Передающая система кв диапазона

Задачей полезной модели является обеспечение возможности работы системы с широкополосными сигналами, вводимыми по входу промежуточной частоты, предотвращение снижения мощности сигнала при работе с низким КБВ антенны и снижение аппаратурной избыточности.

Передающая система KB диапазона (варианты) содержит цифровой сигнальный процессор, подключенный соответствующими входами к клеммам вход ИНФ системы, синтезатор частот, блок опорных частот, подключенный выходами опорных частот к сигнальному процессору и синтезатору частот, предварительный усилитель мощности, разветвитель, оконечные усилители мощности, блок сумматоров, блок(и) фильтров гармоник, блоки датчиков контроля мощности и режимов работы усилителей мощности, усилитель сигналов ошибки, подключенный входами к выходам датчиков контроля мощности и режимов работы и подключенный выходом к входу регулирования усиления предварительного усилителя мощности, и контроллер, первый порт последовательного интерфейса которого является портом дистанционного управления системы, а второй порт последовательного и порт параллельного интерфейсов подключены соответственно к портам и входам управления сигнального процессора, усилителя сигналов ошибки и блока(ов) фильтров гармоник, также в нее введены цифровой фильтр, цифровой повышающий преобразователь частоты и узкополосный перестраиваемый усилитель, включенные последовательно с предварительным усилителем мощности между цифровыми выходом сигнального процессора и входом разветвителя, подключенного выходами к входам оконечных усилителей мощности, антенно-согласующее устройство и коммутатор антенн, включенные последовательно между вторым выводом блока датчиков контроля мощности и клеммами Выход ВЧ (1, 2, 3), причем гетеродинный вход преобразователя частоты подключен к цифровому выходу синтезатора частот, второй и третий порты последовательного интерфейса сигнального процессора подключены соответственно к портам цифрового фильтра и синтезатора частот, третий порт последовательного интерфейса контроллера подключен к порту управления антенно-согласующего устройства.

Полезная модель относится к технике радиосвязи.

Наиболее близкой к предлагаемой, является широкополосная передающая система КВ диапазона ХВ2900 фирмы «Rohde&Schwarz» в конфигурации, обеспечивающей получение необходимой излучаемой мощности путем суммирования мощностей нескольких источников, как указано на схеме, приведенной на фиг.1.

Система содержит [1, 2] разветвитель 5, сумматор 15, последовательно включенные между клеммами Вход ИНФ и входом разветвителя цифровой сигнальный процессор 1, первый 2 и второй 3 преобразователи частоты и широкополосный усилитель 6, подключенный выходом к гетеродинному входу второго преобразователя частоты, синтезатор частот 4, блок опорных частот 7, подключенный выходами к соответствующим входам сигнального процессора, первого преобразователя частоты и синтезатора частот, последовательно включенные между каждым из N-выходов разветвителя и соответствующим ему входом сумматора предварительные 8 и оконечные 10 усилители мощности, блоки фильтров гармоник 12 и блоки датчиков контроля мощности 14, усилители сигналов ошибки 9, подключенные выходами к входам регулирования усиления предварительных усилителей мощности в каждой из N указанных параллельных ветвей схемы, блоки датчиков контроля режимов работы усилителей мощности 11, подключенные выходами как и датчики контроля мощности к входам усилителей сигналов ошибки в каждой из параллельных ветвей, триплексер 16, включенный между выходом сумматора и клеммами Выход ВЧ, и контроллер 13, первый порт последовательного интерфейса которого является портом дистанционного управления системы, а второй и третий порты последовательного и порт параллельного интерфейсов подключены соответственно к портам и входам управления синтезатора частот, сигнального процессора и блоков фильтров гармоник.

Сумматор 15 выполнен из включенных пирамидой двухвходовых сумматоров, в связи с чем, число параллельных ветвей в системе является степенью числа два.

Вид и параметры модуляции в сигналах па клеммах Выход ВЧ определяются командами, выдаваемыми в сигнальный процессор. Максимальное значение полосы частот формируемых сигнальным процессором сигналов ограничено выходным фильтром первого преобразователя частоты 2 и составляет 9 кГц. Несущая (рабочая) частота сигналов на клеммах Выход ВЧ задастся командами, выдаваемыми в синтезатор частот 4 и блоки фильтров гармоник 12.

Требуемый уровень мощности сигнала на клеммах Выход ВЧ задастся командами, определяющими коэффициент усиления усилителей сигналов ошибки 9 и величину порогового напряжения на дифференциальных входах этих усилителей, связанных только с датчиками контроля падающей мощности (первый датчик в блоках датчиков 14). На дифференциальные входы усилителей сигналов ошибки, связанные с датчиками отраженной мощности (второй датчик в блоках датчиков 14) и с датчиками контроля режимов 11, подаются взвешенные суммы сигналов датчика падающей мощности и одного из указанных выше датчиков. Опорные напряжения на этих входах фиксированные.

Фактический уровень мощности сигнала на клеммах Выход ВЧ зависит от того каким датчикам соответствуют входы усилителей сигналов ошибки с наибольшими разностями сигнала и опоры (сигнал ошибки).

Если входы соответствуют датчикам падающей мощности, то фактический уровень мощности незначительно отличается от требуемого. В противном случае фактический уровень мощности меньше заданного и тем существенней, чем ближе уровень сигнала данного датчика к экстремальному значению.

Во многих случаях возникает необходимость наряду с традиционными видами сигналов использовать для связи специальные широкополосные сигналы с полосой занимаемых частот до 40 кГц, сформированные во внешней аппаратуре на промежуточной частоте примерно 130 кГц, и работать при этом с широкодиапазонной антенной, аналогичной указанной в [3] и имеющей в некоторых участках диапазона рабочих частот величину коэффициента бегущей волны (КБВ) не более 0,3.

Возможность работы с указанными выше сигналами в данной системе отсутствует, а при работе ее с низким значением КБВ антенны, когда сигнал на выходе датчика отраженной мощности имеет высокий уровень, фактическое значение мощности сигнала на клеммах Выход ВЧ в разы меньше установленного уровня.

Задачей полезной модели является обеспечение возможности работы системы с широкополосными сигналами, вводимыми но входу промежуточной частоты, предотвращение снижения мощности сигнала при работе с низким КБВ антенны и снижение аппаратурной избыточности.

Поставленная задача достигается тем, что в систему содержащую цифровой сигнальный процессор, подключенный соответствующими входами к клеммам Вход ИНФ системы, синтезатор частот, блок опорных частот, подключенный выходами опорных частот к сигнальному процессору и синтезатору частот, предварительный усилитель мощности, разветвитель, оконечные усилители мощности, блок сумматоров, блок(и) фильтров гармоник, блоки датчиков контроля мощности и режимов работы усилителей мощности, усилитель сигналов ошибки, подключенный входами к выходам датчиков контроля мощности и режимов работы и подключенный выходом к входу регулирования усиления предварительного усилителя мощности, и контроллер, первый порт последовательного интерфейса которого является портом дистанционного управления системы, а второй порт последовательного и порт параллельного интерфейсов подключены соответственно к портам и входам управления сигнального процессора, усилителя сигналов ошибки и блоков фильтров гармоник введены цифровой фильтр, цифровой повышающий преобразователь частоты и узкополосный перестраиваемый усилитель, включенные последовательно с предварительным усилителем мощности между цифровым выходом сигнального процессора и входом разветвителя, подключенного выходами к входам оконечных усилителей мощности, антенно-согласующее устройство и коммутатор антенн, включенные последовательно между вторым выводом блока датчиков контроля мощности и клеммами Выход ВЧ (1, 2, 3). При этом гетеродинный вход преобразователя частоты подключен к шаровому выходу синтезатора частот, второй и третий порты последовательного интерфейса сигнального процессора подключены соответственно к портам цифрового фильтра и синтезатора частот, третий порт последовательного интерфейса контроллера подключен к порту управления антенно-согласующего устройства, входы управления узкополосного усилителя и коммутатора антенн подключены к порту параллельного интерфейса контроллера, а выходы оконечных усилителей мощности подключены к первому выводу блока датчиков контроля мощности через блок сумматоров и блок фильтров гармоник или через блок сумматоров, между двумя промежуточными соседними ступенями суммирования которого включены блоки фильтров гармоник.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новизна», т.к. отличается от прототипа наличием новых функциональных элементов и новых связей между элементами.

Структурная схема с вариантами предлагаемой системы представлена на фигуре 2.

Передающая система содержит цифровой сигнальный процессор 1, подключенный соответствующими входами к клеммам Вход ИНФ системы, синтезатор частот 4, блок опорных частот 8, подключенный выходами к сигнальному процессору и синтезатору частот, разветвитель 10, включенные последовательно между цифровым выходом сигнального процессора и входом разветви юля цифровой фильтр 2, подключенный портом управления как и синтезатор частот к соответствующим портам сигнального процессора, цифровой повышающий преобразователь частоты 3, подключенный гетеродинным входом к цифровому выходу синтезатора частот, узкополосный усилитель 7 и предварительный усилитель мощности 6, блоки датчиков контроля мощности 15 и режимов работы усилителей мощности 9, усилитель сигналов ошибки 5, включенный между выходами датчиков и входом регулирования усиления предварительного усилителя мощности, включенные между выходами датчиков и входом регулирования усиления предварительного усилителя мощности, включенные между вторым выводом блока датчиков контроля мощности и клеммами Выход ВЧ (1, 2, 3) антенно-согласующее устройство 16 и коммутатор антенн 17, блок сумматоров 11, один или несколько блоков фильтров гармоник 14, контроллер 13, подключенный портами последовательного и параллельного интерфейсов соответственно к линии дистанционного управления, портам и входам управления сигнального процессора, антенно-согласующего устройства, узкополосного усилителя, блоков фильтров гармоник, усилителя сигналов ошибки и коммутатора антенн, оконечные усилители мощности 12, подключенные входами к выходам разветвителя, а выходами - к первому выводу блока датчиков контроля мощности через блок сумматоров и блок фильтров гармоник или через блок сумматоров, между двумя частями которого включены блоки фильтров гармоник.

Таким образом, варианты предлагаемой системы отличаются количеством блоков фильтров гармоник и их подключением к блоку сумматоров.

Вариант с разделением блока сумматоров на две части является вынужденным решением в случае, когда допустимые уровни напряжений и токов коммутационных элементов фильтров гармоник меньше реально действующих при сигнале полной суммарной мощности.

Снижение аппаратурной избыточности в предлагаемой системе по сравнению прототипом очевидно из приведенных схем.

Возможность работы системы, как с традиционными, так и с указанными выше широкополосными сигналами обеспечивается:

- повышением тактовой частоты сигнального процессора и его входных преобразователей аналог-код (до 25 МГц и 450 кГц, соответственно);

- выбором оптимальных для каждого из видов формируемых сигналов характеристик цифрового фильтра;

- высокой тактовой частотой (432 МГц) синтезатора частот с прямым цифровым синтезом и цифрового повышающего преобразователя.

Указанные характеристики быстродействия реализуются при использовании микросхем, аналогичных микросхемам фирмы «Analog Devices»:

- AD7667 - преобразователь аналог-код;

- ADSP-BF537 - цифровой сигнальный процессор;

- AD9957 - содержащая цифровой фильтр, цифровой синтезатор частот и цифровой повышающий преобразователь, включающий в себя цифровой перемножитель и выходной преобразователь аналог-код. Взаимодействие этих микросхем осуществляется через инфраструктурную интегральную схему, аналогичную XC3S200 фирмы «XILINX».

Узкополосный перестраиваемый усилитель реализуется путем подключения к выходу широкополосного усилителя одного из имеющегося набора узкополосного двухзвенного фильтра, каждое звено которого состоит из двух связанных колебательных контуров.

Диапазон рабочих частот системы перекрывается пятью фильтрами. Колебательные контуры этих фильтров перестраиваются с помощью магазинов конденсаторов. Фильтры обеспечивают ослабление на (30-35) дБ побочных составляющих в выходном сигнале цифрового преобразователя при отстройках от рабочей частоты, превышающих ±10%.

Антенно-согласующее устройство, выполненное, например, как указано в [4], обеспечивает возможность работы оконечных усилителей с полной мощностью на широкополосные антенны с малыми значениями КБВ. В этом устройстве осуществляется компенсация реактивной составляющей входного импеданса антенны и трансформация его активной составляющей до величины, близкой к оптимальной для оконечных усилителей мощности, что обеспечивается включением между входом и выходом устройства соответствующего набора конденсаторов и катушек индуктивности. Необходимый для работы системы с заданными частотой и антенной набор реактивностей определяется в устройстве в результате получения и обработки совокупности отсчетов напряжения и тока на входе контролируемого тракта при воздействии немодулированного сигнала малой мощности.

Таким образом, в предлагаемой системе поставленная задача выполнена.

Источники информации

1 HF Transmit/Receive Broadband System R&S® XB 2900 Data Sheet PD 0758.2825.32 Version 02.01 July 2005.

2 Repair Manual HF Transceiver XK2100L Vol.2 of 4. POWER AMPLIFIER 6033.1504.01S.

3 Патент 2289180 «Широкополосный вертикальный излучатель».

4 Патент 2309491 «Антенно-согласующее устройство».

Передающая система KB диапазона, содержащая цифровой сигнальный процессор, подключенный соответствующими входами к клеммам Вход ИНФ системы, синтезатор частот, блок опорных частот, подключенный выходами опорных часто к сигнальному процессору и синтезатору частот, предварительный усилитель мощности, разветвитель, оконечные усилители мощности, блок сумматоров, блок(и) фильтров гармоник, блоки датчиков контроля мощности и режимов работы усилителей мощности, усилитель сигналов ошибки, подключенный входами к выходам датчиков контроля мощности и режимов работы и подключенный выходом к входу регулирования усиления предварительного усилителя мощности, и контроллер, первый порт последовательного интерфейса которого является портом дистанционного управления системы, а второй порт последовательного и порт параллельного интерфейсов подключены соответственно к портам и входам управления сигнального процессора, усилителя сигналов ошибки и блока(ов) фильтров гармоник, отличающаяся тем, что в нее введены цифровой фильтр, цифровой повышающий преобразователь частоты и узкополосный перестраиваемый усилитель, включенные последовательно с предварительным усилителем мощности между цифровым выходом сигнального процессора и входом разветвителя, подключенного выходами к входам оконечных усилителей мощности, антенно-согласующее устройство и коммутатор антенн, включенные последовательно между вторым выводом блока датчиков контроля мощности и клеммами Выход ВЧ (1, 2, 3), причем гетеродинный вход преобразователя частоты подключен к цифровому выходу синтезатора частот, второй и третий порты последовательного интерфейса сигнального процессора подключены соответственно к портам цифрового фильтра и синтезатора частот, третий порт последовательного интерфейса контроллера подключен к порту управления антенно-согласующего устройства, входы управления узкополосного усилителя и коммутатора антенн подключены к порту параллельного интерфейса контроллера, а выходы оконечных усилителей мощности подключены к первому выводу блока датчиков контроля мощности через блок сумматоров и блок фильтров гармоник или через блок сумматоров, между двумя промежуточными соседними ступенями суммирования которого включены блоки фильтров гармоник.