Система передачи информации с частотным разнесением сигналов

Система передачи информации с частотным разнесением сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиопередатчиках радиорелейной и тропосферной связи, в системе передачи сигналов, разнесенных по частоте.

Известно устройство для передачи информации по двум параллельным каналам, содержащее опорный генератор, умножитель, смеситель, управляемый генератор, усилители мощности, фазовый детектор, первый усилитель, блок памяти, модулятор, формирователь сигнала управления, фазовый детектор, второй усилитель, фильтр, управляющий элемент. Управляемый генератор и дифференцирующий элемент (авторское свидетельство СССР №938417, кл. H04B 7/12, 1982 г., опубл. 23.06.1982 г., бюл. №23).

Недостатком известного устройства является низкая защищенность передаваемой информации от различного рода помех.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является передающее устройство синхронных сигналов с частотным разнесением, содержащее два канала, каждый из которых состоит из умножителя, полосового фильтра, смесителя и буферного усилителя; кроме того, задающий генератор, частотный модулятор, сумматор, преобразователь, узкополосный фильтр, блок сдвига частоты (авторское свидетельство СССР №678688, кл. H04B 7/12, 1979 г., опубл. 05.08.1979 г., бюл. №29 (прототип)).

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость передачи информации при одновременных замираниях сигналов в разнесенных каналах, что приводит к ошибочному восстановлению (детектированию) исходной информации на приемной стороне.

Технический результат - повышение помехоустойчивости к замираниям сигналов путем передачи в соседних частотных диапазонах сигналов с амплитудами, пропорциональными амплитудам первой и второй гармоник выходного тока модулятора, с дальнейшим восстановлением исходной информации по отношению огибающих амплитуд переданных сигналов.

Данный технический результат достигается тем, что в систему передачи информации с частотным разнесением сигналов, содержащую задающий генератор, первый полосовой фильтр, последовательно соединенные второй полосовой фильтр и смеситель, вспомогательный генератор и два буферных усилителя, согласно изобретению введены последовательно соединенные источник сообщения и модулятор, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, выход модулятора подключен к входам первого и второго полосовых фильтров, третий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход третьего полосового фильтра подключен ко входу второго усилителя, линия связи, вход которой подключен к выходам двух усилителей, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу линии связи, первый амплитудный детектор, делитель напряжения, пятый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу линии связи, второй амплитудный детектор, выход которого подключен ко второму делителю напряжения.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемой системы.

Система передачи информации с частотным разнесением сигналов содержит источник 1 сообщения, модулятор 2, задающий генератор 3, первый полосовой фильтр 4, первый буферный усилитель 5, второй полосовой фильтр 6, смеситель 7, вспомогательный генератор 8, третий полосовой фильтр 9, второй буферный усилитель 10, линию 11 связи, четвертый полосовой фильтр 12, пятый полосовой фильтр 13, первый амплитудный детектор 14, второй амплитудный детектор 15 и делитель 16 напряжения.

На фиг.2 представлена зависимость коэффициентов косинусоидального разложения выходного тока (коэффициентов Берга) α_К от угла отсечки θ (Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей - М., Радио и связь, 1982 г.). Здесь α_К=I_mk/I_max, где I_mk - амплитуда косинусоидального импульса выходного тока.

На фиг.3 представлены спектры колебаний на выходах отдельных блоков системы передачи информации.

Система передачи информации работает следующим образом.

Первичный информационный (модулирующий) сигнал с шириной спектра ΔΩ=Ω_В-Ω_H поступает с выхода источника 1 сообщения на первый вход модулятора 2, на второй вход которого подается высокочастотное несущее колебание с выхода задающего генератора 3. Спектр выходного сигнала модулятора 2, содержащего нелинейный элемент, имеет высшие гармоники несущего колебания ω_Н,2ω_Н,3ω_Н,… и комбинационные колебания с частотами kω_H±nΔΩ, где k,n=1,2,3,… - целые числа. Амплитуды гармоник несущего колебания зависят от угла отсечки θ выходного тока модулятора 2, содержащего нелинейный элемент, и могут быть легко определены через коэффициенты α_к разложения косинусоидального импульса (коэффициенты Берга). Амплитуды боковых полос модулированного колебания, расположенные на частотах kω_H±nΔΩ, зависят от амплитуды высшей гармоники на соответствующей частоте kω_H, являющейся несущей частотой для данных боковых полос. Следовательно, амплитуды боковых полос на частотах kω_H±ΔΩ пропорциональны соответствующим коэффициентам Берга α_k, зависящим от угла отсечки θ выходного тока модулятора 2, определяемого амплитудой модулирующего колебания U_Ω(t). При этом режим работы модулятора 2 выбирается таким, чтобы угол отсечки выходного тока изменялся в пределах 90°<θ<120°.

Модулированное колебание с выхода модулятора 2 поступает на входы 1-го и 2-го полосового фильтра, а после первого полосового фильтра - на первый буферный усилитель. В первом полосовом фильтре 4 выделяется боковая полоса на частоте ω_H+ΔΩ с амплитудой, пропорциональной коэффициенту α₁, которая усиливается в первом буферном усилителе 5.

Второй полосовой фильтр 6 выделяет боковую полосу на частоте 2ω_H+ΔΩ с амплитудой, пропорциональной амплитуде второй гармоники выходного тока модулятора 2, а следовательно, коэффициенту α₂.

Выделенный во втором полосовом фильтре сигнал поступает на первый вход смесителя 7, на второй вход которого подается гетеродинное колебание с выхода вспомогательного генератора 8.

Гетеродинная частота генератора 8 выбирается такой, чтобы обеспечить трансформацию спектра модулированного сигнала с диапазона 2ω_H+ΔΩ в полосу частот, соседнюю со спектром ω_H+ΔΩ сигнала, выделенного первым полосовым фильтром 4. Третий полосовой фильтр 9, подключенный к выходу смесителя 7, выделяет модулированный сигнал в полосе ω_H-ΔΩ, который затем подается на вход второго буферного усилителя 10.

Обязательным условием является выполнение равенства коэффициента усиления первого буферного усилителя 5 и коэффициента передачи тракта: смеситель 7 - фильтр 9 - усилитель 10, которое обеспечивает пропорциональность амплитуд сигналов на выходах усилителей 5 и 10 соответствующим коэффициентам Берга α₁ и α₂.

С выходов буферных усилителей 5 и 10 сигналы поступают в линию 11 связи, где претерпевают одинаковые затухания, поскольку расположены в соседних областях частот. С выхода линии связи сигналы поступают в приемный тракт на входы четвертого и пятого полосовых фильтров 12 и 13, настроенных на выделение частот в спектре ω_H+ΔΩ и ω_H-ΔΩ. Выходные сигналы полосовых фильтров 12, 13 поступают на входы соответственно первого и второго амплитудных детекторов 14 и 15, предназначенных для определения огибающих амплитуд сигналов. Выходы амплитудных детекторов 14 и 15 подключены к соответствующим входам делителя 16 напряжения, предназначенного для нахождения отношения огибающих амплитуд сигналов, переданных по линии связи в полосе частот ω_H+ΔΩ и ω_H-ΔΩ, которые пропорциональны амплитудам соответственно первой и второй гармонических составляющих выходного тока модулятора 2. Но так как отношение амплитуд гармоник выходного тока

определяется только углом отсечки θ выходного тока в любой момент времени, то напряжение на выходе делителя 16 также будет определяться углом отсечки θ, а следовательно, первичным модулирующим напряжением U_Ω(t) на выходе источника 1 сообщения.

Поскольку спектры передаваемых сигналов находятся в соседних областях частот, то при прохождении по линии 11 связи данные сигналы будут подвержены одним и тем же затуханиям, то есть коэффициенты затухания сигналов в любой момент времени будут равны. Но так как исходный модулирующий сигнал восстанавливается как отношение огибающих амплитуд сигналов, то коэффициенты затухания в числителе и знаменателе данного отношения сокращаются. Следовательно, предлагаемая система передачи информации позволяет повысить помехоустойчивость к замираниям сигнала в линии связи.

Система передачи информации с частотным разнесением сигналов, содержащая последовательно соединенные источник информационного модулирующего сигнала и модулятор, задающий генератор, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, смеситель, вспомогательный генератор, третий полосовой фильтр, первый и второй буферные усилители, линию связи, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, первый амплитудный детектор и делитель напряжения, последовательно соединенные пятый полосовой фильтр и второй амплитудный детектор, при этом второй вход модулятора подключен к выходу задающего генератора, выход модулятора подключен к входам первого и второго полосовых фильтров, к выходу второго полосового фильтра подключен первый вход смесителя, второй вход которого соединен с выходом вспомогательного генератора, вход третьего полосового фильтра подключен к выходу смесителя, выходы первого и третьего полосовых фильтров соединены с выходами соответственно первого и второго буферных усилителей, вход линии связи подключен к выходам первого и второго буферных усилителей, вход четвертого полосового фильтра и вход пятого полосового фильтра подключены к выходу линии связи, вход второго амплитудного детектора подключен к второму входу делителя напряжения, при этом первый полосовой фильтр выделяет сигнал с полосой частот от ω_н до ω_н+ΔΩ, где ω_н - несущая частота, a ΔΩ - ширина спектра информационного модулирующего сигнала, второй полосовой фильтр выделяет сигнал с полосой частот от 2ω_н до 2ω_н+ΔΩ, третий полосовой фильтр выделяет сигнал с полосой частот от ω_н-ΔΩ до ω_н, четвертый полосовой фильтр выделяет сигнал с полосой частот от ω_н до ω_н+ΔΩ, а пятый полосовой фильтр выделяет сигнал с полосой частот от ω_н-ΔΩ до ω_н, частота вспомогательного генератора выбирается такой, чтобы обеспечить трансформацию спектра модулированного сигнала с диапазона частот от 2ω_н до 2ω_н+ΔΩ в диапазон частот от ω_н-ΔΩ до ω_н.