Приемопередающий центр

ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИЙ ЦЕНТР
Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться для построения радиостанций, включающих в себя несколько коммутируемых антенн.
На практике требз ются приемопередающие центры, в которых приём и передача происходит одновременно. Эти приемопередающие центры называются дуплексными. Особенностью такого центра является наличие развязки между приёмником и передатчиком, которая защищает, приёмник как от воздействия мощного сигнала передатчика на входные цепи приёмника, так и от шумов передатчика на частоте приёма. В частном случае дуплексный приемопередающий центр состоит из передатчика с антенной и приёмника с антенной. Развязка между передатчиком и приёмником должна быть такой, что бы на приёмное устройство действовал сигнал передатчика допустимого уровня на частоте передачи, а ослабление шумов передатчика - на частоте приёма. Эти две задачи решаются, во-первых, взаимной развязкой между антеннами, а во-вторых, первая задача решается частотной селекцией сигналов на входе приёмника, а вторая - фильтрацией выходного напряжения передатчика. Дуплексные приемопередающие центры описаны, например, в «Сухопутная подвижная радиосвязь книга 1 «Основы теории И.М, Пышкин, И.И. Дежурный и др. М. «Радио и связь 1990г. с 16; «Сухопутная подвижная радиосвязь книга 2« Системы и аппаратура  И.М. Пышкин, И.И. Дежурный и др. М. «Радио и связь 1990г. с.112; К. Феер «Беспроводная цифровая связь М. «Радио и связь 2002г. с, 32, 44, 363.; «Радиостанции подвижной связи Справочник М. «Связь 1979г. Раздел 2 с.48. Раздел 3 с.58.
В условиях эксплуатации приёмопередающих центров часто встречается необходимость в работе одних и тех же приемников и передатчиков на различные антенны. По этой причине центр состоит из приёмников, передатчиков, антенн и цепей коммутации. Основные требования к построению ценHO4B 7/04
тра, заьслючаются в обеспечении малых потерь, рысокой степени развязки между коммутируемыми устройствами (приёмопередатчиками), сведению к минимуму отражения энергии и переходного затухания между коммутируемыми цепями.
Наличие конечного переходного затухания высокочастотного (ВЧ) сигнала между коммутируемыми цепями приводит к проникновению части ВЧ энергии из тракта между передаюпщм устройством и антенной, используемой для излучения, в тракт между антенной, используемой для приема, и приемным устройством. Проникновение сигнала передатчика в приемный тракт ухудшает чувствительность приемника. Такое просачивание возникает вследствие наличия паразитных емкостей между контактами, используемыми для коммутации ВЧ сигналов.
Приемопередающие центры данного типа описаны, например, в работах Передающие радиоцентры, Связьиздат, 1951, автор Копытин Л.А.; Antenna switching exchange, Helmut Schimann, Mount Pritchard, New South Wales, Australia, assignor to International Standard Electric Coфoration, New York, JVb3593206, 1971. Однако указанные рещения имеют недостаток - нет возможности работать в дуплексном режиме они работают только в симплексном.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является приемопередающий центр, который предложен PITSCHI, FRANZ, DIP L.-INC. DR., 83700 ROTTACH-EGERN, DE, P4330472.9, 1993, и принятый за прототип. Функциональная схема этого центра изображена на фиг.1, где обозначено: 1 - передатчик;
2, 6 - первый и второй ключи на два направления; 3,4- вторая и первая антенны; 5,7- первый и второй ключи; 8 - приемник.
w
Прототип содержит передатчик 1 и приёмник 8.Передатчик I подключён к первому ключу на два направления 2, первый врход которого соединён со
второй антенной 3 и с подключённым к общей шине ключом 5, а второй выход ключа 2 соединён с первой антенной 4 и подключённым к общей шине ключом 7, Приёмник 8 подключён ко второму ключу на два направления 6, первый выход которого соединён со второй антенной 3, и с подключённым к общей шине ключом 5, а второй выход ключа 6 соединён с первой антенной 4 и подключённым к общей шине ключом 7.
Следует отметить, что коаксиальными кабелями выполнены соединения между ключом 2 и передатчиком, приёмником, антеннами и ключом 6.
Рассмотрим работу приемопередающего центра - прототипа. Отметим, что существует всего четыре варианта работы, а именно:
1.передатчик подключён к первой антенне, приёмник ко второй,
2.передатчик подключён к первой антенне, приёмник подключён тоже к первой антенне,
3.передатчик подключён ко второй антенне, приёмник к первой,
4.передатчик подключён ко второй антенне, приёмник подключён тоже ко второй антенне.
Вариант 1. Передача на первую антенну, приём на вторую антенну.
При работе на передачу и подключении первой антенны 4 передатчик 1 через первый ключ на два направления 2 подключается к антенне 4 через коаксиальный кабель, при этом юпоч 7 разомкнут, приёмник 8 через второй ключ на два направления 6 подключается ко второй антенне 3, причём ключ 5 замкнут. Таким образом, мощность передатчика подводиться к первой антенне 4, а приёмник защищается от попадания на вход мощного сигнала.
Вариант 2. Передача на первую антенну, приём на первую антенну.
При работе на передачу и подключении первой антенны 4 передатчик 1 через первый ключ на два направления 2 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель, при этом ключ 7 разомкнут, приёмник 8 через второй ключ на два направления 6 подключается ко второй антенне 3, причём ключ 5 замкнут. Таким образом, мощность передатчика подводится к первой антенне, а приёмник защищается от попадания на вход мощного сигнала.
При переходе в режим приёма на первую антенну 4 передатчик 1 выключается, первый ключ на два направления 2 подключается ко второй антенне 3, а ключ на два направления 6 подключается к первой антенне 4, ключи 5 и 7, остаются соответственно в замкнутом и разомкнутом состоянии. Таким образом, обеспечивается приём сигналов от первой антенны 4, защита от сигналов, которые могут присутствовать во второй антенне 3.
Вариант 3. Передача на вторую антенну, приём на первую антенну.
При работе на передачу и подключении второй антенны 3 передатчик 1 через первый ключ на два направления 2 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель, при этом ключ 5 разомкнут, приёмник 8 через второй ключ на два направления 6 подключается к первой антенне 4, причём ключ 7 замкнут. Таким образом, мощность передатчика подводится ко второй антенне 3, а приёмник защихцается от попадания на вход мощного сигнала.
При переходе в режим приёма на первую антенну 4 передатчик 1 выключается, ключи на два направления 2 и 6 остаются в прежнем положении, ключи 5 и 7, переключаются, то есть, ключ 5 замыкается, а ключ 7 размыкается. Таким образом, обеспечивается приём сигналов от первой антенны 4, защита от сигналов, которые могут присутствовать во второй антенне 3.
Вариант 4. Передача на вторую антенну, приём на вторую антенну.
При работе на передачу и подключении второй антенны 3 передатчик 1 через первый ключ на два направления 2 подключается ко второй антенне 3 через коаксиальный кабель, при этом ключ 5 разомкнут, приёмник 8 через второй ключ на два направления 6 подключается к первой антенне 4, причём ключ 7 замкнут. Таким образом, мощность передатчика подводиться ко второй антенне 3, а приёмник защищается от попадания на вход мощного сигнала.
При переходе в режщ приёма на вторую антенну 3 передатчик выключается, первый ключ на дввлаарайления 2 подключается к первой антенне 4, а
второй ключ на два напрашгения 6 подключается ко второй антенне 3, ключн 7 и 5, остаются соответс1|| ино в замкнутом и раж)мкнутом состоянии. Таким образом, обеспечивается  сигналов от второй антенны 3, защита от сигналов, которые могут пр1 прствовать в первой антенне 4.
В соответствии с щдожещьш развязка между приёмником и передатчиком осуществляется цшючкЩ: разомкнутый ключ на два направления и замкнутый на землю ключ.
Таким образом, приемопередающий центр - прототип обеспечивает поочерёдное подключение й| иёмника и передатчика к одной из двух антенн в любом сочетании и при эдам обеспечивает развязку между приемником и передатчиком. При выходе из строя одной антенны сохраняется возможность работы приемопередающего центра в том же режиме, что и при наличии двух антенн.
Недостатком приеншцередающего центра - прототипа является невозможность одновременной ра§о одной антенны с приемником при работе другой антенны с передатяищад, поскольку одна из двух антенн подключается к массе для увеличенщ п вдного затухания из-за паразитных емкостей коммутационных элементйв.
Предлагается прифм 1|вд11дающий центр, свободный от недостатка прототипа, подключающш J момент времени одну (любую из двух) антенну к передатчику, а  тоже время к приёмнику. Таким образом, при двух исправных ант№Щ можно более эффективное использование оборудования - работа в  режиме, причем старые режимы работы в симплексном режимеПри этом обеспечивается большое переходное затухание между в;| |м передатчика и входом приёмника.
тт   устранениянедостатка в приемопередающий центр,
)
;5
реключения, выходы которого соединены с первыми выходами третьего и четвертого блоков переключения, входы которых соединены соответственно со второй и первой антеннами, выход приемника соединен со входом второго блока переключения, выходы которого соединены со вторыми выходами третьего и четвертого блоков переключения. Блоки переключения содержат два взаимосвязанных переключателя на два положения имеют один вход, два выхода и точку соединения с общей шиной.
Функциональная схема предлагаемого приемопередающего центра представлена на фиг.2, где введены обозначения:
1- передатчик;
2, 5, 6 и 7 - первый, второй, третий, четвертый блоки переключения;
3,4- вторая и первая антенны;
8 - приёмник.
Предлагаемое устройство содержит передатчик 1 и приёмник 8. Передатчик 1 подключён к входу первого блока переключения 2, первый выход которого соединён с первым выходом третьего блока переключения 5, вход которого соединён со второй антенной 3, второй выход блока переключения 2 соединён с первым выходом четвертого блока переключения 7, вход которого соединён с первой антеннШ 4. Приемник 8 соединен с входом второго блока переключения на два положения 6, первый выход которого соединен со вторым выходом третьего блока переключения 5, второй выход блока переключения 6 соединен со вторым выходом четвертого блока переключения 7.
Каждый из блоков переключения содержат два взаимосвязанных переключателя на два положения, один из которых замкнут на общую шину. Работает блок переключения следующим образом, если переключатель на два положения подключен к правому (левому) выходу, то неиспользуемый, холостой выход присоединяется к общей шиной другим переключателем из этой пары.
Рассмотрим работу предлагаемого приемопередающего центра. Отметим, что существует че-шре варианта работы хщдаагаемого центра, а именно:
1.Передатчик подключен к первой антенне, приемник ко второй,
2.Передатчик подключен к первой антенне, приемник подключен тоже к первой антенне,
3.Передатчик подключен ко второй антенне, приемник к первой,
4.Передатчик подключен ко второй антенне, приемник тоже подключен ко второй антенне.
Вариант 1. Передача на первую антенну, прием на вторую антенну.
Передатчик 1 через блоки переключения 2 и 7 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель. Вторые выходы переключателей на два положения соединяются с общей щиной взаимосвязанными переключателями. Такая коммутация обеспечивает малое затухание прямой передачи от передатчика до антенны, а соединение с общей шиной свободных положений переключателей через взаимосвязанные обеспечивает большое затухание между передатчиком и второй антенной 3, а также между передатчиком 1 и приемником 8.
Приемник 8 через блоки переключения 5 и 6 подключается ко второй антенне 3 через коаксиальный кабель. Вторые выходы блоков переключения соединяются с общей шиной взаимосвязанными переключателями. Такая коммутация обеспечивает малое затухание прямой передачи от передатчика до антенны, а соединение с общей шиной через взаимосвязанные переключатели обеспечивает увеличение затухания между передатчиком 1 и приемником 8. Таким образом, приемник оказывается подключенным ко второй антенне 3, а передатчик к первой антенне 4 одновременно, высокочастотные цепи приема и передачи взаимно развязаны, или, другими словами, обеспечивается значительное затухание между цепями приема и передачи. Сказанное позволяет проводить прием и передачу одновременно, т.е. работать в дуплексном режиме.
В соответствии с изложенным развязка между приемником и передатчиком осуществляется цепочкой: разомкн)п:ый пере1 1атель на два положения, второй соединенный с общей шиной переключатель на два положения. Такая развязка обеспечивает значитещ ное затухание и позволяет приёмнику работать при включённом передатчике.
Вариант 2. Передача на первую антенну, прием на первую антенну. Отметим, что такой вариант работы возможен только при разнесенной по времени работе приемника и передатчика, т.е. также как и в прототипе.
При работе на передачу и подключении первой антенны передатчик 1 через блоки переключения 2 и 7 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель, при этом взаимосвязанные пефйеключатели на два положения соединяют вторые входы переключателей с общей шиной. Блок переключения 6 подключается к блоку переключения 5, а точка соединения этих блоков подключается к общей шине, второй выход блока 2 также соединяется с общей шиной.
При работе на приём приемник 8 через блоки переключения 6 и 7 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель, при этом взаимосвязанные переключатели на два положения соединяют вторые выходы блоков переключения 6 и 7 с общей пшной. В рассматриваемом варианте как при передаче, так и при приёме точка соединекия блоков переключения 2 и 5 подключается к общей шине через взаимосвязанные переключатели. Прохождение сигнала к приёмнию от передатчика: разомкнутый переключатель, замкнутый на общую шину переключатель и снова разомкнутый переключатель, замкнутый на общу|о шину переключатель.
Этот режим аналогичен второму варианту прототипа, но с большей развязкой между приемником и передатчиком.
Вариант 3. Передатчик 1 через блоки переключения 2 и 5 подсоединяется ко второй антенне 3 через коаксиальный кабель. Другие выходы переключателей 2 и 5 соединяются с общей шиной взаимосвязанными переключателями. Такая коммутация обеспечивает малое затухание прямой передачи от
передатчика 1 до второй антенны 3, а соединение с общей шиной свободных направлений переключателей 2 и 5 взаимосвязаш1ыми переключателями соответственно обеспечивает больше затухание между передатчиком и антенной 3, а также между передатчиком 1 и приёмником 8.
Приёмник 8 через блоки переключения 6 и 7 подключается к первой антенне 4 через коаксиальный кабель. Вторые выходы переключателей два положения 6 и 7 соединяются с общей шиной взаимосвязанными переключателями. Такая коммутация обеспечивает малое затухание прямой передачи от передатчика 1 до второй антенны 3, а соединение с общей шиной свободных направлений блоков переключения 6 и 7 обеспечивает увеличение затухание между передатчиком и приемником 8. Таким образом, приемник 8 оказывается подключенным к первой антенне 4, а передатчик ко второй антеннеЗ одновременно, высокочастотные цепи приема и передачи взаимно развязаны, или другими словами, обеспечивается значительное затухание между цепями приема и передачи. Сказанное позволяет проводить прием и передачу одновременно, т.е. работать в дуплексном режиме.
Вариант 4. Передача на вторую антенну, приём на вторую антенну. Отметим сразу, что такой вариант работы возможен только при разнесённой по времени работе приёмника и передатчика, т.е. также как в прототипе.
При работе на передачу и подключении второй антенны 3 передатчик 1 через блоки переключения 2 и 5 подключается ко второй антенне 3 через коаксиальный кабель, при этом взаимосвязанные переключатели на два положения соединяют вторые выходы блоков переключения 2 и 5 с общей шиной. Блок переключения 6 подключается к блоку переключения 7, а взаимосвязанные переключатели замыкают на общую щину точку соединения 6 и 7. Взаимосвязанный переключатель соединяет с общей шиной другой выход блока переключения 2.
При работе на приём приёмник 8 через блоки переключения 5 и 6 подключается ко второй антенне 3 через коаксиальный кабель, при этом взаимосвязанные переключатели на два положения соединяют вторые выходы блоков переключения 5 и 6 с общей шиной.
В рассматриваемом варианте как при передаче, так и при приёме точка соединения блока переключения 2 и 7 соединяется с общей шиной через взаимосвязанные переключатели.
Прохождение сигнала к приёмнику от передатчика: разомкн) переключатель, замкнутый на обюцую шину переключатель и снова разомкнутый переключатель, замкнутый на общую шину переключатель.
Предлагаемый приемопередающий центр дает возможность одновременно работать в режиме приёма и передачи на две различные антенны соответственно. В редких случаях, на момент выхода одной антенны из строя когда, возможна работа на одну антенну (варианты 2,4), что аналогично работе прототипа.
Следует отметить, что в данном случае возможна и последовательная по времени работа приёмника и передатчика на различные антенны, что обеспечивает первый режим работы прототипа.
Таким образом, предла1гаемый приемопередающий центр может работать как в симплексном режиме, так и в дуплексном режиме, обеспечивая значительное затухание.
Предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности приемопередающего центра. Патентообладатель Главный инженер  А.В.Калинин ФГУП «Воронежский НИИ связи