Передатчик шумоподобных сигналов
Предложен передатчик ШПС, отличающийся наличием формирователя однополосного ШПС фазокомпенсационным методом, позволяющим увеличить в два раза базу ШПС в выделенной полосе частот и тем самым повысить соответственно помехоустойчивость и помехозащищенность передачи, скрытность передачи, точность определения параметров движения объекта.
Полезная модель относится к области радиопередающих устройств
Известны передатчики шумоподобных сигналов (ШПС), описанные в различных источниках, например в:
1. Варакин Л.Е. Системы связи с ШПС. - М.: Радио и связь, 1985
2. ШПС в системах передачи информации / Под ред. В.Б.Пестрякова - М.: Сов. Радио, 1973
3. Патент РФ №2259632. Способ деления полосы частот передаваемого сигнала и устройство для его осуществления / А.А.Волков. Приоритет от 24.03.04.
По технической сущности наиболее близким к полезной модели является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип.
Прототип-передатчик ШПС состоит из последовательно включенных источника информации, перемножителя сигналов, балансного модулятора, усилителя, а также генератора ШПС-переносчика, подключенного своим выходом ко второму входу перемножителя, и генератора колебания несущей частоты, подключенного ко второму входу балансного модулятора, синхронизатора, через который соединен источник информации с генератором ШПС.
Основным недостатком прототипа является неэффективное использование выделенной полосы частот, не позволяющее максимизировать базу ШПС без уменьшения скорости передачи информации и тем самым максимизировать основные достоинства ШПС:
1. помехоустойчивость и помехозащищенность передаваемой информации;
2. скрытность передачи;
3. точность измерения параметров движения объекта;
4. минимизация влияния электромагнитного поля на организм человека и др.
Техническим результатом полезной модели является увеличение в 2 раза базы ШПС в заданной полосе частот без уменьшения скорости передачи цифровой информации и соответствующее повышение указанных выше показателей.
Сущность полезной модели состоит в использовании в передатчике разработанного формирователя однополосного ШПС вместо двухполосного (балансного) модулятора. Теперь в заданной полосе F располагаются не две, а одна боковая полоса частот F0 ШПС, ширина которой может быть увеличена в 2 раза и, следовательно, увеличена в 2 раза база ШПС B=FT, где Т - длительность элементарной посылки цифрового (модулирующего) сигнала.
Реализован такой формирователь путем добавления второго балансного модулятора, фазовращателя на 90° колебания несущей частоты, двух фазоинверторов, двух делителей фазы ШПС в 2 раза, сумматора.
Существенным отличием полезной модели является совокупность введенных элементов и их связей, т.к. только они позволяют обеспечить увеличение в 2 раза базы ШПС и указанных выше показателей.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг1 представлена структурная схема передатчика, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.
Передатчик состоит из источника информации (цифровой) 1, синхронизатора 2, перемножителя сигналов 3, генератора ШПС-переносчика (поднесущей) 4, фильтра информационного ШПС 5, фазоинверторов 6, 14; делителей 7, 8 фазы ШПС на 2, балансных модуляторов 9, 12, генератора колебания половинной несущей частоты 10, фазовращателя на 90° несущей 11, сумматора 13, удвоителя частоты 15, усилителя 16.
Введенные элементы обведены пунктирной линией. Блоки 5-13 представляют собой формирователь однополосного ШПС фазокомпенсационным методом.
Работа схемы происходит следующим образом.
На вход блока 1 подается аналоговый (речевой) сигнал, который преобразуется в нем в знакопеременный цифровой сигнал (ЦС) с элементарной посылкой длительности Т, как показано на фиг.2. Этот ЦС поступает на информационный вход перемножителя 3, на второй вход которого подается ШПС-переносчик (поднесущая) тоже прямоугольной формы с блока 4, как показано на фиг.2. Начало кодограммы ШПС точно совпадает с началом элементарной посылки цифрового сигнала, что обеспечивает синхронизатор 2. Длительность элементарной посылки ШПС 
0<Т. Поскольку цифровой сигнал - знакопеременный, то на выходе перемножителя 3 будет иметь место фазоманипулированное (ФМн) на 180° колебание uп1(t) (фиг.2) поднесущей цифровым сигналом. Это ФМн колебание представляет собой информационный ШПС un1=(t)=Ucos[
1t+
(t)
], где (t)=±1 - закон изменения знака цифрового сигнала, а =90°.
В результате перемножения цифровой сигнал имеет элементарную посылку тоже равную 0, отчего его полоса увеличивается в Т/0=TF=B раз, где В - база ШПС. Видно, что В>1.
Чтобы не удваивать эту полосу и вместе с тем увеличить базу ШПС в 2 раза предлагается переносить информационный ШПС на рабочую частоту передатчика путем однополосной амплитудной модуляции (ОБП AM) вместо двухполосной (балансной), используемой в прототипе.
Формирование ОБП AM необходимо осуществлять фазокомпенсационным методом. С выхода перемножителя 3 ШПС проходит фильтр 5, где преобразуется его прямоугольная форма в квазигармоническую
и поступает на информационный вход делителя 7. Такой метод фазового сдвига на 90° ШПС является единственно возможным ввиду наличия синхронизатора 2. С выхода блока 7 поступает на информационный вход балансного модулятора 9, а с выхода блока 8 - на информационный вход балансного модулятора 12. С генератора 10 колебание половинной несущей частоты u10 (t)=U10cos0.50t поступает на второй вход балансного модулятора 9 непосредственно и на второй вход балансного модулятора 12 - через фазовращатель на 90° 11. На выходе блоков 9, 12 имеем напряжения:
u9(t)=u 7(t)u10(t)=U7 cos0.5[1t+1(t)]U10cos0.50t=
0,5U7 U10{cos0.5[(0+1)t+(t)]+cos0.5[(0-1)t-(t)]}
u12(t)=u 8(t)u11(t)=U8 cos0.5[t+(t)+180°]U11cos0.5(0+90°)=
0,5U 8U11{-cos0.5[(0+1)t+(t)]+cos0.5[(0-1)t-(t)(]}
Причем, U7=U 8, U10=U11.
Колебание u9(t) поступает на один вход сумматора 13 непосредственно, а u12(t) - на второй вход сумматора непосредственно или через фазоинвертор 14. При непосредственном подключении u9 (t) и u12(t) к блоку 13 имеем половинную нижнюю боковую полосу (НБП):
u13(t)=u 9(t)+u12(t)=U7 U10cos0.5[(0-1)t-(t)]
А при подключении u12(t) через фазоинвертор 14 значение
u13 (t)=u9(t)-u12(t)=U 7U10cos0.5[(0+1)t+(t)] - половинная верняя боковая полоса частот (ВБП). В обоих случаях (НБП и ВБП) полоса частот однополосного сигнала равна половине полосы частот информационного ШПС на поднесущей, чем и достигается поставленная цель.
С выхода сумматора 13 сигнал удваивается по частоте в блоке 15, после чего усиливается в блоке 16 и излучается антенной А. При удвоении частоты изменяется с 45° на 90°, обеспечивая тем самым наибольшую помехоустойчивость связи.
Отметим, что поскольку модулирующий сигнал - знакопеременный цифровой, то имеет место однополосная модуляция не амплитудная, а фазовая - ОБП ФМ н на 180°. В заданной полосе частот передатчика, используя ОБП ФМн вместо ДБП ФМн , можно увеличить в 2 раза базу ШПС B=TF и тем самым увеличить соответствующие названные показатели. Этим определяется технико-экономический эффект полезной модели.
Передатчик шумоподобных сигналов, состоящий из последовательно соединенных источника информации, перемножителя сигналов, балансного модулятора, усилителя, а также генератора шумоподобного сигнала-переносчика, подключенного ко второму входу перемножителя и соединенного со вторым входом источника информации через синхронизатор, генератора несущей частоты, подключенного ко второму входу балансного модулятора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены фильтр, два фазоинвертора, два делителя фазы сигнала на два, второй балансный модулятор, фазовращатель на 90°, сумматор, удвоитель частоты, причем, перемножитель подключен к усилителю через последовательно соединенные фильтр, первый делитель фазы сигнала на два, первый балансный модулятор, сумматор, удвоитель частоты, при этом выход фильтра подключен ко второму входу сумматора через последовательно соединенные первый фазоинвертор, второй делитель фазы сигнала на два, второй балансный модулятор, второй фазоинвертор, а второй вход второго балансного модулятора соединен с выходом генератора колебания половинной несущей частоты через фазовращатель на 90°.
