Система радиосвязи

)5 Н 04 В 7/02 ОПИ юл. %31кий научвязилетин,О,А,ЗаплесвидетельН 04 В 7 но-исследовател А.М.Жеребтинаство СССР02, 1978,ьев,ЯЗИмических и наземовторным испольсть изобретения: ержит генератор ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 48769470 (22) 23,10.90 (46) 23,08,93, Б (71) Воронеж ский институт (72) Ю. В. 3 а А,В.Древаль и(54) СИСТЕМА РАДИОСВ (57) Использование: в кос ных радиолиниях связи с зованием частоты. Сущн система радиосвязи со сигнала 1, первый, второй, третий разветвители мощности 17, 2, 18, первый, второй, третий, четвертые амплитудные модуляторы 3, 4, 19, 20, первый, второй усилители сигнала 5. 21, первую, вторую, третью, четвертую передающие антенны 6, 7, 22, 23, фазовращатель 8, первую, вторую, третью, четвер- . тую приемные антенны 9, 10. 24, 25, первый, второй, третий сумматоры 11, 26, 16, первый, второй вычитатели 12. 27, первый, второй, третий демодуляторы 13, 14, 28, амплитудный ограничитель 15, Цель изобретения - повышение эффективности использования пропускной способности канала связи. 3 ил.1835607 высокочастотных усилителей. В ниэ амплитуда проходящих сигналов изменяется противофазно по закону передаваемого дополнительного сообщения Я 2 с помощью напряжений, снимаемых с противофазного усилителя 5, При этом сигналы на выходах амплитудных модуляторов 3 и 4 имеют вид 10 где О - амплитуда;11(т) - функция изменения амплитуды сигнала, соответствующая дополнительному сообщению Я 2,Сигналы (2) и (3) поступают на входы передающих антенн 6 и 7 с горизонтальной поляризацией,С выхода разветвителя мощности 18 20 сигнал разветвляется на два канала, в котоны; рых установлены амплитудные модуляторы 19 и 20, выполненные в виде управляемых высокочастотных усилителей, В них амплитуда проходящих сигналов изменяется про тивофазно по закону передаваемого дополнительного сообщения Яз, с помощью напряжений, снимаемых с противофазного усилителя 21. При этом сигналы на выходах амплитудных модуляторов 19 и 20 име 1 от вид 30 О 19(1) О 1+12 Ясоз ф (1) О 20(1)=О(1 - 12(1 со зф (1),(4) (5) иф)=Оссоз ф(1),Етдт, Ейбг,(6) Изобретение относится к радиосвязи иможет быть использовано в космических иназемных радиолиниях связи с повторнымиспользованием частоты (ПИЧ), Целью изобретения является повышение эффективности использования пропускной способности канала связи, Структурная электрическая схема системы радиосвязи приведена на фиг. 1, гдевведены следующие обозначения; 1 - генератор сигнала; 2 - второй разветвитель мощности; 3, 4 - первый и второй амплитудныемодуляторы; 5 - первый усилитель сигнала; 6, 7 - первая и вторая передающие антенны; 8 - фаэовращатель; 9, 10 - первая и вторая приемные антен 11 - первый сумматор;12 - первый вычитатель;13, 14 - первый и второй демодуляторы, 15 - амплитудный ограничитель;16 - третий сумматор;17, 18 - первый и третий разветвитель мощности;19, 20 - третий и четвертый амплитудные модуляторы;21 - второй усилитель сигнала;22, 23 - третья и четвертая передающие антенны;24, 25 - третья и четвертая приемные антенны;26 - второй сумматор;27 - второй вычитатель;28 - третий демодулятор,Предлагаемая система радиосвязи работает следующим образом.Генератор сигналов 1 формируют сигнал, модулированный по фазе или по частоте основными сообщениями Я 1, вида где Ос - амплитуда сигналаф(ф:гд (1)+ Р (1);со - угловая частота;у"- функция изменения фазы сигнала, соответствующая фазовой или частотой модуляции основным сообщением,Сигнал (1) поступает на вход разветвителя мощности 2. с соответствующих выходов которого сигнал поступает на входы второго и третьего разветвителей мощности 17 и 18. С выхода разветвителя мощности 17 сигнал разветвляется на два канала, в которых установлены амплитудные модуляторы 3 и 4, выполненные в виде управляемых 35 40 45 50 55 Оз(д)=Щ 1+Ц 1 Ясоэ 9 (1) (2) О 4(1) - О(1 - 11(1 сов ф (1), (3) где 2(1) - функция изменения амплитуды сигнала, соответствующая дополнительному сообщению Яз.Сигналы (4) и (5) поступают на входы передающих антенн 22 и 23 с вертикальной поляризацией.На фиг, 2 показан вариант пространственного расположения передающих (6, 7, 22, 23) и приемных (9, 10, 24, 25) антенн,На фиг. 3 показана схема прохождения сигналов между передающими и приемными антеннами 6, 7 и 9, 10 с горизонтальной поляризацией. Передающие и приемные антенны располагаются в горизонтальной плоскости симметрично относительно оси 00, соединяющей середины баэ антенн1бт, дй,Мы рассматривае 1 я случай, когда нет развязки между парами антенн 6, 9 и 7, 10,что имеет место при где Ъ, Ея - горизонтальные размеры апертур передающих и приемных антенн, В этом(20) случае диаграммы направленности антенн практически полностью перекрываются.На выходах приемных антенн 9, 10 с горизонтальной поляризацией получим сиг- налы О 9(1)=Щ 1+11(1 соз /г (е)++ОпГ 1+1 ф)1 соз(ф (й) - ЛР),где Оп - амплитуда сигнала в месте приема, обусловленная излучением одной из передающих антенн с горизонтальной поляризацией;Лр - разность фаз, возникающая от разности хода лучей.Определим Л р где в - круговая частота;Л 1 - время, необходимое для преодоления радиоволной расстояния Л(разности хода лучей),с - скорость света. так как с- а- , то кт от = - т - 191и 2 лЛ 12 л Из геометрических построений на фиг 4 б следует, что ов с 1 тПодставив (10) в (9), получим где Л - длина волны;О - расстояние между передающей и приемной сторонами.Для примера рассчитаем по формуле (1) величину бя (расстояние между приемными антеннами), если расстояние между передающими и приемными антеннами 0=1 км, расстояние между передающими антеннами бт=1 м, длина волны Л=1 см, при которой Лр =90 О,дв =у -- 5 м Л ОЛ ОЛ На выходах сумматора 13 и вычитателя 14 будут действовать сигналыЩт)=2 Оп(соз ф (т)+соз( ф- Л(РИ (12) После преобразований получим О(т)=4 О созсоз(ф (т) -- ) (14) Л Л Од(т)=4 ОпФз(т)зпЗп (ф (т) -- -) (15) Л Л 2 2Из выражений (14) и (15) видно, что сигнал с выхода сумматора 13 имеет только угловую модуляцию функцией рпоскольку ф(1)=а 1+ д) (т, а сигнал с выхода 15 вычитателя 14 имеет как угловую, так и амплитудную модуляцию функцией 1 ф). Необходимо отметить, что эта амплитудная модуляция есть результат пространственной модуляции сигнала, излучаемого пере дающими антеннами 6, 7 с горизонтальнойполяризацией.Радиолинию связи с дополнительнойпространственной модуляцией сигнала можно рассматривать как двухканальную.25 Очевидно, что коэффициенты передачи сигналов в каналах угловой и пространственной модуляции являются периодическими функциями сдвига фаз Лр, который является функцией расстояний между антенна-, 30 ми на передающей и приемной сторонах би бк, дальности связи О и длины волны Л.При Л р = л/2 эти коэффициенты передачи равны, при этом 35 О ф=2 2 Опсоф/) (т) - л/4) (17) Од (т)=2 2 ОУф)зп(ф (т) - лУ 4) (18) Амплитудно-модулированный сигнал 40 (12) с выхода вычитателя 14 поступает навход демодулятора дополнительного сообщения 13, выполненного в виде синхронного демодулятора, на опорный вход которого поступает сигнал с выхода амплитудного ограничителя 15. На выходе демодулятора 13 выделяется дополнительное сообщение 52.Аналогично описанному выше радиокакалу связи с горизонтальной поляризацией радиоволн работает радиоканал связи с вертикальной поляризацией радиоволн, При этом на выходах приемных антенн 24, 25 с вертикальной поляризацией получимсигналы55 О 24(1)=Оп 1+юг(т)1 соз ф + +Щ 1-12(тИсоз( ф- Л р) Огз(т)=Оп(1-12 Ясоз ф (1)+ +Оп(1+ 12 Ясоз( ут(е) Лфгде Ои - амплитуда сигнала в месте приема, обусловленная излучением одной из передающих антенн с вертикальной поляризацией.На выходах сумматора 26 и вычитателя 27 будут действовать сигналы Щт)=40 исоз - - соз 1 ф(1) -- - (21)Ь Ь2 2О(а)-40 иИг(т)з изф/У (т) - 2 Ч, (22)Ь Ь где Ьу по-прежнему определяется выражением (1 1)Амплитудно-модулированный сигнал (22) с выхода вычитателя 32 поступает на вход демодулятора дополнительного сообщения 28, выполненного в виде синхронного демодулятора, на опорный вход которого поступает сигнал с выхода амплитудного ограничителя 15, На выходе демодулятора 28 выделяется дополнительное сообщение Яэ,В сумматоре 16 складываются сигналы (14) и (21), Чтобы использовать выходной сигнал сумматора 16 в качестве опорного для синхронных демодуляторов 13 и 28, его необходимо сфазировать с входными сигналами этих демодуляторов (13) и (22. Дпя этого служит фазовращатепь на 90 8. В качестве синхронного демодулятора может быть использована цепь, состоящая из перемножителя двух входных сигналов и ФНЧ,Для устранения возможной паразитной амплитудной модуляции сигнала с выхода сумматора 16 служит амплитудный ограничитель 15. Сигнал.с выхода ограничителя 15 модулирован только по углу. Угловая модуляция этого сигнала снимается демодулятором основного сообщения 14, на выходе которого выделяется основное сообщение 51,В сумматоре 16 складываются сигналы (14) и (21). Для случая Ьр =на выходеЛсумматора 16 получим О 1 з(1)-4 2 Оисоз(ф(т)- 4) (23) Как видно иэ(23), амплитуда(обозначимее через А 1) сигнала О 1 з(т) равна А 1 4/2 О(24) Как видно из (8) амплитуда (обозначим.ее через Аг) сигнала иа выходе сумматора 11прототипа равна Аг=20 и (25) Сравним А 1 и Аг, Мы исходим из того,что мощности, излучаемые передатчиками системы - прототипа и предлагаемой систе мы радиосвязи, равны, Тогда очевидно, чтоамплитуда 0 и сигнала на выходе каждого иэ двух облучателей приемной антенны про-.тотипа порождена излучением мощности Р/2, где Р - полная мощность, излучаемая 10 передатчиком. Амплитуда Ои сигнала на выходе каждой из четырех приемных антенн предлагаемой системы порождена излучением мощности Р/4, Отсюда следует, что Ои"0 и/ 2. Подставляя это значение Ои в 15 (24), получимА=40 и и А 1=2 АгТакой результат объясняется, в частно сти, наличием в предлагаемой системе четырех приемных антенн, расположенных в пространстве таким образом, чтобы было возможно испольэовать явление интерференции (смнапример, Ландсберг Г,С. Оп тика, - М.; ГИТТЛ, 1952, с. 82),Как видно из(18), амплитуда (обозначимее через Аз) сигнала на выходе вычитателя 12 предлагаемой системы равна30 Аз=2 2 Ои (26)Как видно из (9), амплитуда (обозначимее через Аа) сигнала на выходе вычитателя14 прототипа равна35Аа=20 и (27)Выше уже показано, что Ои=О и/ 2,поэтому Аэ=Аа, Рассуждая аналогично пол 40 учим, что амплитуда А 5 сигнала на выходевычитэтеля 27 также равна Аа,Таким образом из приведенных рассуждений следует, что помехозащищенностьпередачи информации по каналам угловой и45 пространственной модуляции в предлагаемой системе по крайней мере не ниже, чемв прототипе.Итак, технико-экономическая эффективность предлагаемой системы радиосвя 50 зи по сравнению с прототийом заключаетсяа том, что она обеспечивает передачу дополнительной информации Бз в той же полосечастот и с теми же энергетическими затратами.55 Формула изобретенияСистема радиосвязи, содержащая напередающей стороне генератор сигнала,первый разветвитель мощности, первыйусилитель сигнала, первый и второй ампли 1835607 10тудные модуляторы, управляющие входы которых соединены соответственно с прямьил и инверсным выходами первого усилителя сигнала. а сигнальные входы соединены соответственно с первым и вторым выходами первого разветвителя мощности, первую и вторую передающие антенны, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго амплитудных модуляторов, при этом управляющий вход генератора сигнала и вход первого усилителя сигнала являются соответственно первым и вторым информационными входами системы, а нэ приемной стороне - первую и вторую приемные антенны, первый сумматор, первый вычитатель, первый и второй демодуляторы, выходы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами системы, выход первой приемной антенны подключен к объединенным первым входам первых сумматора и вычитателя, выход второй приемной антенны подключен кобьединенным вторым входам первых сумматора и вычитателя, выход первого вычитателя подключен к сигнальному входу первого демодулятора, опорный вход которого соединен с входом второго демодулятора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности использования пропускной способности канала связи, введены на передающей стороне второй и третий разветвители мощности, третий и четвертый амплитудные модуляторы, второй усилитель сигнала, вход которого являются третьим информационным входом системы, третья передающая антенна. вход которой соединен с выходом третьего амплитудного модулятора, четвертая передающая антенна, вход которой соединен с выходом чет 10 15 20 25 30 35 40 вертого амплитудного модулятора, прямой и инверсный выходы второго усилителя сигнала подключены к управляющим входам соответственно третьего и четвертого амплитудньх модуляторов, выход генератора сигнала соединен с входом второго разветвителя мощности, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и третьего разветвителей мощности соответственно, сигнальные входы третьего и четвертого амплитудных модуляторов соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего разветвителя мощности, а на приемной стороне - третья и четвертая приемные антенны, второй сумматор, второй вьчитатель, третий демодулятор, выход которого является третьим информационным выходом системы, последовательно соединенные третий сумматор, фазовращатель и амплитудный ограничитель, выход которого подключен к объединенным входам первого и второго демодуляторов и к опорному входу третьего демодулятора, выход третьей приемной антенны подключен к обьединенным первым входам вторых сумматора и вычитэтеля, выход четвертой приемной антенны подключен к обьединенным вторым входам вторых сумматора и вычитателя, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, выход второго вычитателя подключен к сигнальному входу третьего демодулятора, при атом первая и вторая передающая антенны и первая и вторая приемные антенны выполнены с горизонтальной поляризацией, а третья и четвертая передающие антенны и третья и четвертая приемные антенны выполнены с вертикальной поляризацией,1835607 Составитель А, ДревальТехред М.Моргентал Корректор М. Андрущен Реда кто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,Заказ 2985 Тираж ВНИИПИ Государственного, ком 1 13035, МосПодписноета поизобретениям и открытиям при ГКНТ С