к j-му выходу автотрансформатора и к информационным входам всех L переключателей выходов делителя мощности. Информационный выход переключателей выходов делителя мощности подключен к первому выводу вторичной обмотки j-го широкополосного трансформатора, второй вывод которой является j-ым информационным выходом управляемого делителя мощности. Первый и второй выводы первичной обмотки j-го широкополосного трансформатора подключены соответственно к первому и второму выводам j-й балластной нагрузки и к информационным входу и выходу j-го переключателя балластных нагрузок. Управляющий вход переключателя балластных нагрузок подключен к j-му входу коммутатора выходов автотрансформатора, управляющему входу j-го переключателя выходов делителя мощности и одновременно является j-ым управляющим входом управляемого делителя мощности. Второй вывод j-й балластной нагрузки, начиная с j=1 до j=N-1, подключен к первому выводу (j+1)-й балластной нагрузки. Второй вывод L-й балластной нагрузки подключен к первому выводу первой балластной нагрузки.
Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения блоков регулируемых аттенюаторов, блоков управляемых делителей мощности, блоков управляемых переключателей частотных полос, блоков управляемых переключателей антенн, коммутаторов выбора частотных полос и антенн обеспечивается возможность выбора для каждого приемника необходимой полосы (поддиапазона) рабочих частот и распределение мощности сигналов этой полосы только между приемниками, работающими в данном поддиапазоне, что снижает уровень воздействий всех видов помех в полосе приема, то есть обеспечивает увеличение уровня помехоустойчивости, следовательно, этим достигается сформулированный технический результат.
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:
Фиг.1 - Структурная схема устройства для многократного использования приемных антенн (на трех листах);
Фиг.2 - Структурная схема управляемого делителя мощности;
Фиг.3 - Структурная схема коммутатора выходов автотрансформатора;
Фиг.4 - Структурная схема коммутатора выбора антенн;
Фиг.5 - Структурная схема коммутатора выбора частотных полос;
Фиг.6 - Структурная схема коммутатора выбора частотных полос и антенн;
Фиг.7 - Структурная схема управляемого переключателя частотных полос.
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
L
1
L
1
L
Устройство для многократного использования приемных антенн, показанное на фиг.1, включает N антенн 1÷1, N частотно-разделительных мультиплексоров 2÷2, N блоков регулируемых аттенюаторов 3÷3, N блоков полосовых усилителей 4÷4, N блоков управляемых делителей мощности 5÷5, L блоков управляемых переключателей частотных полос 6÷6, L блоков управляемых переключателей антенн 7÷7, L радиоприемных блоков 8÷8.
i
i
i
i
j
j
Каждый i-й частотно-разделительный мультиплексор 2, где i=1, 2, …, N, содержит М частотно-разделительных элементов 2.1. Каждый i-й блок регулируемых аттенюаторов 3, где i=1, 2, …, N, содержит М регулируемых аттенюаторов 3.1. Каждый i-й блок полосовых усилителей 4, где i=1, 2, …, N, содержит М полосовых усилителей 4.1. Каждый i-й блок управляемых делителей мощности 5, где i=1, 2, …, N, содержит М управляемых делителей мощности 5.1. Каждый j-й блок управляемых переключателей частотных полос 6, где j=1, 2, …, L, содержит N управляемых переключателей частотных полос 6.1. Каждый j-й блок управляемых переключателей антенн 7, где j=1, 2, …L, содержит N элементов управляемых переключателей антенн 7.1. Каждый j-й радиоприемный блок содержит приемник 8.1, коммутатор выбора частотных полос 8.2, коммутатор выбора антенн 8.3 и коммутатор выбора частотных полос и антенн 8.4.
1
N
1
N
j
i
j
j
j
j
Выходы N антенн 1÷1 подключены к входам N частотно-разделительных мультиплексоров 2÷2. М информационных выходов i-го частотно-разделительного мультиплексора 2 подключены к соответствующим М информационным входам i-го блока регулируемых аттенюаторов 3. М информационных выходов и М управляющим входов i-го блока регулируемых аттенюаторов 3 подключены к соответствующим М информационным входам и М управляющим выходам i-го блока полосовых усилителей 4. М информационных выходов i-го блока полосовых усилителей 4 подключены к соответствующим М информационным входам i-го блока управляемых делителей мощности 5. m-й информационный вход i-й группы информационных входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос 6 подключен к j-му информационному выходу m-й группы информационных выходов i-го блока управляемых делителей мощности 5. m-й управляющий вход i-й группы управляющих входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос 6 подключен к m-му управляющему входу j-й группы управляющих входов i-го блока управляемых делителей мощности 5, а также к i-ым управляющим выходам каждой из М групп управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» i-го радиоприемного блока 8. N информационных выходов j-го блока управляемых переключателей частотных полос 6 подключены к соответствующим N информационным входам j-го блока управляемых переключателей антенн 7. N управляющих выходов «выбора антенн» i-го радиоприемного блока 8 подключены к соответствующим N управляющим входам j-го блока управляемых переключателей антенн 7. Информационный выход j-го блока управляемых переключателей антенн 7 подключен к информационному входу j-го радиоприемного блока 8.
Приемная антенна 1 предназначена для приема энергии электромагнитных волн и преобразования ее в радиосигнал. Используемые в устройстве N антенны могут быть одинаковыми либо отличающимися друг от друга. В качестве любой из N антенн может быть применена известная антенна, пригодная для коротковолнового диапазона (симметричный вибратор, V-образная антенна, ромбическая и д.р.). Выход антенны подключен к входу частотно-разделительного мультиплексора 2.
1
N
Частотно-разделительные мультиплексоры 2÷2 предназначены для деления частотного диапазона, в котором принимаются радиосигналы, на М>2 поддиапазонов. Структурные схемы частотно-разделительных элементов, входящих в состав частотно-разделительных мультиплексоров, известны и описаны, например, в работе "Электросвязь", 1981, №1, стр.51-58. Информационные выходы М частотно-разделительных элементов 2.1 являются соответствующими М информационными выходами частотно-разделительного мультиплексора 2, вход которого подключен к выходу антенны. Вход частотно-разделительного мультиплексора 2 является входом первого частотно-разделительного элемента 2.1. Частотный выход m-го частотно-разделительного элемента 2.1, начиная с m=1 до m=М-1, подключен к информационному входу (m+1)-го частотно-разделительного элемента 2.1.
Блоки регулируемых аттенюаторов 3 предназначены для изменения уровней принимаемых радиосигналов и обеспечивают нормальную (безыскажающую) работу других элементов, входящих в состав предлагаемого устройства. Схемы регулируемых аттенюаторов, входящих в состав блока регулируемых аттенюаторов, известны и описаны, например, в статье Буракова А.И. Экономичные входные аттенюаторы. - Научно-технический сборник "Техника средств связи", серия "Техника радиосвязи", выпуск 4, Москва, 1987, стр.57-63, рис.2. Каждый блок регулируемых аттенюаторов 3 содержит М регулируемых аттенюаторов 3.1. Управляющий вход, информационные вход и выход m-го регулируемого аттенюатора 3.1 i-го блока регулируемых аттенюаторов 3, где i=1, 2, …, N, являются m-ми управляющим и информационными соответственно входом и выходом i-го блока регулируемых аттенюаторов 3.
1
N
Блоки полосовых усилителей 4÷4 предназначены для компенсации затухания группового сигнала, которые обусловлены использованием частотно-разделительных мультиплексоров и блоков регулируемых аттенюаторов, ослабляющих принимаемый сигнал. В качестве полосовых усилителей, входящих в состав блока полосовых усилителей, можно использовать усилитель, описанный в книге «Радиоприемные устройства» (Головин О.В. - M.: Высш.шк., 1987. - 440 с.) на рисунке 13.7 стр.316, m=1, 2, …, M являются соответственно m-ми информационными входом и выходом, а также m-ым управляющим выходом блока полосовых усилителей 4. Информационные вход и выход, а также управляющий выход m-го полосового усилителя, где m=1, 2, …, М, являются соответственно m-ми информационными входом и выходом, а также m-ым управляющим выходом блока полосовых усилителей.
Блок управляемого делителя мощности 5 предназначен для деления мощности радиосигнала в М полосах частот между выходами в каждой полосе. Управляемый делитель мощности 5.1, входящий в состав блока управляемого делителя мощности 5, предназначен для деления мощности сигналов, действующих в соответствующей полосе частот между L выходами, число которых равно количеству радиоприемников. Информационный вход и L информационных выходов m-го управляемого делителя мощности i-го блока управляемых делителей мощности являются соответственно m-ым информационным входом и L информационными выходами m-й группы информационных выходов i-го блока управляемых делителей мощности, a j-е управляющие входы, где j=1, 2, …, L всех М управляемых делителей мощности i-го блока управляемых делителей мощности, являются j-й группой из М управляющих входов i-го блока управляемых делителей мощности и подключены к соответствующим i-ым управляющим выходам каждой из М групп управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» i-го радиоприемного блока. Управляемый делитель мощности 5.1. содержит (см. фиг.2) широкополосный автотрансформатор 5.1.1, L переключателей выходов автотрансформатора 5.1.2., L переключателей выходов делителя мощности 5.1.3, L переключателей балластных нагрузок 5.1.4, L балластных нагрузок 5.1.5, L широкополосных трансформаторов 5.1.6. и коммутатор выходов автотрансформатора 5.1.7, j-й выход коммутатора выходов автотрансформатора 5.1.7., где j=1, 2, …, L, подключен к управляющему входу j-го переключателя выходов автотрансформатора 5.1.2. Информационный вход и выход переключателя выходов автотрансформатора 5.1.2 подключены соответственно к j-му выходу автотрансформатора и к информационным входам всех L переключателей выходов делителя мощности 5.1.3. Информационный выход переключателей выходов делителя мощности 5.1.3 подключен к первому выводу вторичной обмотки j-го широкополосного трансформатора 5.1.6, второй вывод которой является j-ым информационным выходом управляемого делителя мощности 5.1. Первый и второй выводы первичной обмотки j-го широкополосного трансформатора 5.1.6 подключены соответственно к первому и второму выводам j-й балластной нагрузки 5.1.5 и к информационным входу и выходу j-го переключателя балластных нагрузок 5.1.4. Управляющий вход переключателя балластных нагрузок 5.1.4 подключен к j-му входу коммутатора выходов автотрансформатора 5.1.7, управляющему входу j-го переключателя выходов делителя мощности 5.1.3 и одновременно является j-ым управляющим входом управляемого делителя мощности 5.1. Второй вывод j-й балластной нагрузки, начиная с j=1 до j=N-1, 5.1.5 подключен к первому выводу (j+1)-й балластной нагрузки 5.1.5, а второй вывод L-й балластной нагрузки 5.1.5 подключен к первому выводу первой балластной 5.1.5 нагрузки.
1
q
q
1
0
n
n
n
0
2
2
1
1
q
L-1
L
Коммутатор выходов автотрансформатора 5.1.7 (см. фиг.3) предназначен для формирования сигналов, необходимых для работы управляемого делителя мощности 5.1. Он содержит L-1 сумматоров двоичных сигналов 5.1.8, в качестве которых могут быть использованы, например, микросхемы 155 ИМ2 (155 ИМ3) и дешифратор 5.1.9, в качестве которого может быть использована, например, микросхема 155 ИД1 (155 ИД3), при этом первый вход управления элемента 5.1.7 соединен с входом А1 сумматора двоичных сигналов 5.1.7, a 2, 3, …, L-й входы управления соединены с входами В1 соответствующих двоичных сумматоров 5.1.7, входы A, B, (q=2, 3, …,n) двоичного сумматора 5.1.7 соединены между собой, с входом Р и заземлены. Выход S каждого предыдущего двоичного сумматора 5.1.7 соединен с входом A последующего двоичного сумматора 5.1.7. Выход Р каждого предыдущего двоичного сумматора 5.1.7 соединен с входом Р последующего двоичного сумматора 5.1.7. Выход S каждого предыдущего двоичного сумматора 5.1.7 соединен с входом А последующего двоичного сумматора 5.1.7. Выход S каждого предыдущего двоичного сумматора 5.1.7 соединен с входом A последующего двоичного сумматора 5.1.7. Входы B (q=2, 3, …,n) второго и последующих двоичных сумматоров 5.1.7 соединены между собой и заземлены. Выходы последнего двоичного сумматора 5.1.7 соединены с соответствующими входами дешифратора 5.1.7, выходы которого соединены с входами управления соответствующих переключателей выходов автотрансформатора 5.1.2.
1
L
1
L
i
i
M
i
1
M
i
j
i
Блоки управляемых переключателей частотных полос 6÷6 предназначены для коммутации частотных полос на входы радиоприемников через блок управляемых переключателей антенн 7÷7. Каждый i-й, где i=1, 2, …, N, управляемый переключатель частотных полос j-го БУПЧ 6.j, где j=1, 2, …, L, показан на фиг.7, содержит М переключателей частотных полос 6.j.i, …, 6j.i 1.1 (например, реализованных на реле РЭС-49), информационные и управляющие входы которых являются соответствующими М информационными и управляющими входами управляемых переключателей частотных полос 6.j, а информационные выходы М переключателей частотных полос 6.j.i, …, 6j.i соединены между собой и образуют информационный выход управляемого переключателя частотных полос 6.j. m-й информационный вход i-й группы информационных входов j-го блока управляемых переключателей частотных полос 6 подключен к j-му информационному выходу m-й группы информационных выходов i-го блока управляемых делителей мощности 5.
1
L
j
j
1
N
i
j
j
j
j
Блоки управляемых переключателей антенн 7÷7 предназначены для подключения любого из L радиоприемников к любой из N антенн при ее использовании для приема радиосигнала в соответствующей m-й полосе частот, где m=1, …, М. Блоки 7, где j=1, 2, …, L, управляются сигналами, поступающими с управляющих выходов выбора антенн соответствующих радиоприемных блоков 8, где j=1, 2, …, L. Управляемые переключатели антенн 7.1…7.L представляют собой реле, управляемое током, например типа РЭС-49. Информационные вход и выход, а также управляющий вход i-го управляемого переключателя антенн 7.1 j-го блока управляемых переключателей антенн 7 являются i-ми информационными и соответственно входом и выходом, а также i-ым управляющим входом j-го блока управляемых переключателей антенн 7. Информационные выходы всех N управляемых переключателей антенн 7.1 j-го блока управляемых переключателей антенн 7 объединены и являются информационным выходом j-го блока управляемых переключателей антенн 7, который подключен к информационному входу j-го радиоприемного блока 8.
1
L
j
Радиоприемные блоки 8, …, 8 выполнены по одинаковому принципу. Каждый из радиоприемных блоков 8, где j=1, 2, …, L, содержит радиоприемник 8.1, коммутатор выбора частотных полос 8.2, коммутатор выбора антенн 8.3, коммутатор выбора частотных полос и антенн 8.4. Информационные вход и выход радиоприемника 8.1 являются соответственно информационными входом и выходом радиоприемного блока 8. Р>М+1 управляющих выходов радиоприемника 8.1 подключены к соответствующим Р управляющим входам коммутатора выбора частотных полос 8.2. В частности, при использовании серийно выпускаемых промышленностью радиоприемников Р - 155 или Р - 160 (см., например, «Руководство по устройству и эксплуатации радиоприемника Р - 155П» (с альбомом схем). - М.: Воениздат. 1969 г. - 176 с. (56 с.)), снабженных пультом управления, в котором имеются Р управляющих выходов, объединенных шиной «Частота настройки», включающей Р физических проводов. По этим Р проводам в зависимости от выбранной рабочей частоты, определенной положением декадных переключателей установки частоты настройки радиоприемника, подаются управляющие сигналы на перестройку преселектора данного радиоприемника. Эти Р управляющих выходов с пульта управления радиоприемника можно также использовать в качестве Р управляющих выходов, подключенных к соответствующим управляющим входам коммутатора выбора частотных полос 8.2.
М управляющих выходов коммутатора выбора частотных полос 8.2 подключены к соответствующим М управляющим входам «выбора частотных полос» коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. N управляющих входов «выбора антенн» коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4 подключены к соответствующим N управляющим выходам коммутатора выбора антенн 8.3 и являются N управляющими выходами «выбора антенн» радиоприемного блока 8. М групп управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» по N управляющих выходов в каждой группе коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4 являются соответственно М группами управляющих выходов «выбора частотных полос и антенн» по N управляющих выходов в каждой группе радиоприемного блока 8.
Радиоприемник 8.1 предназначен для преобразования принимаемого радиосигнала в первичные электрические сигналы на любой частоте, находящейся в диапазоне рабочих частот радиоприемника. Каждый из радиоприемников 8.1 имеет информационный вход и информационный выход, а также Р управляющих выходов. Количество выходов Р определяется в соответствии с диапазоном рабочих частот радиоприемника и шагом сетки частот. Например, при работе радиоприемника в диапазоне 1-29 МГц и шаге сетки частот, равном 1 МГц, радиоприемник может быть настроен на одну из 29 частот (1 МГц, 2 МГц, 3 МГц, …, 29 МГц). В этом случае количество управляющих выходов Р равно 13, которые соединяются с управляющими входами коммутатора выбора частотных полос 8.2 (см. фиг.5). Так, при настройке радиоприемника на частоту 5 МГц на его управляющих выходах имеются следующие сигналы. На выходах 6-11 сигналы логическая единица, на остальных - сигналы логический ноль. При настройке радиоприемника на частоту 17 МГц на 8 и 12 управляющем выходах сигнал логическая единица, на остальных сигнал логический ноль и так далее.
Коммутатор выбора частотных полос 8.2 предназначен для автоматического выбора частотной полосы в зависимости от разбиения диапазона рабочих частот радиоприемника 8.1 на частотные поддиапазоны. В качестве примера на фиг.5 показано разбиение диапазона рабочих частот радиоприемника 8.1 на 9 поддиапазонов: 1-2…3 МГц, 2-3…4 МГц, 3-4…6 МГц, 4-6…8 МГц, 5-8…10 МГц, 6-10…15 МГц, 7-15…20 МГц, 8-20…25 МГц, 9-25…30 МГц. Принципы разбиения частотной полосы на поддиапазоны известны и описаны, например, в книге «Радиоприемные устройства» (Бортникер В.Ю. - СПб.: ВАС, 2005 г. - 512 с). Данное разбиение поддиапазонов является наиболее эффективным для обеспечения фильтрации, позволяет использовать унифицированные полосовые фильтры.
Структурная схема коммутатора выбора частотных полос 8.2 приведена на фиг.6. Она содержит два элемента транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) 5-ИЛИ 8.2.1, три элемента ТТЛ 2-ИЛИ 8.2.2, девять элементов ТТЛ 2-И 8.2.3. Элементы ТТЛ могут быть реализованы с помощью элементов 5-ИЛИ 8.2.1, например, на микросхеме серии 133 ЛА2, 2-ИЛИ 8.2.2 - на микросхемах серии 133, 533 ЛЛ1, 2-И 8.2.3 - на микросхеме серии КМ555 ЛИ2.
1
N
1
L
Коммутатор выбора антенн 8.3 предназначен для коммутации антенны 1…1 к радиоприемникам 8…8. Он содержит (см. фиг.4) источник постоянного тока 8.3.2, который через N переключателей антенн 8.3.1 соединен с N управляющими выходами группы управляющих входов коммутатора выбора антенн 8.3.
1
N
Коммутатор выбора частотных полос и антенн 8.4 предназначен для обеспечения коммутации сигналов рабочего частотного поддиапазона, принятого одной из выбранных антенн 1…1, на вход радиоприемника. Он содержит (см. фиг.6) N*M элементов ТТЛ 2-И 8.4.1. В качестве элемента 2-И 8.4.1 может быть использована микросхема серии КМ555 ЛИ2. Первые входы N*M элементов 8.4.1 образуют М управляющих входов коммутатора «выбора частотных полос» коммутатора частотных полос и антенн 8.4, вторые входы элементов 8.4.1 образуют N управляющих входов «выбора антенн» коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. Выходы N*M элементов 8.4.1 образуют М групп управляющих выходов частотных полос и антенн коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4.
Устройство для многократного использования приемных антенн работает следующим образом.
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
Совокупность сигналов и помех, принятая антеннами 1…1, поступает на входы частотно-разделительных мультиплексоров 2…2. Каждый из частотно-разделительных мультиплексоров 2 осуществляет разделение общего (широкого) диапазона частот на М более узких примыкающих друг к другу частотных полос (поддиапозонов). Разделенные по частотным полосам групповые сигналы каждого поддиапазона снимаются с соответствующих М информационных выходов частотно-разделительных мультиплексоров 2…2 и поступают на М информационных входов блоков регулируемых аттенюаторов 3…3 и далее на соответствующие информационные входы блоков полосовых усилителей 4…4. В случае превышения уровня группового сигнала в этой полосе выше допустимого на информационном выходе полосового усилителя 4.1 с его управляющего выхода на управляющий вход соответствующего регулируемого аттенюатора 3.1 подается управляющее напряжение, которое осуществляет снижение уровня группового сигнала до необходимого значения. С информационного выхода полосового усилителя 4.1 групповой сигнал поступает на соответствующие информационные входы блока управляемых делителей мощности 5…5. Каждый управляемый делитель мощности 5.1 (см. фиг.2) осуществляет деление мощности группового сигнала, поступающего на его информационный вход, между L-информационными выходами, количество и номера которых определяются количеством и номерами радиоприемников, работающих в этой полосе частот (под воздействием сигналов управления коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4). Выбор требуемых радиоприемников осуществляется под воздействием сигналов, поступающих на управляющие входы 1, 2, …, М всех L групп управляющих входов блоков управляемых делителей мощности 5…5.
Каждый из управляемых делителей мощности 5.1 (см. фиг.2) работает следующим образом. Групповой сигнал данной полосы частот с информационного выхода соответствующего полосового усилителя 4.1 поступает на вход широкополосного автотрансформатора 5.1.1. Автотрансформатор 5.1.1 имеет L переключаемых выходов и предназначен для обеспечения согласования выходных уровней полосовых усилителей 3.1 и входных уровней радиоприемников 8.1 при изменении числа приемников, подключаемых к соответствующим выходам данного управляемого делителя мощности 5.1 через управляемые переключатели частотных полос и антенн 7.1. Выходы управляемого делителя мощности, на которых обеспечивается наличие сигнала, будем считать активными, а выходы, на которых сигналы отсутствуют, - пассивными.
1
L
В соответствии с сигналами управления, поступающими с выходов 1, 2, …, L коммутатора выходов автотрансформатора 5.1.7 на управляющие входы переключателей выходов автотрансформатора 5.1.2…5.1.2, осуществляется замыкание контактов одного из j переключателей 5.1.2 (j=1, 2…,L), номер которого соответствует требуемому числу j активных выходов, и размыкание контактов остальных переключателей выходов автотрансформатора 5.1.2. Согласованное изменение номера подключаемого выхода широкополосного автотрансформатора 5.1.1 с требуемым числом активных выходов обеспечивает согласование выходного уровня полосового усилителя 4.1 с нагрузкой при изменении числа активных выходов.
Групповой сигнал данной полосы частот с j-го выхода широкополосного автотрансформатора 5.1.1 через замкнутые контакты переключателя выходов автотрансформатора 5.1.2 поступает на информационные входы переключателей выходов делителя мощности 5.1.3. В соответствии с сигналами управления, поступающими с управляющих выходов радиоприемного блока 8 на управляющие входы (обмотки реле) переключателей выходов делителя мощности 5.1.3 и на управляющие входы переключателей балластных нагрузок 5.1.4, осуществляется замыкание контактов в переключателях выходов делителя мощности 5.1.3 активных ветвей и размыкание контактов в переключателях выходов делителя мощности 5.1.3 пассивных ветвей, а также размыкание контактов в переключателях балластных нагрузок 5.1.4 активных ветвей и замыкание контактов в переключателях балластных нагрузок 5.1.4 пассивных ветвей.
гр.сигн
гр.сигн
1
L
Через замкнутые контакты переключателей выходов делителя мощности 5.1.3 и первичные обмотки широкополосных трансформаторов 5.1.6 групповые сигналы с мощностями Р/j, где Р - мощность группового сигнала в выбранной частотной полосе, j - количество радиоприемников, работающих в данном поддиапазоне, поступают на соответствующие информационные выходы управляемого делителя мощности 5.1. Балластные нагрузки 5.1.5 активных ветвей благодаря размыканию контактов переключателей балластных нагрузок 5.1.4 обеспечивают развязку активных выходов друг от друга. Балластные нагрузки 5.1.5 пассивных ветвей вследствие замыкания контактов переключателей балластных нагрузок 5.1.4 шунтируются, благодаря чему на них не теряется полезная мощность сигналов. С активных информационных выходов управляемых делителей мощности 5.1 групповые сигналы поступают на входы соответствующих переключателей частотных полос 6.1, а с их выходов через блоки управляемых переключателей антенн 7…7- на входы соответствующих радиоприемников 8.1.
1
L
1
1
1
1
L-1
1
L-1
L-1
Коммутатор выходов автотрансформатора 5.1.7 (фиг.3) работает следующим образом. На входы коммутатора выходов автотрансформатора 5.1.7 поступают управляющие сигналы от коммутаторов выбора частотных полос и антенн 8.4 L радиоприемных блоков 8…8. Эти сигналы поступают на вход A первого двоичного сумматора 5.1.7 и на входы B сумматоров двоичных сигналов 5.1.7-5.1.7. В сумматорах двоичных сигналов 5.1.7-5.1.7 осуществляется сложение j чисел, в младшем разряде которых имеется "единица", а в старших - "нули", и (L-j) чисел, во всех разрядах которых имеются "нули". При этом на выходах сумматора 5.1.7 формируется комбинация уровней сигналов, которая в двоичном коде представляет число, равное числу j активных выходов управляемого делителя мощности 5.1, которое равно числу радиоприемников 8.1, подключаемых к выходам элемента делителя мощности 5.1 данного поддиапазона.
L
Эта комбинация поступает на соответствующие входы дешифратора 5.1.7, который выдает сигнал управления на тот из выходов, номер которого j соответствует необходимому числу активных выходов управляемого делителя мощности 5.1 данной полосы частот. Этот сигнал поступает на управляющий вход соответствующего переключателя выходов автотрансформатора 5.1.2, что приводит к замыканию контактов этого переключателя, обеспечивая передачу сигналов данной полосы частот на входы L радиоприемников при согласовании последних с выходом соответствующего полосового усилителя 4.1.
Выбор частотной полосы осуществляется следующим образом (см. фиг.5). В зависимости от рабочей частоты логические единицы поступают с Р управляющих выходов радиоприемника 8.1 на соответствующие управляющие входы коммутатора выбора частотных полос 8.2. На остальные входы этого коммутатора подаются логические нули, в результате чего на одном из М управляющих выходов коммутатора выбора частотных полос 8.2 формируется логическая единица, а на остальных - логические нули. Таким образом осуществляется выбор частотной полосы.
2
2
9
Предположим, что в радиоприемнике, осуществляющем прием информации в диапазоне частот от 2…29 МГц, с шагом 1 МГц набрана рабочая частота 27 МГц. При этом будем считать, что общий диапазон работы приемника (2…29 МГц) разделен на М=9 частотных полос, границы которых приведены на фиг.5. В этом случае количество управляющих выходов радиоприемника Р=13. Тогда логическая единица, поступающая с управляющих выходов радиоприемника 8.1, будет присутствовать на управляющих входах 13 (2*10 МГц) и 8 (7*1 МГц) коммутатора выбора частотных полос 8.2. Логическая единица от управляющего входа 8 поступает на вход элемента ТТЛ 5-ИЛИ 8.2.1, на выходе которого формируется логическая единица. С выхода элемента 8.2.1 логическая единица поступает на первый вход элемента 8.2.3, на второй вход которого поступает логическая единица от входа 13 коммутатора выбора частотных полос 8.2. Таким образом производится выбор частотной полосы №9 (25…30 МГц).
Далее логическая единица одного из М управляющих выходов коммутатора выбора частотных полос 8.2 поступает на один из М управляющих входов выбора частотных полос коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. На один из N управляющих входов выбора антенн коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. поступает логическая единица от одного из N управляющих выходов коммутатора выбора антенн 8.3.
j
Управление выбором необходимой антенны осуществляется с рабочего места оператора с помощью коммутатора выбора антенн 8.3 (см. фиг.4) путем замыкания контактов соответствующего переключателя 8.3.1. При этом образуется цепь питания от источника постоянного тока 8.3.2 через замкнутые контакты соответствующего i-го переключателя 8.3.1. При этом сигнал с соответствующего i-го выхода, где i=1, 2, …, N коммутатора выбора антенн 8.3, поступает на соединенный с ним i-й управляющий вход блока управляемых переключателей антенн 7 и i-й управляющий вход выбора антенн коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. Логическая единица, поступившая на управляющий вход (обмотку реле) одного из управляемых переключателей антенн 7.1. блока управляемых переключателей антенн 7, замыкает реле, тем самым соединяет i-й вход соответствующего блока 7, где j=1, 2, …, L, с его выходом, т.е. соединение выбранной антенны с радиоприемником 8.1.
Логическая единица, поступившая от коммутатора выбора частотных полос 8.2 и коммутатора выбора антенн 8.3 на соответствующие управляющие входы коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4, с помощью элементов ТТЛ 2-И образуют логическую единицу на одном из N*M управляющем выходе коммутатора выбора частотных полос и антенн 8.4. Далее эта единица поступает на соответствующий управляющий вход блока управляемых переключателей частотных полос 6 и блока управляемых делителей мощности 5.
j
j
m
j
j
Управляющий сигнал (логическая единица), поступивший на m-й, где m=1, 2, …, М, управляющий вход i-й группы, где i=1, 2, …, N, j-го блока переключателей частотных полос 6, где j=1, 2, …, L от i-го управляющего выхода m-й группы управляющих выходов выбора частотных полос и антенн j-го радиоприемного блока 8, замыкает контакты реле 6.1.1 i-го переключателя частотных полос j-го блока управляемых переключателей частотных полос (см. фиг.7) и осуществляет подключение выбранной m-й частотной полосы через i-й управляемый переключатель антенн 7.1 j-го блока управляемых переключателей антенн 7 к входу радиоприемника 8.1 радиоприемного блока 8.
m
j
j
j
m
i
i
j
i
j
j
Управляющий сигнал (логическая единица), поступивший на j-й вход, где j=1, 2, …, L, m-го управляемого делителя мощности 5.1 i-го, где i=1, 2, …, N, блока управляемого делителя мощности 5, от i-го управляющего выхода m-й группы управляющих выходов выбора частотных полос и антенн j-го радиоприемного блока 8, замыкает соответствующий контакт переключателя выходов делителя мощности 5.1.3, размыкает контакт соответствующего управляющего переключателя балластных нагрузок 5.1.4. Кроме того, этот управляющий сигнал поступает на соответствующий j-й управляющий вход коммутатора выходов автотрансформатора 5.1.7 m-го управляемого делителя мощности 5.1 i-го блока управляемого делителя мощности 5, j-й управляющий выход которого замыкает соответствующий контакт переключателя 5.1.2j. Таким образом, групповой сигнал выбранной m-й полосы частот через замкнутые контакты переключателей 5.1.2 и 5.1.3, первичную обмотку трансформатора 5.1.6, замкнутый m-й контакт переключателя частотных полос 6.1 j-го блока управляемого переключателя частотных полос 6, замкнутый контакт управляемого i-го переключателя антенн 7.1 j-го блока управляемого переключателя антенн 7 поступает на информационный вход радиоприемника 8.1 радиоприемного блока 8.
Таким образом, при использовании данного устройства одна антенна может подключаться к L радиоприемникам.
Вместе с тем устройство-прототип обеспечивает подключение только одной антенны к 20 радиоприемникам. При использовании на радиоцентре L=20 радиоприемников выигрыш отношения мощности сигнала к мощности шума при использовании предлагаемого устройства составляет 10 раз по отношению к устройству-прототипу. При этом может быть достигнут больший выигрыш за счет уменьшения спектральной мощности шума при использовании частотных поддиапазонов меньше ширины полосы принимаемого сигнала в устройстве-прототипе.