Приемо-передающая станция

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Добровольный изобретательский фонд(54) ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ СТАНЦИЯ (57) Использование: антенно-фидерная техника приемопередающих станций, в том ,числе приемопередающих станций спутниковой связи, работающих в дуплексном режиме с широкополосным информационным Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенно-фидерной технике систем радиосвязи и радиолокации, и может быть использовано в качестве приемопередающей станции в системах спутниковой связи.В основу изобретения положена задача создания такой приемопередающей станции спутниковой связи, которая осуществляет работу в дуплексном режиме в широкой полосе частот (например, с шумоподобным сигналом) и обеспечивает электромагнитную совместимость приемного и передающего каналов при сохранении минимальными ее габаритов, шасси и стоимости.Известны приемопередающие станции, в которых одна (чаще всего зеркальная антенна) используется для работы на прчем и на передачу.Недостаток таких приемопередающих станций - необходимость использования д 9.Юкио 2000 б 35 С(5)5 Н 01 0 21/06, Н 04 В 7/185 сигналом, Сущность изобретения: антенная система состоит из приемных модулей с круговой поляризацией излучения, содержащих по четыре микрополосковых излучателя (МПИ) на длину волны Х 1 и передающих модулей с круговой поляризацией противоположного направления вращения, содержащих четыре МПИ на длину волны Я 2. МПИ размещены на общей печатной плате на определенных расстояниях один от другого, При выбранных взаимном положении и ориентации МПИ достигается уменьшение взаимных помех, т.е. высокое качество и надежность связи. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. специальных технических средств (развязывающих устройств, фильтров и т,п,) для развязки приемных и передающих каналов, что значительно усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты, массу и стоимость.Один иэ возможных путей устранения указанного недостатка состоит в использовании автономных приемной и передающей антенн. Однако в этом случае при близком расположении антенн (что требуется для уменьшения габаритов станции) необходимо принимать специальные меры для их развязки,Как известно, искажения приемного информационного сигнала обусловлены паразитными сигналами, формируемыми в передающем канале и попадающими в приемный канал на все пути их распространения, т.е. в ближней, промежуточной и дальней зонах,Эффективное снижение искажений сигнала в дальней зоне достигается при работес круговой поляризацией сигнала противоположного направления вращения в приемном и передающем каналах, Такаяполяризационная развязка может быть осуществлена как непосредственно в конструкции антенной системы, так и путемприменения элементов: поляризационнойразвязки, но обеспечивает недостаточныйуровень подавления помех при реальной эллиптической поляризации и изменении несущих частот,Для снижения помех в промежуточнойи ближней зонах, связанных с паразитнымизлучением токов, наведенных в элементахконструкции и линиях передачи,используют различные конструктивные меры, обеспечивающие пространственное разнесениеприемной и передающей антенн, их оптимальную(в отношении взаимной связи) ориентацию, уменьшение длины линийпередачи, введения экранирующих элементов,Известна приемопередающая стамцияспутниковой связи, содержащая приемныйи передающий блоки, помещенные в проводящий корпус и подключенные к приеммойи передающей антеннам соответственно,которые выполнены в виде взаимно ортогональных спиралей и установлены на верхней стенке проводящего корпуса. Антенныработают с круговой поляризацией излучения противоположного направления вращения.Недостатки станции - невозможностьполучения требуемого, ровня развязки приемного и передающего каналов беэ применения развязывающих и экранирующихустройств и фильтров, развал ДН (при сближении антенн), большие габариты и масса.Особенность заявленного техническогорешения - одновременное использованиекак поляризационной развязки, так и соответствующих конструктивных средствуменьшения наведенных токов, что позволяет обеспечить высокий уровень развязкиприемного и передающего каналов при работе в дуплексном режиме в широкой полосе частот. а также малые габариты и массуконструкции.На фиг.1 изображена конструкция приемопередающей станции, вид сзади; нафиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - конструкция печатной платы антенной решетки спередающими и приемными модулями; нафиг,4 - экспериментальные кривые развязки между приемным и передающим каналами в полосе рабочих частот вблизисоответствующих несущих,Приемопередающая станция содержитприемный блок 1, передающий блок 2. раз Для дальнейшего улучшения электромагнитной совместимости путем повышения поляриэационной развязки на двух несущих частотах может быть осуществлен дополнительный разворот МПИ 5 передающих модулей Я вместе с присоединенными к ним линиями передачи 8 на 180 в плоскости, перпендикулярной плоскОсти печатной платы 10, относительно МПИ 7 приемных модулей 6, а также разворот МПИ 5 передающих модулей 4 вместе с присоединенными к ним линиями передачи 8 на 90 в плоскости печатной платы 10 относительно МПИ 7 приемных модулей 6. 50 55 мещенный в проводящем корпусе 3, антенную систему, выполненную в виде микрополосковой антенной решетки из передающих модулей 4 с круговой поляризацией излуче ния, содержащих по четыре микрополосковых излучателя (МПИ) 5 на длину волны А 1 , и приемных модулей 6 с круговой поляризацией излучения, содержащих по четыре МПИ 7 на длину волны Й, МПИ соединены 10 между собой отрезками линий передачи 8 иприсоединены к соответствующим питающим фидерам 9. Микрополосковая антенная решетка выполнена на печатной плате 10, которая образует верхнюю крышку-стенку 15 проводящего корпуса 3.Каждый передающий 4 и приемный модуль 6 построен из четырех МПИ на длину волны А 1 и Й соответственно, соединенных отрезками линий передачи, Форма и 20 размеры МПИ, а также длина отрезков линий передачи и положение точек их подключения выбраны по известным правилам для обеспечения круговой поляризации правого или левого направлений вращения и согла сования.С целью уменьшения паразитных наведенных токов (за счет относительно смещения модулей) передающие модули 4 расположены вдоль оси Х, параллельной од ной из сторон печатной платы 10, с интервалом (1,0-1,3) Лср, где Лр-( Л 1 + Ла )/2, а приемные модули 6 размещены в узлах прямоугольной сетки с интервалом (1,26-1,51) Яр вдоль оси Х и (1,51-1,71) Я вдоль оси У, при этом расстояние между соседними передающими 4 и приемными модулями 6 равно (1,3-1,71) л,р. Для уменьшения наведенных токов в фидерных лини ях входные элементы передающих иприемных модулей (входные усилители и преобразователи) установлены в непосредственной близости к антенной системе, под печатной платой, на расстоянии не более Зсмк/4 от ее плоскости.10 15 20 25 30 волны с круовой поляризацией и длиной Л 1. Б качестве одного иэ вариантов выполнения МПИ может быть предложен излучатель в форме квадрата со срезанными вершиами углов на концах одной из диагоналей. Пигоющие линии 8 представляют отрезки несимметричных полосковых линий. Разность их длин от точек присоединения к соответсгвующим парам МПИ до точек присоединения к соответствующему фидеру 9 должна составлять не менее 5/4 соответствующей длины ол ( Л 1 или Л 2 ) для осуществления изгибов линий передачи при реализации необходимой развязки по ближней и промежуточным зонам за счет компенсации наведенных токов путем взаимно ортогонального размещения линий.Приемопередающая станция работает следующим образом (в качестве примера ряссл 1 отрил 1 ее работу в дуплексном режиме с гспсльзованиел 1 шумоподобного информдцйонного сигнала),Широкополосный шумоподобный инфорл 1 ационный сигнал с выхода передающесо блока 2, состоящего из входного усилителя, многоканального делителя мощности и выходных усилителей, по соответствующел 1 у питающему фидеру 9 поступают нл входы передающих модулей 4 и МПИ 5. Образующие апертуру передающей антеной сйстсмц излучают электромагнитные Псрсда ощий блок 2 (в первую очередь его входцце элементы) размещен в непасредстясццсй близости к антенной системе. под саотвегстлующил 1 и модулями на расстоянии, це цреццшающем Л,р/4. Это поэволяс. уменьшить потери в подводящих Фйдерах н помехи, обусловленные паразитнцмй наведенными токами в них.Рлзмсрц, оээимное положение и ориенгсцйя МПИ 5 и передающих модулей 4 оптцл 1 йэйроозны по круговой поляризации, усилению н ДН в заданной полосе частот.Одноорсменно с заданного направления ссугцсстоляется прием апертурой присью 1 э сивой системы (приемные модули б и ГЛПИ 7) электромагнитного излучения с длцой солнц Л и круговой поляризацией нэлу сния, соответствующего принимаемол;у ш,рокс;1 олосному шумоподобному инфо рл 1 с циоц ному сигналу, Размеры, яээ;иц;сс положение и ориентация МПИ 7 и 1 мулсй 6, расположенных на той же печатайлл 1 с 10 на выбранном расстоянии от с;,1 дэюцих модулей 4, также оптимизирогц цц круговой поляризации, усилению и ,"И, э, :, ой полосе частот,,;,1 я цй сигнал поступает в приемныйъ; 1,;. с.-. сягций из многоканального сум 35 40 45 50 55 матора и малошумящего усилителя. Приемный блок 1 (главным образом его входные элементы) размещен под соответствующими модулями 6 в непосредственной близости (на расстоянии, значительно меньшем Лр/4) от печатной платы 10, что способствует уменьшению потерь и наведенных паразитных токов в подводящих фидерах.Экспериментально установлено (см,фиг.4), что в приемопередающей станции обеспечивается высокая развязка между приемным и передающим каналами в полосе рабочих частот как на длине волны Ьв режиме передвчи (кривая 11), так и на длине волны Л 2(кривая 12),Таким образом, противоположное направление вращения круговой поляризации и уменьшение помех эа счет наведенных токов в фидерных линиях позволили обеспечить необходимую развязку и электромагнитную совместимость приемного и передающего каналов, т,е, надежную связь в дуплексном режиме при минимальных габаритах и массе приемопередающей стэнции.Кроме того, высокая развязка между приемным и передающим каналами на длине волны Л 1 позволяет обеспечить защиту входных элементов приемного блока от перегрузок при работе посторонних внешних устройств вблизи приемопередающей станции, что также повышает ее надежность.Формула и зоб рете н и я 1. Приемопередающая станция, содержащая приемный и передающий блоки, размещенные в проводящем корпусе, и антенную систему, установленную на верхней стенке проводящего корпуса и присоединенную к приемному и передающему блокам соответствующими фидерами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что антенная система выполнена в виде микрополосковой антенной решетки на печатной плате, образующей верхнюю стенку проводящего корпуса и состоящей из передающих модулей с круговой поляризацией излучения, каждый иэ которых содержит четыре микро- полосковых излучателя (МП) с длиной волны Л 1, соединенных отрезками линий передачи с первым фидером, и приемных модулей с круговой поляризацией излучения с противоположным направлением вращения, каждый иэ которых содержит четыре микрополосковых излучателя (МПИ) с длиной волны Л 2, соединенных отрезками линии передачи с вторым фидером, при этом передающие модули расположены вдоль оси Х, параллельной одной иэ сторон печатной платы, с интервалом (1,0-1,3) Л;р, гдеЙр=( Ь +Й)/2, а приемные модули размещены в узлах прямоугольной сетки с интервалом (1.26 - 1.51) 4 Р вдоль оси Х и интервалом (1,5-1.71) Я,р вдоль оси У, а расстояние между соседними приемными и передающими модулями равно (1,3-1,71) Лея, причем входные элементы приемного и передающего блоков установлены под соответствующими модулями на расстоянии б. меньшем Мр /4 от плоскости печатной платы,2. Станция по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что МПИ передающих модулей вместе с присоединенными к ним отрезками линий передачи развернуты на 180 в плоскости, перпендикулярной плоскости печатной платы, относительно МПИ приемных модулей. 3. Станция по пп.1 и 2. о т л и ч а ющ а я с я тем, что МПИ передающих модулейвместе с присоединенными к ним отрезками линий передачи развернуты на 90 про 5 тив часовой стрелки в плоскости печатнойплаты относительно МПИ приемных модулей.4. Станция по пп.1-3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что МПИ выполнены в форме квад 10 ратов со срезанными вершинами углов наодной из диагоналей и соединенных отрезками несимметричных полосковых линий,причем разность длин отрезков несимметричных полосковых линий, считая от точек15 их присоединения к парам МПИ до точекприсоединения к соответствующему фидеру, не менее 5/4 соответствующей длиныволны,2000635 Составитель А. КопыловТехред М,Моргентал Коррек Юско тор А. Купряков Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аз 308 оизводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101