Внутрикорабельное устройство аварийной связи

Полезная модель относиться к области электрорадиотехники и может быть использована для организации аварийной радиосвязи на различных подвижных и стационарных объектах.

Целью полезной модели является повышение надежности и живучести аварийной внутрикорабельной связи.

Техническим результатом является то, что переносные радиостанции выполнены в виде приемопередающих широкополосных блоков и используют сверхширокополосные сигналы. Диапазон от 200-1000 МГц.

Принципиальное отличие устройства построенной по такой технологии - это отсутствие несущей частоты. Ил.2.

Полезная модель относиться к области электрорадиотехники и может быть использована для организации аварийной радиосвязи на кораблях.

Главным требованием к аварийной связи является обеспечение устойчивой связи между абонентами, находящимися в герметизированных и практически полностью экранированных помещениях.

Известна «Система внутрикорабельной аварийной связи». Патент РФ 2108671, Н04В 7/177 1985 г. Она содержит симметричную направляющую линию, вдоль которой расположены абонентские приборы безбатарейной телефонной связи, малогабаритные приемопередатчики, портативные радиостанции и блоки сопряжения абонентских приборов безбатарейной телефонной связи с приемопередатчиками. Для приема и передачи речевой информации используется физическая цепь двухпроводной линии, по которой передаются электромагнитные волны. Сигналы с приемопередатчиков передаются по двухпроводной линии связи в обе стороны и через блок сопряжения поступают на другие приемопередатчики, эти же сигналы проходят через приемопередатчики, усиливаются в блоках сопряжения и излучаются в отсеках корабля. Излучение принимается портативными радиостанциями.

Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает гарантированной аварийной связи на корабле вследствие того, что при выгорании любого из отсеков выгорают и проводные линии связи.

Таким образом, надежность и эффективность работы существующей системы внутрикорабельной аварийной связи недостаточна и находится в зависимости от внешних факторов (состояние кабельных трасс).

Целью полезной модели является повышение надежности и живучести аварийной внутрикорабельной связи.

Поставленная цель достигается тем, что аварийное устройство внутрикорабельной связи, состоящее из переносных радиостанций, размещаемых в каждом из отсеков корабля, переносные радиостанции выполнены в виде приемопередающих широкополосны блоков, при этом передатчик радиостанции состоит из цифровой платы которая первым входом соединена с микрофоном, а вторым входом с модулятором, который в свою очередь первым входом соединен с генератором хаоса, а вторым входом с передающей широкополосной антенной через усилитель, причем приемник радиостанции состоит из широкоплосной приемной антенны соединенной с цифровой платой через детектор огибающей, которая соединена с регистрационным устройством

На Фиг.1 представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит: 1 - микрофон; 2 - цифровую плату; 3 - модулятор; 4 - усилитель; 5 - генератор хаоса; 6 - передающую антенну; 7 - приемную антенну; 8 - детектор огибающей; 9 - цифровую плату; 10 - регистрирующее устройство.

Микрофон 1 служит для ввода информации в передающее устройство. Цифровая плата 2 осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал и подачу его на модулятор 3. Модулятор 3 производит цифровое модулирования информации в последовательность импульсов. Усилитель мощности 4 обеспечивает усиление сигналов модулятора в заданной полосе частот до требуемого уровня на антенном разъеме. Генератор хаоса 5 служит для генерации хаотичных сигналов. Антенно-фидерный тракт 6 излучает сверхширокополосный сигнал. Приемный тракт 7 принимает сверхширокополосный сигнал. Детектор огибающий 8 служит для приема сверхширокополосных сигналов. Цифровая плата 9 осуществляет преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал. Регистрирующее устройство 10 служит для приема и регистрации аналоговых сигналов.

Принципиальное отличие устройства построенного на технологии сверхширокополосных (СШП) сигналов на основе сверхкоротких импульсов от традиционных радиосистем - это отсутствие несущей частоты.

Свойствами этих сигналов является жесткая связь длительности импульса с шириной спектра мощности и характерная форма спектра мощности, простирающаяся от 0 до частоты f=1/, где - длина ультракороткого импульса. Ширина основного лепестка спектра сигнала (f) обратно пропорциональна длительности импульса ().

Характеристики спектра такого импульса отличаются от СВЧ - излучения электронного генератора (радиоимпульса) отсутствием высокочастотного заполнения.

Сверхширокополосный сигнал без несущей формируется сверхкороткими одиночными импульсами, следующими друг за другом с большой переменной скважностью, позволяющей получить шумоподобный, сверхширокополосный спектр излучаемого сигнала с низким уровнем спектральных составляющих. Сверхширокополосный импульс без несущей формируется в виде цуга сфазированных волн в модуляторе 3 усиливается усилителем 4 и излучается сверхширокополосной антенной 6 при ее возбуждении сверхкоротким видеоимпульсом и при длительности 1-2 нсек имеет посылку излучения спектра 200-1000 Мгц. В данном диапазоне частот самые минимальные искажения и потери при распространении радиоволн, а также получаются небольшие габариты СШП антенны.

Схемотехническое решение передатчика позволяет осуществлять безинерционную регулировку мощности излучения по заданной дальности связи, при которой уровень СШП сигнала будет в 35 раз (6-10 Дб) больше уровня собственных шумов приемника.

Антенно-фидерный тракт СШП приемопередатчика обеспечивает прием и передачу цуга сфазированных волн с минимальными искажениями по амплитуде и фазе в диапазоне частот 200-1000 Мгц. Энергетический выигрыш в ключевом режиме работы приемопередатчика пропорционален скважности следования импульсов (примерно, в 100-200 раз больше аналогичного передатчика сигналов с несущей частотой).

Рассмотри принцип работы СШП импульса. Импульсные сигналы малой плотности (большой скважности) состоящие из небольшого числа (n=48) импульсов могут практически без заметных потерь в помехоустойчивости приниматься некогерентно. Некогерентный прием позволяет исключить необходимость поиска по частоте. Бинарное квантование позволяет на основе применения дискретной техники строить оптимальные фильтры сигналов, не нуждающиеся в полосе сигнала по времени. Для передачи информации сверхширокополосным сигналом используется импульсно-позиционная модуляция - позволяющая получать более равномерный спектр их трех основных способов цифрового модулирования информации в последовательность импульсов.

Прием в сигнальном канале осуществляется во временных окнах. Длительность которых сопоставима с длительностью импульса (2-4 нсек), что обеспечивает эффективную схему защиты от переотраженных сигналов и имитационных помех за счет задержки. Фиксирование моментов приема производится по сигналам синхронизации.

Защита от помех реализована на методе компенсации помех на дисперсионной линии задержки, позволяющий в сочетании с пороговым обнаружителем получить максимальную пропускную способность СШП канала при соответствии сигнал/помеха на выходе устройства обработки до 10 дБ.

При совместной работе СШП радиосредств (PC) с обычным узкополосным PC, в полосе частот приемника последнего попадает лишь небольшая часть энергии СШП сигнала, так как постоянная времени входной цепи узкополосного приемного устройства =1/f, которая определяет время нарастания амплитуды входного сигнала до установившегося значения, будет намного больше длительности СШП импульса . Кроме того. При равной мощности, излучаемой узкополосным и СШП PC, удельная мощность на единицу полосы (Вт/МГЦ) у СШП PC будет примерно на три порядка меньше. Это означает, что в приемник узкополосного PC попадает лишь тысячная доля энергии СШП сигнала. В результате общее ослабление СШП сигнала в приемнике узкополосного PC по сравнению с влиянием на этот приемник сигнала аналогичного узкополосного PC, составляет примерно 1000 раз. На Фиг.2 показана зависимость коэффициента ослабления мешающего сигнала СШП k от несущей частоты f узкополосного PC. На Фиг.2 обозначены: f - ширина полосы частот узкополосного PC; F - ширина спектра сигнала СШП PC.

Из выше изложенного следует, что простым изменением длительности импульсных сверхширокополосных сигналов и их скважности можно обеспечить ЭМС с узкополосными средствами связи при сохранении дальности передачи информации.

Заявляемое устройство может быть применено для аварийной внутрикорабельной связи с возможностью работы в закрытых отсеках за счет высокой проницаемости сигналов и высокой защищенности от помех при многолучевом распространении радиоволн. Так при сверхмалой мощности сигнала (менее 1 мВт) в диапазоне 1000 МГц, обеспечивается высокая проницаемость сигналов через межотсечные перекрытия с соотношением сигнал/помеха 2-3 дБ.

Внутрикорабельное устройство аварийной связи, состоящее из переносных радиостанций, размещенных в каждом из отсеков объекта, отличающееся тем, что переносные радиостанции выполнены в виде приемопередающих широкополосных блоков, при этом передатчик радиостанции состоит из цифровой платы, которая первым входом соединена с микрофоном, а вторым входом - с модулятором, который, в свою очередь, первым входом соединен с генератором хаоса, а вторым входом - с передающей широкополосной антенной через усилитель, причем приемник радиостанции состоит из широкополосной приемной антенны, соединенной с цифровой платой через детектор огибающей, которая соединена с регистрирующим устройством (телефоном).