Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты

Полезная модель обеспечивает надежную двунаправленную передачу аналогового информационного сигнала по радиоканалу путем непосредственного формирования и приема квадратурных каналов блоком цифровой обработки сигналов, который обеспечивает временное разделение каналов приема и передачи с помощью управляемого коммутатора, что в свою очередь позволяет использовать единое приемо-передающее антенное устройство, а также реализацию метода передачи с быстрым скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ), что позволяет обеспечить надежную передачу данных на особо важных объектах в условиях воздействия радиопомех, в том числе и преднамеренных, а также в сложных условиях распространения радиосигнала.

Полезная модель относится к области радиотехники, преимущественно к системам радиосвязи, в которых используется частотная или фазовая модуляция.

Известна командная радиолиния, описанная в патенте на полезную модель РФ 83672, МПК Н04В 7/165 (2006.01), опубликованный 10.06.2009 г., которая содержит на передающей стороне последовательно соединенные синхронизатор, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, первый полосовой фильтр, первый смеситель, выходной согласующий блок, состоящий из последовательно включенных полосового фильтра, усилителя мощности и передающей антенны, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, который состоит из последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, второго полосового фильтра, второго смесителя, усилителя промежуточной частоты, а также второго синтезатора частоты, на передающей стороне дополнительно введены: балансный модулятор, первый синтезатор частоты, перестраиваемый по частоте гетеродин, первый и второй управители, умножитель частоты, первый квадратичный детектор, узкополосный фильтр, фазовый детектор, интегратор, источник сообщений, причем второй выход синхронизатора подключен ко входу первого управителя, а его выход соединен с управляющим входом гетеродина, выход которого соединен с первым входом балансного модулятора, выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, ко второму входу балансного модулятора подключен первый выход первого синтезатора частоты, а его второй выход через последовательно включенный умножитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, выход усилителя мощности подключен ко второму входу фазового детектора через последовательно соединенные первый квадратичный детектор и узкополосный фильтр, выход фазового детектора подключен к первому управляющему входу первого синтезатора частоты через последовательно соединенные интегратор и второй управитель, источник сообщения, являющийся информативным входом командной радиолинии, подключен ко второму управляющему входу первого синтезатора частоты; на приемной стороне дополнительно введены: второй квадратичный детектор, частотный детектор и решающее устройство, причем выход второго синтезатора частоты подключен ко второму входу второго смесителя, выход усилителя промежуточной частоты соединен с двумя входами частотного детектора через последовательно соединенный второй квадратичный детектор, первый вход частотного детектора соединен с первым входом решающего устройства через последовательно включенные первый узкополосный фильтр, детектор огибающей и интегратор, а второй вход частотного детектора соединен со вторым входом решающего устройства через последовательно включенные второй узкополосный фильтр, детектор огибающей и интегратор.

Однако такое решение не позволяет передавать непрерывно изменяющийся во времени информационный сигнал (например, от контрольно-измерительной аппаратуры, охранных датчиков, устройств сигнализации, телеметрии и управления и т.п.), требует наличия двух раздельных антенн, и в нем не предусмотрены механизмы противодействия помехам в радиоканале.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей путем непосредственного формирования и приема квадратурных каналов блоком цифровой обработки сигналов, который обеспечивает временное разделение каналов приема и передачи с помощью управляемого коммутатора, что в свою очередь позволяет использовать единую приемо-передающую антенну, а также реализацию метода передачи с быстрым скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ), что позволяет обеспечить надежную передачу данных на особо важных объектах в условиях воздействия радиопомех, в том числе и преднамеренных, а также в сложных условиях распространения радиосигнала.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена блок-схема помехозащищенного радиомодема с быстрым скачкообразным изменением частоты. Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок цифровой обработки сигнала 2, сдвоенный цифро-аналоговый преобразователь 3, узкополосный фильтр 4, третий узкополосный фильтр 5, модулятор 6, состоящий из первого фазовращателя 7, первого смесителя 9, второго смесителя 8 и сумматора 10, первый управляемый аттенюатор 11, усилитель высокой частоты 12, усилитель мощности 13, полосовой фильтр 14, управляемый коммутатор 15, приемопередающую антенну 16, первый полосовой фильтр 17, первый усилитель высокой частоты 18, второй полосовой фильтр 19, второй усилитель высокой частоты 20, второй управляемый аттенюатор 21, демодулятор 22, состоящий из второго фазовращателя 25, третьего смесителя 23 и четвертого смесителя 24, дифференциальный усилитель 26, первый и второй узкополосные фильтры 27 и 28, сдвоенный аналого-цифровой преобразователь 29, генератор 32, первый синтезатор частоты 31, первый и второй усилители гетеродина 33 и 34. Приемо-передающая антенна 16 подключена к управляемому коммутатору 15, который в свою очередь подключен ко входам третьего и четвертого смесителей 23 и 24 через последовательно соединенные первый полосовой фильтр 17, первый усилитель высокой частоты 18, второй полосовой фильтр 19, второй усилитель высокой частоты 20 и второй управляемый аттенюатор 21. Выходы третьего 23 и четвертого 24 смесителя подключены ко входам дифференциального усилителя 26, выходы которого в свою очередь подключены к входам сдвоенного аналогово-цифрового преобразователя через первый узкополосный фильтр 27 и второй узкополосный фильтр 28 соответственно. Выходы сдвоенного цифро-аналогового преобразователя 3 соединены со входами первого и второго смесителя 9 и 8 через узкополосный фильтр 4 и третий узкополосный фильтр 5 соответственно. Входы сумматора 10 соединены с выходами первого и второго смесителей 9 и 8, а его выход подключен к управляемому коммутатору 15 через последовательно соединенные первый управляемый аттенюатор 11, усилитель высокой частоты 21, усилитель мощности 13 и полосовой фильтр 14. Генератор 32 соединен с первым синтезатором частоты 31, к которому подключен второй усилитель гетеродина 33, к которому в свою очередь подключен вход третьего смесителя 23 непосредственно, а вход четвертого смесителя 24 через второй фазовращатель 25. К первому синтезатору частоты 31 также подключен первый усилитель гетеродина 34, к которому в свою очередь подключен вход второго смесителя 8 непосредственно, а вход первого смесителя 9 через первый фазовращатель 7. Блок цифровой обработки сигнала соединен с управляемым коммутатором сигнала 15, первым и вторым управляемыми аттенюаторами 11 и 21, первым синтезатором частоты 31, сдвоенным цифро-аналоговым преобразователем 3, цифро-аналоговым преобразователем 30, к которому подключен разъем приемника информационного сигнала OUT, сдвоенным аналого-цифровым преобразователем 29, аналого-цифровым преобразователем 1, к которому подключен разъем источника информационного сигнала IN.

Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты работает следующим образом.

Поступающий на вход аналого-цифрового преобразователя 1 через разъем IN информационный сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает на вход блока цифровой обработки сигнала, который рассчитывает комплексный аналитический сигнал для радиопередачи с помехоустойчивым кодированием и со скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ) и в форме I₁+jQ₁, где j - комплексная единица, I₁ - синфазный канал передачи, Q₁ - квадратурный канал передачи, который подается в цифровом виде на сдвоенный ЦАП 3. Он в свою очередь преобразует цифровой сигнал каналов I₁ и Q₁ в аналоговую форму и передает на модулятор 6, который формирует сигнал в виде Re[(I₁(t)+jQ₁(t))exp(2jf_LOt)], где I₁(t) и Q₁ (t) - синфазный и квадратурный каналы передачи в аналоговой форме, как функции от времени, f_LO - центральная частота переноса (частота сигнала, подаваемого на вход гетеродина квадратурного модулятора с первого синтезатора частоты 9, управляемого блоком цифровой обработки сигнала 2). Сигнал с выхода модулятора 6 через первый аттенюатор 11, управляемый блоком цифровой обработки сигнала, усилители 12 и 13, полосовой фильтр 14, осуществляющий фильтрацию гармоник гетеродина, и управляемый блоком цифровой обработки сигнала коммутатор, обеспечивающий временное разделение каналов приема и передачи, подается на приемо-передающую антенну 16. Принимаемый на ту же антенну сигнал, в периоды времени, определяемые блоком цифровой обработки сигнала, через блоки 17, 18, 19, 20, 21, осуществляющие фильтрацию и усиление принимаемого сигнала, подается на вход демодулятора 22 в виде Re[(I₂(t)+jQ ₂(t))exp(2jf_LOt)], где I₂ - синфазный канал приема, Q₂ - квадратурный канал приема. Демодулятор 22 осуществляет обратное преобразование сигнала в синфазный I ₂(t) и квадратурный Q₂(t) каналы передачи в аналоговой форме, поступающие затем после фильтрации и усиления блоками 26, 27 и 28 на вход сдвоенного аналого-цифрового преобразователя, который преобразует их в цифровую форму и подает на блок цифровой обработки сигнала, где осуществляется, демодуляция, декодирование и выдача на цифро-аналоговый преобразователь 30 информационного сигнала в цифровой форме. Далее уже аналоговый информационный сигнал поступает на разъем приемника информационного сигнала OUT. Блок цифровой обработки сигнала осуществляет также буферизацию принимаемого сигнала, так что несмотря на временное разделение, применяемое в радиоканале, сигнал с блока 30 выдается непрерывно по времени.

Использование полезной модели обеспечивает расширение функциональных возможностей путем непосредственного формирования и приема квадратурных каналов блоком цифровой обработки сигналов, который обеспечивает временное разделение каналов приема и передачи с помощью управляемого коммутатора, что в свою очередь позволяет использовать единое приемо-передающее антенное устройство, а также реализацию метода передачи с быстрым скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ), что позволяет обеспечить надежную передачу данных на особо важных объектах в условиях воздействия радиопомех, в том числе и преднамеренных, а также в сложных условиях распространения радиосигнала.

Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты, содержащий усилитель высокой частоты, усилитель мощности, полосовой фильтр, первый смеситель, второй смеситель, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, узкополосный фильтр, первый синтезатор частоты, первый узкополосный фильтр, второй узкополосный фильтр, усилитель высокой частоты соединен с усилителем мощности, который подключен к полосовому фильтру, узкополосный фильтр соединен с первым смесителем, отличающийся тем, что он снабжен аналого-цифровым преобразователем, блоком цифровой обработки сигнала, сдвоенным цифроаналоговым преобразователем, третьим узкополосным фильтром, двумя фазовращателями, сумматором, двумя управляемыми аттенюаторами, управляемым коммутатором, приемопередающей антенной, двумя усилителями высокой частоты, демодулятором, двумя смесителями, дифференциальным усилителем, сдвоенным аналого-цифровым преобразователем, генератором, двумя усилителями гетеродина, причем приемопередающая антенна подключена к управляемому коммутатору, который, в свою очередь, подключен ко входам третьего и четвертого смесителей через последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый усилитель высокой частоты, второй полосовой фильтр, второй усилитель высокой частоты и второй управляемый аттенюатор, выходы третьего и четвертого смесителя подключены ко входам дифференциального усилителя, выходы которого, в свою очередь, подключены через первый узкополосный фильтр и второй узкополосный фильтр ко входам сдвоенного аналогово-цифрового преобразователя, выход которого подключен к блоку цифровой обработки сигнала, который соединен с управляемым коммутатором сигнала, первым и вторым управляемыми аттенюаторами, первым синтезатором частоты, сдвоенным цифроаналоговым преобразователем, цифроаналоговым преобразователем, сдвоенным аналого-цифровым преобразователем и осуществляет непосредственную демодуляцию, декодирование и выдачу принимаемого информационного сигнала на вход цифроаналогового преобразователя, а также на основе передаваемого информационного сигнала, который поступает с аналого-цифрового преобразователя, непосредственно рассчитывает и формирует комплексный аналитический сигнал с помехоустойчивым кодированием и скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот для радиопередачи в форме I+jQ, где j - комплексная единица, I - синфазный канал передачи, Q - квадратурный канал передачи и выдает его на сдвоенный цифроаналоговый преобразователь, выходы которого соединены со входами первого и второго смесителя через узкополосный фильтр и третий узкополосный фильтр соответственно, входы сумматора соединены с выходами первого и второго смесителей, выход сумматора подключен к управляемому коммутатору через последовательно соединенные первый управляемый аттенюатор, усилитель высокой частоты, усилитель мощности и полосовой фильтр, генератор соединен с первым синтезатором частоты, к первому выходу которого подключен первый усилитель гетеродина, к которому, в свою очередь, подключен вход второго смесителя и вход первого смесителя через первый фазовращатель, а ко второму подключен второй усилитель гетеродина, к которому, в свою очередь, подключен вход третьего смесителя и вход четвертого смесителя через второй фазовращатель.