Устройство для моделирования многолучевого радиоканала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстнческнхРеспублик н 11 983723(22) Заявлено 17. 07. 81 (21) 3317935/18-24с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 2 М 232Бюллетень М 47Дата опубликования описания 23, 12,82 РЧ М. Ка.з С Об С 7/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЗИ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГЦЛУЧЕВОГО РАДИОКАНАЛА Изобретение относится к радиосвязи, в частности к устройствам, моделирующим среду при дальнем тропосферном распространении ультракоротких радиоволн (Д ТР УКВ), и может быть использовано в лабораторных условиях при исследовании систем тропосферной. радиорелейной связи и систем определения.местоположения излучающих объектов. Известны имитаторы тропосферного канала связи, также как и имитаторы многолучевых каналов, состоящие из нескольких параллельно включенных каналов, имитирующих работу парциальных лучей, соответствующих отдельным птям распространения. Для моделирования замираний в каналах используются фазовый и амплитудный модуляторы, управляемые различным образом построенными генераторами случайных процессов 13 и 123.Наиболее близким по технической и физической сущности к изобретению является имитатор тропосферного канала, состоящий из К параллельно включенных каналов, выходы которых соединены с сумматором. Каждый из Кидентичных каналов состоит из последовательно включенных линий эадержки, частотно-селективного модуля" тора и регулируемого аттенюатора, причем второй вхоц модулятора соединен с выходом генератора псевдослучайных сигналов, При этом один иэ К каналов имеет в своем составе только регулируемый аттенюатор. Данный имитатор тропосферного радиоканала позволяет моделировать не только реле" евское распределение, но и любое другое в пределах Гауссовой теории 13).Однако известный имитатор обладает рядом недостатков, которые не позволяют моделировать многие уЧловия распространения радиоволн, встречающиеся на реальных трассах, Физическая модель тропосферного канала, положенная в основу построения данного имитатора предполагает, что регулярный сигнал, моделируемый каналом без мо" дулятора и беэ линии задержки, образуется только эа счет отражения радио" волн от тропосферной неоднородности, расположенной в плоскости большого круга (задержка равна нулю). В реальных условиях под действием ветров происходит дрейФ неоднородностей,что существенным образом влияет на статистику сигнала. Кроме того, возможное вращение антенны источника пере.излучения приведет к изменению в пространстве положения объема переизлучения, образованного пересечением диаграммы направленности приемной и передающей антенн, являясь таким об разом еще, одной причиной изменения статистических свойств принимаемого, сигнала, Данный имитатор не учитыва" ет этих явленйй. Известно, что статистические свойства сигнала при ДТР УКВ существенным образом зависят от параметров приемной и передающей антени. Моделировать влияние параметровантенн известный имитатор также не позволяет. Кроме того, он не позволяет моделировать и корреляционные характеристики при разнесенном по пространству или углу приеме,Таким образом, Функциональныевозможности укаэанного имитатора зна; 10 5 чительно ограничены.20Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей устройства для моделирования за счет моделирования состояния и изменения среды распространения и положения.приемной и передающей антенн .Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования многолучевого радиоканала, содержащее К каналов, информационные входы которых объединены и являются входами устройства, и сумматор, выход которого является одним из выходов устройства, а каждый канал содержит генератор псевдослучайного сигнала и последовательно соединенные элемент З 5 задержки, .частотно-селективный модулятор, другой вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайного сигнала, и регулируемый аттенюатор;45 прямительных диодов, генератор прямо" угольных импульсов, регистр сдвигаи К регулируемых аттенюаторов, а вкаждый канал введены управляемый аттенюатор, усилитель с,регулируемым коэффициентом усиления, сумматор и группа регулируемых аттенюаторов, причем информационный вход управляемого аттенюатора является информационным входом канала, информацион. ный вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к выходу элемента задержки, а выход " к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом ре:,гулируемого аттенюатора, выход сумматора соединен с входами регулируемых аттенюаторов группы, выход 1-го аттенюатора группы (11, М)-го канала ( 1, К) подключен к -му входу 1 "го сумматори выходы которыхявляются выходами устройства выходгенератора прямоугольных импульсовсоединен с входом регистра сдвига,дополнительно введены (И) сумматоров, генератор синусоидального напряжения, группа фазовращателей, К выразрядные выходы которого через соответствующие регулируемые аттенюаторыподключены к управляющим входам усилителей с регулируемым коэффициентомУсиления соответственно, Фаэовращатели группы соединены последовательно,выправляющий вход управляемого атте.нюатора в-го канала (в1, К)через выпрямительный диод соединенс выходом в-го Фазовращателя группы,а управляющий вход управляемого аттенюатора К-го канала через выпрямительный диод соединен с выходомгенератора синусоидальных колебанийи входом первого фазовращателя группы,На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на Фиг. 2эпюры управляющих напряжений К управляемых аттенюаторов; на Фиг. 3эпюры напряжений соответственно навыходе генератора прямоугольных импульсов и на управляющих входах усилителей с регулируемым усилением.Устройство содержит генератор 1 .синусоидального напряжения,группуфазовращателей 2, регулируемые аттенюаторы 3, генератор 4 прямоугольныхимпульсов, регистр 5 сдвига, управляемые аттенюаторы б, элементы 7 задержки, генератор 8 псевдослучайного сигнала, частотно-селективный модулятор 9, усилители 10 с регулируемым усилением, регулируемый аттенюатор 11, сумматор 12, регулируемыеаттенюаторы 13, сумматоры 14,.Устройство для моделирования многолучевого радиоканала работает сле"дующим образом,Входной сигнал, поступающий навходной зажим, делится равномернона К каналов и подается на вход управляемого аттенюатора б в каждомканале. При этом затухание этих аттенюаторов обратно пропорционально управляющему напряжению. Управляющеенапряжение через диоды, отсекающиеего отрицательные полуволйы, поступает с выходов последовательно соединенных низкочастотного синусоидального генератора 1 и (К) Фазовращателей 2, При этом Формой напряжения,генерируемого генератором 1, моделируется диаграмма направленности передающей антенны. При использованиисинусоидального генератора имитируется диаграмма направленности, описыва"емая выражением0 при прочих 8ЕИ)=где 6 - текущий угол,ц - коэффициент пропорциональности.Моделирование вращения передаюцей антенны осуществляется фазовращате5 983723 6модулятора 9 поступает на регулируемый аттенюатор 11, с помощью которого моделируются направленные свойства рассеянного поля при ДТР УКВ, его угловой энергетический спектр. Величину вносимого затухания, необходимого для моделирования углового энергетического спектра рассеяния для К-го канала, можно найти по Фор- муле лями 2, в которых управляющее напря жение сдвигается на. угол, определяемый числом К парциальнйх каналов.При этом период вращения передающей антенны определяется частотой гене,ратора 1.5С выхода управляемого аттенюатора 6 сигнал поступает на элемент 7 задержки, который моделирует различие путей распространения сигнала (пар циальных лучей) от точки передачи до точки приема. Величина задержки в К-ом канале определяется выражением Ы,Ч = 5,9 -ккЪОЯгде Фо 5 - ширина углового энергети" ческого спектра объема рассеяния.Ветвь, моделирующая отражение, состоит из усилителя с регулируемым усилением 10, коэффициент передачи которого в каждом канале задается регулируемыми аттенюаторами 3. Моделирование отраженного сигнала основано на том, что если на вход линии связи поступает сигнал вида А(1) соя (2 Я 3 ф+ + ф (1), то отклик на этот сигнал появится лишь в том парциальном кана 1 ле имитатора, которому соответствует угловое положение центра переизлучения отражающей неоднородности енот а именно в канале, где ов= с , Это обусловлено, тем, что в тропосфере отражение от слоистых неоднородностей диэлектрической проницаемости с размерами, превышающими величину первой зоны Френеля в первом приближении, происходит по законам геометрической оптики.Задержка К- дй сигнала в ветви отражения задается общей для канала линией 7 задержки,к с р д, +Ы ЭкйгдеР - расстояние между точками приема и передачик о - текущий угол соответствукющей К-му парциальному лучу;б - эквивалентный радиус Земли, эквС - скорость распространениярадиоволн. 25 Канал, взятый за эквивалент плоскости отсчета углов, имеет дй = 0После задержки сигнал поступает на две параллельные ветви канала, одна из которых (блоки 8, 9 и 11) имитирует распространение радиоволн за счет. рассеяния на мелкомасштабных неоднородностях, а другая (блок 10) распространение за счет отражения от крупномасштабных неоднородностей диэлектрической проницаемости тропосферй. Моделирование рассеяния основано на том факте, что если на вход тропосферного (релеевского) канала поступает колебание вида А(1) соз 2 3 Евй + Ф (1,то на выходе. тропосферного канала искаженный замираниями сигнал может быть представлен в виде Управляющий вход усилителя 10 с регулируемым усилителем связан .через аттенюатор 3 с одним из выходов регистра 5 сдвига, что позволяет моделировать процесс изменения энергетических соотношений между рассеянным и отраженным сигналом, являющийся одной нз причин нестационарного характера сигнала, Прн этом наличие отражающей неоднородности в том или ином канале определяется состоянием триггеров регистра 5 сдвига и может устанавливаться по желанию исследоваС г(ЦА Я-И)соз 2 М 1+А-ндЦ+фЩ,к теля; На синхронизирующий вход регистра 5 сдвига поступают тактовые импульсы от генератора 4 прямоугольных импульсовСообразно им регистр 5 сдвига осуществляет сдвиг влево или вправо информации, записанной в нем оположении имитируемых отражающихнеоднородностей. Это позволяет имитировать реально существующее в тропосфере перемещение отражающих неод"нородностей в объеме переизлучения,в частности, под действием ветра илиархимедовых сил, Эпюры управляющихнапряжений на входе аттенюаторов 3(Фиг. 3) поясняют процесс имитации т.е представляет собой сумму сигналов с различным запаздыванием, каждый 5 риз которых модулирован по амплитудеи Фазе Функциями тк( 1) ифк(1), Поэтому в К-ом модуляторе 9 осуществляетсяперемножение задержанного сигнала,предварительно разложенного на 4 квад ратурные составляющие, и псевдослучайных шумовых процессов, В качестве ис-:.точниковшумовых процессов используется генератор 8 псевдослучайного сигнала, на выходе которого модулирующий сигнал является нормальным стационарным процессом, а его ортогональные компоненты после линейногопреобразования в модуляторе имеютнулевые средние. Промодулированйыйслучайным процессом сигнал с выходом .65диод соединен с выходом генераторасинусоидальных колебаний и входомпервого фаэовращателя группы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе9837231 О1. Авторское свидетельство СССРВ 532111, кл. С Об С 7/62, 1974.2, Авторское свидетельство СССРВ 407346, кл. С 06 С 7/48, 1971.3, Труды НИИР, 1978, Ю 1, с. 455 (прототип).983723 Составитель В. Фукаловор Н. Лазаренко Техред Ж.Кастелевич . Корректор ЛфВокцан,Ред филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4. аз 9927/59 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного , по делам изобретений 113 О 35, Москва, Ж, Рау ПодписноССР д. 4/5 омитета Соткрнтийкая наб.,