Цифровая система связи с фазоманипулированными шумоподобными сигналами

Предложена система связи с шумоподобными сигналами, отличающаяся тем, что в нее введены на передающей стороне делитель в 2 раза полосы частот аналогового речевого сигнала, когерентный детектор, а на приемной стороне - формирователь однополосного сигнала, удвоитель его полосы частот, когерентный детектор. В данной системе увеличивается в 2 раза база ШПС в заданной полосе частот, что определило увеличение в 2 раза помехоустойчивости связи, число каналов в заданной полосе частот, точность определения параметров движения объекта и другие. Волков Анатолий Алексеевич г. Москва Лазоревый проезд д.24, кв.45. индекс 129323 Кузнецов Сергей Николаевич моек. обл. г. Троицк Сереневый бульвар д.6, кв.158 индекс 142090 Курганова Юлия Викторовна г. Москва ул. Образцова д.22, к. 1508 (общ.) индекс 103055 Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к передаче шумоподобных сигналов с фазовой манипуляцией. Техническим результатом заявляемого объекта является увеличение базы шумоподобных сигналов. Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что в известное устройство введены на передающей стороне делитель полосы частот в 2 раза модулирующего сигнала, включенный между микрофонным усилителем и АЦП и состоящий из последовательно соединенных формирователя однополосного сигнала и когерентного детектора, опорный вход которого соединен со вторым входом формирователя, к которому подключен генератор вспомогательной несущей частоты через делитель частоты в 2 раза, а на приемной стороне введен удвоитель полосы частот переданного низкочастотного сигнала, удвоителя частоты, когерентного детектора, опорный вход которого соединен с выходом генератора колебания несущей частоты формирователя однополосного сигнала через второй удвоитель частоты.

Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к передаче шумоподобных сигналов с фазовой манипуляцией на 180°.

Известны цифровые системы связи с фазоманипулированными шумоподобными сигналами (ШПС), описанные в различных источниках, например:

1. Варкин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами, - М.: Радиосвязь, 1985.

2. Волков А.А. Радиопередающие устройства. - М.: Маршрут, 2002.

3. А.С. 1506506 (СССР) МКИ НО3с 1/52 Формирователь однополосного сигнала / А.А. Волков Приоритет от 10.02.873

В известных системах описана цифровая система связи с фазоманипулированными шумоподобными сигналами [1], а также описан только передатчик шумоподобных сигналов, соответствующий [2]. В настоящее время известен формирователь однополосного сигнала с разделенной пополам полосой (0,5ОБПАМ)[3].

По технической сущности наиболее близким к предлагаемой полезной модели является система, описанная в [1], которая по этой причине и принимается за прототип модели.

Система состоит из передатчика, приемника и линии связи между ними.

Прототип - передатчик состоит из последовательно соединенных микрофона, микрофонного усилителя, АЦП, фазового манипулятора на 180°, балансного модулятора, усилителя, антенны, а также последовательно включенных синхронизатора и генератора ШПС поднесущей, через которые первый вход фазового манипулятора соединен со вторым его входом, и

генератора колебания несущей частоты, подключенного ко второму входу балансного модулятора.

Прототип - приемник состоит из последовательно включенных антенны, преобразователя частоты, УПЧ, согласованного фильтра, решающего устройства, триггера, ЦАП, а также последовательно соединенных синхронизатора и гетеродина, через которые выход согласованного фильтра соединен со вторым входом преобразователя частоты; выход синхронизатора соединен также со вторым входом решающего устройства.

Основные показатели системы связи с ШПС определяются величиной базы В шумоподобных сигналов, которая равна произведению длительности Т элемента цифрового сигнала на ширину полосы частот F ШПС, т.е. B=FT. К таким показателям относятся: помехоустойчивость, число каналов в заданной полосе частот, точность определения параметров движения объекта и другие. Поскольку частотный ресурс является очень дефицитным, то весьма актуальным является вопрос увеличения базы сигнала в заданной полосе частот.

Основным недостатком прототипа является сравнительно малая база В шумоподобных сигналов в заданной полосе частот F.

Техническим результатом заявленного объекта является увеличение базы B в заданной полосе частот за счет деления полосы частот передаваемого низкочастотного (речевого) сигнала.

Сущность модели состоит в том, что в прототип - передатчик, состоящий из последовательно соединенных микрофона, микрофонного усилителя, АЦП, фазового манипулятора на 180°, балансного модулятора, усилителя, антенны, а также последовательно включенных синхронизатора и генератора ШПС поднесущих, через которые первый вход фазового манипулятора соединен со вторым его входом, и генератора колебания несущей части, подключенного ко второму входу балансного модулятора, введен делитель в 2 раза полосы частот речевого сигнала, включенный между микрофонным усилителем и АЦП, а в прототип - приемник, состоящий из

последовательно включенных антенны, преобразователя частоты, УПЧ, согласованного фильтра, решающего устройства, триггера, ЦАП, а также последовательно соединенных синхронизатора и гетеродина, через которые выход согласованного фильтра соединен со вторым входом преобразователя частоты; выход синхронизатора соединен также со вторым входом решающего устройства, введен удвоитель полосы частот речевого сигнала.

Существенным отличием модели является совокупность введенных элементов и их связей, т.к. только они позволяют увеличить базу ШПС в 2 раза в заданной полосе частот и тем самым повысить помехоустойчивость приема, число каналов в заданной полосе, точность определения параметров движения объекта и другие.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого передатчика, а на фиг.2 - приемника.

Цифровая схема состоит из: 1 - микрофона, 2 - микрофонного усилителя, 3 - формирователя однополосного сигнала с разделенной в 2 раза полосой частот (0,5 ОБП AM), 4 - генератора вспомогательной несущей частоты, 5 - когерентного детектора, 6 - делителя частоты в 2 раза, 7 -аналого-цифрового преобразователя (АЦП), 8 - фазового манипулятора на 180°, 9 - генератора шумоподобных сигналов-переносчиков, 10 -синхронизатора, 11 - балансного модулятора, 12 - генератора несущей, 13 - усилителя, А - антенны, 14 - преобразователя частоты, 15 - гетеродина, 16 -усилителя промежуточной частоты (УПЧ), 17 - согласованного фильтра, 18-синхронизатора, 19 - решающего устройства, 20 - регенератора цифрового сигнала (триггер), 21 - ЦАП, 22 - формирователя однополосного сигнала, 23 - генератора вспомогательной несущей, 24,25 - удвоителя частоты, 26 -когерентного детектора.

Введенные элементы обведены пунктирными линиями: в передатчике - делитель в 2 раза полосы частот модулирующего сигнала, а в приемнике - удвоитель полосы частот принятого низкочастотного сигнала.

Работа схемы передатчика поясняется временными диаграммами на фиг.3 и происходит следующим образом.

Входной аналоговый (речевой) сигнал с микрофона 1 b(t)=U(t)cos(t), где U(t),(t) - огибающая и фаза этого сигнала, усиливается в блоке 2 и по нему в блоке 3 формируется разделенная пополам одна боковая полоса частот u₃(t)=U(t)cosO,5[t+(t)]. Этот сигнал 0,5 ОБП AM поступает на информационный вход когерентного детектора 5, на опорный вход которого подается колебание вспомогательной несущей частоты U₆ (t)=U₄(t)cost с генератора 4 через делитель частоты 6. Когерентный детектор состоит из перемножителя сигналов и ФНЧ. На выходе перемножителя детектора напряжение

ФНЧ детектора пропускает на свой вход только низкочастотный сигнал (первое слагаемое) с разделенной пополам полосой частот, который поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7. Первой операцией АЦП является дискретизация низкочастотного сигнала по времени согласно теореме Котельникова. По этой теореме частота дискретизации F₀ выбирается равной или большей удвоенной максимальной частоты спектра низкочастотного сигнала. Для речи F₀=8кГц, а период дискретизации T=1/F₀=125мкс.

Так как в схеме фиг.1 полоса низкочастотного сигнала сокращена в 2 раза, то период дискретизации соответствует удвоению элемента цифрового сигнала, т.е. вместо Т надо брать 2Т.

С выхода АЦП 7 знакопеременный цифровой сигнал г₇(t)(фиг.3) поступает на низкочастотный вход фазового манипулятора 8 и на вход синхронизатора 10. На высокочастотный вход блока 8 подается поднесущая - ШПС-переносчик u₉(t) (фиг.3) с блока 9, синхронизируемого фронтом цифрового сигнала. Фазовый манипулятор 8 представляет собой

перемножитель сигналов и поэтому фаза ШПС на его выходе u₈(t) будет изменяться на 180°согласно знаку цифрового сигнала, как показано на фиг.3. От перемножения элемент цифрового сигнала длительности 2Т разбивается на N бинарных (двоичных) элементов ШПС длительности ₀:

N=2T/₀=2T·F=2B.

Видно, что база ШПС В удвоилась согласно предложению. Информационный ШПС с блока 8 поступает на один вход балансного модулятора (перемножителя) 11, на второй вход которого подается гармоническое колебание несущей частоты с блока 12. В блоке 11 информационный ШПС переносится на рабочую частоту передатчика, после чего усиливается в блоке 13 и излучается антенной А.

На приемной стороне (фиг.2) сигнал с антенны поступает на один вход преобразователя частоты 14, на второй вход которого подается колебание гетеродина 15. С выхода блока 14 сигнал промежуточной частоты после усиления в блоке 16 поступает на вход согласованного фильтра 17. В блоке 17 кодовые комбинации преобразуются в одиночные импульсы u ₁₇(t), показанные на фиг.4. Эти импульсы поступают на вход решающего устройства 19 и на вход синхронизатора 18. Синхронизатор представляет собой последовательно включенные двухполупериодный выпрямитель с активной нагрузкой и одновибратор, выходные импульсы u₁₈(t), которого показаны на фиг.4. Эти импульсы синхронизируют гетеродин 15 и управляют работой блока 19. По одиночным импульсам u₁₇(t) с блока 19 восстанавливается в блоке 20 цифровой сигнал, который поступает на вход ЦАП 21. По низкочастотному аналоговому сигналу u ₈(t)=U(t)cos0,5(t) с блока 21 формируется однополосный сигнал u ₀(t)=U(t)cos[t+0,5(t)] в блоке 22 на вспомогательной несущей с генератора 23, который удваивается по частоте в блоке 24, а затем этот однополосный сигнал когерентно детектируется в блоке 26, по опорному колебанию с генератора 23, удвоенного по частоте в блоке 25:

Видно, что на выходе блока 26 имеет место переданный сигнал b(t)=kU(t)cos(t), где k - постоянный множитель. ФНЧ блока 14 устраняет высокочастотную составляющую (в.ч.) - второе слагаемое.

Технико-экономическим эффектом данной полезной модели является увеличение помехоустойчивости в 2 раза, увеличение числа каналов в заданной полосе частот, увеличение точности определения параметров движения объекта (координаты, скорости и др.).

Цифровая система связи с фазоманипулированными шумоподобными сигналами (ШПС), состоящая на передающей стороне из последовательно соединенных микрофона, микрофонного усилителя, АЦП, фазового манипулятора на 180°, балансного модулятора, усилителя, антенны, а также последовательно включенных синхронизатора и генератора ШПС поднесущих, через которые первый вход фазового манипулятора соединен со вторым его входом, и генератора колебания несущей части, подключенного ко второму входу балансного модулятора, а на приемной стороне - из последовательно включенных антенны, преобразователя частоты, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), согласованного фильтра, решающего устройства, триггера, ЦАП, а также последовательно соединенных синхронизатора и гетеродина, через которые выход согласованного фильтра соединен со вторым входом преобразователя частоты; выход синхронизатора соединен также со вторым входом решающего устройства, отличающаяся тем, что в нее введены на передающей стороне делитель полосы частот в 2 раза модулирующего сигнала, включенный между микрофонным усилителем и АЦП и состоящий из последовательно соединенных формирователя однополосного сигнала и когерентного детектора, опорный вход которого соединен со вторым входом формирователя, к которому подключен генератор вспомогательной несущей частоты через делитель частоты в 2 раза, а на приемной стороне введены удвоитель полосы частот переданного низкочастотного сигнала, состоящий из последовательно включенных формирователя однополосного сигнала, удвоителя частоты, когерентного детектора, опорный вход которого соединен с выходом генератора колебания несущей частоты формирователя однополосного сигнала через второй удвоитель частоты.