автоматизированная приемопередающая система коротковолновой связи

Формула изобретения

Автоматизированная приемопередающая система коротковолновой связи, содержащая приемный радиоцентр, содержащий N приемных трактов, коммутатор, выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемопередатчика аппаратуры беспроводного доступа (АБД), формирователь сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора, а также передающий радиоцентр, содержащий четыре передающих тракта и приемопередатчик АБД, приемный радиоцентр и передающий радиоцентр соединены между собой посредством линии беспроводного доступа, отличающаяся тем, что в приемный радиоцентр введены приемная антенно-фидерная система, состоящая из N антенных элементов, размещенных соответствующим образом на местности, выходы которых подключены к входам соответствующих N устройств согласования и распределения высокочастотных сигналов (УСР), каждое из которых состоит из блока распределения, вход которого является входом УСР, и блока фильтрации, входы которого соединены с соответствующими выходами блока распределения, а выходы блока фильтрации, являющиеся выходами УСР, соединены с входами соответствующего приемного тракта, блок формирования диаграмм направленностей (БФДН), блок KB модемов, аппаратура определения координат местоположения и меток точного времени, пульт дистанционного управления, входы-выходы которого соединены через линию связи с соответствующими выходами-входами коммутатора, дополнительные выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами БФДН, входами-выходами блока KB модемов, входами-выходами аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени, входами-выходами каждого приемного тракта, а также блок опорных сигналов (БОС), выход которого объединен с тактовыми входами приемных трактов, а управляющий вход-выход БОС соединен с другим дополнительным выходом-входом коммутатора, антенна АБД, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемопередатчика АБД, при этом в передающий радиоцентр введены антенна АБД, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемопередатчика АБД, коммутатор передающего радиоцентра, первые выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемопередатчика АБД, вторые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами первого передающего тракта, третьи выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами второго передающего тракта, четвертые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами третьего передающего тракта, пятые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами четвертого передающего тракта, шестые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими управляющими входами-выходами блока сложения и коммутации высокочастотных сигналов (БСК), а также передающая антенно-фидерная система, входы которой соединены с соответствующими высокочастотными выходами БСК, первые высокочастотные входы-выходы которого соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами первого передающего тракта, вторые высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами второго передающего тракта, третьи высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами третьего передающего тракта, четвертые высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами четвертого передающего тракта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в сетях радиосвязи широкого применения, в частности, в ведомственных радиосетях коротковолновой (KB) радиосвязи стационарного и мобильного базирования.

Известны автоматизированные системы KB связи с пространственно разнесенными многотрактовыми приемными и передающими радиоцентрами, реализующие различные режимы радиосвязи [1], [2], в которых управление радиоцентрами, входящими в состав системы связи, осуществляется в совмещенном варианте (т.е. приемный радиоцентр и узел управления системой территориально объединены) или в раздельном варианте посредством линий внутриузловой связи (ВУС).

Недостатками этих автоматизированных систем связи являются:

- необходимость использования больших площадей для размещения комплектов KB приемных антенн средней и высокой эффективности типа ВГДША, БС, БС-2 [1] и др., обеспечивающих в диапазоне рабочих частот взаимодействие приемного радиоцентра с радиоабонентами на радиотрассах различных азимутальных направлений и различных протяженностей;

- снижение помехоустойчивости приема сигналов из-за применения аппаратуры коллективного использования приемных антенн с широкополосными антенными усилителями, служащих для компенсации затухания сигнала в многоканальных распределяющих и коммутирующих устройствах [2];

- энергетические потери в KB радиолиниях из-за расходящегося характера процессов изменения угла возвышения биссектрис диаграмм направленностей большинства типов приемных антенн высокой эффективности и необходимого угла возвышения радиолуча, падающего на отражающий слой ионосферы, при изменении значения оптимальной рабочей частоты (ОРЧ) в условиях изменяющихся геофизических условий [3];

- отсутствует возможность оптимального использования мощностей излучения передающего радиоцентра для повышения надежности связи с радиоабонентами из-за использования в составе передающего радиоцентра KB передатчиков различной мощности излучения (в том числе мощных ламповых передатчиков с низкими показателями надежности), предназначенных для работы с радиоабонентами на трассах соответствующей протяженности, без возможности суммирования мощностей отдельных передатчиков для повышения энергетики радиолинии при ухудшении качества канала KB радиосвязи.

Из известных автоматизированных приемо-передающих систем коротковолновой связи наиболее близким по сущности решаемых задач и большинству совпадающих существенных признаков является автоматизированная приемо-передающая система коротковолновой связи [4], содержащая приемный радиоцентр, содержащий N приемных трактов, коммутатор, выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемопередатчика аппаратуры беспроводного доступа (АБД), формирователь сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора, а также передающий радиоцентр, содержащий коротковолновые передающие тракты и приемопередатчик АБД, приемный радиоцентр и передающий радиоцентр соединены между собой посредством линии беспроводного доступа. Кроме того, автоматизированная приемо-передающая система KB связи содержит первую и вторую станции управления, связанные друг с другом посредством линии беспроводного доступа, причем приемный радиоцентр связан с первой станцией управления по проводным линиям связи, а передающий радиоцентр связан со второй станцией управления по проводным линиям связи.

Недостатками описанной выше автоматизированной приемо-передающей системы коротковолновой связи являются:

- все недостатки, присущие вышеописанным автоматизированным приемо-передающим системам коротковолновой связи [1], [2];

- использование в составе приемного радиоцентра и передающего радиоцентра, входящих в состав системы связи, двух разнесенных на местности станций управления, что существенно усложняет систему связи в целом, причем каждая станция управления требует дополнительного обслуживающего персонала - радистов-операторов, а также дополнительных трудозатрат по проведению регламентных работ при обслуживании комплекса аппаратуры каждой станции. Это приводит к существенному увеличению цены автоматизированной приемо-передающей системы коротковолновой связи как при ее выпуске на заводе-изготовителе, так и увеличению финансовых затрат при ее обслуживании на месте эксплуатации. Для случая мобильного варианта исполнения такой автоматизированной приемо-передающей системы коротковолновой связи обслуживающий персонал и финансовые затраты еще более возрастут - потребуются два дополнительных водителя автомобильной техники (например, двух автомобилей с кузовами-фургонами), добавятся расходы на горюче-смазочные материалы и обслуживание автомобильной техники.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, - автоматизированная приемо-передающая система коротковолновой связи (далее - KB АППСС), являются:

- сокращение площади и времени развертывания KB АППСС (в случае мобильного варианта исполнения KB АППСС);

- повышение помехоустойчивости приема сигналов и повышение надежности передачи сигналов радиокорреспондентам;

- сокращение обслуживающего персонала KB АППСС и сокращение финансовых затрат при ее изготовлении и обслуживании на месте эксплуатации.

Решение поставленных задач достигается тем, что в автоматизированную приемо-передающую систему коротковолновой связи - KB АППСС, содержащую приемный радиоцентр, содержащий N приемных трактов, коммутатор, выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемопередатчика аппаратуры беспроводного доступа (АБД), формирователь сигналов управления, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора, а также передающий радиоцентр, содержащий коротковолновые передающие тракты и приемопередатчик АБД, приемный радиоцентр и передающий радиоцентр соединены между собой линией беспроводного доступа, отличающаяся тем, что в приемный радиоцентр введены приемная антенно-фидерная система, состоящая из N антенных элементов, размещенных соответствующим образом на местности, выходы которых подключены к входам соответствующих N устройств согласования и распределения высокочастотных сигналов (УСР), каждое из которых состоит из блока распределения, вход которого является входом УСР, и блока фильтрации, входы которого соединены с соответствующими выходами блока распределения, а выходы блока фильтрации, являющиеся выходами УСР, соединены с входами соответствующего приемного тракта, блок формирования диаграмм направленностей (БФДН), блок KB модемов, аппаратура определения координат местоположения и меток точного времени, пульт дистанционного управления, входы-выходы которого соединены через линию связи с соответствующими выходами-входами коммутатора, дополнительные выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами БФДН, входами-выходами KB модемов, входами-выходами аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени, входами-выходами каждого приемного тракта, а также блок опорных сигналов (БОС), выход которого объединен с тактовыми входами приемных трактов, а управляющий вход-выход БОС соединен с другим дополнительным выходом-входом коммутатора, антенна АБД, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемо-передатчика АБД, при этом в передающий радиоцентр введены антенна АБД, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемопередатчика АБД, коммутатор передающего радиоцентра, первые выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемопередатчика АБД, вторые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами первого передающего тракта, третьи выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами второго передающего тракта, четвертые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами третьего передающего тракта, пятые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими входами-выходами четвертого передающего тракта, шестые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра соединены с соответствующими управляющими входами-выходами блока сложения и коммутации высокочастотных сигналов (БСК), а также передающая антенно-фидерная система, входы которой соединены с соответствующими высокочастотными выходами БСК, первые высокочастотные входы-выходы которого соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами первого передающего тракта, вторые высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами второго передающего тракта, третьи высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами третьего передающего тракта, четвертые высокочастотные входы-выходы БСК соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами четвертого передающего тракта.

На фиг.1 представлена схема электрическая структурная автоматизированной приемо-передающей системы коротковолновой связи, содержащей приемный радиоцентр 1, содержащий N приемных трактов 2₁, , 2_N, коммутатор 3, выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемо-передатчика аппаратуры беспроводного доступа (АБД) 4, формирователь сигналов управления 5, входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами коммутатора 3, а также передающий радиоцентр 6, содержащий четыре коротковолновых передающих тракта 7₁, , 7₄ и приемо-передатчик АБД 4₁, приемный радиоцентр 1 и передающий радиоцентр 6 соединены между собой посредством линии беспроводного доступа, в приемный радиоцентр 1 введены приемная антенно-фидерная система 8, состоящая из N антенных элементов (АЭ) 8₁, ,8_N, размещенных соответствующим образом на местности, выходы которых подключены к входам соответствующих N устройств согласования и распределения высокочастотных сигналов (УСР) 9₁, , 9_N, каждое из которых состоит из блока распределения 10, вход которого является входом УСР, и блока фильтрации 11, входы которого соединены с соответствующими выходами блока распределения 10, а выходы блока фильтрации 11, являющиеся выходами УCP 9 ₁, , 9_N, соединены с входами соответствующего приемного тракта 2₁, , 2_N, блок формирования диаграмм направленностей (БФДН) 12, блок KB модемов 13, аппаратура определения координат местоположения и меток точного времени 14, пульт дистанционного управления 15, входы-выходы которого соединены через линию связи 16 с соответствующими выходами-входами коммутатора 3, дополнительные выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами БФДН 12, входами-выходами KB модемов 13, входами-выходами аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени 14, входами-выходами каждого приемного тракта 2₁, , 2_N, а также блок опорных сигналов (БОС) 17, выход которого объединен с тактовыми входами приемных трактов 2₁, , 2_N, а управляющий вход-выход БОС 17 соединен с другим дополнительным выходом-входом коммутатора 3, антенна АБД 18, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемопередатчика АБД 4, при этом в передающий радиоцентр 6 введены антенна АБД 18₁, вход-выход которой соединен с выходом-входом приемопередатчика АБД 4₁, коммутатор передающего радиоцентра 3₁, первые выходы-входы которого соединены с соответствующими входами-выходами приемо-передатчика АБД 4₁, вторые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра 3₁ соединены с соответствующими входами-выходами первого передающего тракта 7₂, третьи выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра 3₁ соединены с соответствующими входами-выходами второго передающего тракта 7₁, четвертые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра 3₁ соединены с соответствующими входами-выходами третьего передающего тракта 7₂, пятые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра 3₁ соединены с соответствующими входами-выходами четвертого передающего тракта 7₄, шестые выходы-входы коммутатора передающего радиоцентра 3₁ соединены с соответствующими управляющими входами-выходами блока сложения и коммутации высокочастотных сигналов (БСК) 19, а также передающая антенно-фидерная система 20, входы которой соединены с соответствующими высокочастотными выходами БСК 19, первые высокочастотные входы-выходы которого соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами первого передающего тракта 7₁, вторые высокочастотные входы-выходы БСК 19 соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами второго передающего тракта 7₂, третьи высокочастотные входы-выходы БСК 19 соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами третьего передающего тракта 7₃, четвертые высокочастотные входы-выходы БСК 19 соединены с соответствующими высокочастотными выходами-входами четвертого передающего тракта 7₄.

В зависимости от решаемой задачи и условий эксплуатации блок фильтрации 11 каждого УСР 9₁, , 9_N из состава приемного радиоцентра 1 может быть выполнен в виде К узкополосных фильтров [5], или в виде L широкополосных фильтров с фиксированным значением полос пропускания несмежных фильтров (К>L), суммарная полоса частот которых должна перекрывать KB диапазон рабочих частот. При этом все К или L фильтров, перекрывающих KB диапазон рабочих частот, объединяются в несколько подгрупп, что обеспечивает минимизацию взаимного влияния параллельно соединенных полосовых фильтров в подгруппе ([6], рис.4.6, стр.64). Блоки распределения 10 обеспечивают развязку сигналов, поступающих на их входы с выходов АЭ 8₁, , 8_N, между своими выходами, соединенными с входами узкополосных фильтров (подгрупп фильтров) блоков фильтрации 11 каждого УСР 9₁, , 9_N. Величина развязки между выходами блока распределения 10 имеет значение 25 30 дБ, что обеспечивает дополнительную развязку входов узкополосных фильтров (подгрупп несмежных фильтров с фиксированными полосами пропускания) и минимизирует их взаимное влияние по входам.

Многоканальные приемные тракты 2₁, , 2_N выполнены цифровыми [7], при этом количество независимых каналов приема М каждого приемного тракта 2₁ , , 2_N определяется соответствующим количеством М цифровых преобразователей (DDC) [8], подключенных к выходам К или L аналого-цифровых преобразователей (АЦП) устройств цифровой обработки сигналов, которые подключены к соответствующим выходам К или L фильтров блока фильтрации 11 каждого УСР 9₁ , , 9_N. Величина М (М>К>L) определяет количество одновременно формируемых диаграмм направленностей (ДН), а следовательно, количество квадратурных сигналов, поступающих с выходов всех DDC каждого приемного тракта 2₁, , 2_N через локальную информационную сеть (ЛИС) на базе коммутатора 3 на вход БФДН 12. Алгоритм работы БФДН 12 и вариант его реализации рассмотрены в [8], [9].

В качестве коммутатора 3 приемного радиоцентра центра 1 и коммутатора 3₁ передающего радиоцентра 6 может использоваться коммутатор Ethernet стандарта IEEE 802.3u 1000/100 Base -TX, например, типа EDS-308-T фирмы МОХА, который обеспечивает организацию ЛИС между устройствами, подключаемыми к соответствующим его выходам-входам по интерфейсу Ethernet. При этом данные с выходов аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени 14 приемного радиоцентра 1 поступают в формирователь сигналов управления 5 под управлением его СПО по ЛИС на базе коммутатора 3, а цифровой групповой сигнал управления с выходов формирователя сигналов управления 5 по ЛИС на базе коммутатора 3 подается на блок БФДН 12.

В качестве антенных элементов 8 ₁ 8_N приемной антенно-фидерной системы 8 могут быть использованы широкополосные антенны как вертикальной поляризации [10], [11], так и горизонтальной поляризации ([12], с.264). Вариант реализации приемной антенно-фидерной системы 8 на основе комбинированных антенных элементов, обеспечивающих в KB диапазоне рабочих частот повышение динамического диапазона приемных трактов 2₁ , , 2_N, а также отсутствие дифракционных максимумов формируемых диаграмм направленностей, показан в [8].

Для обеспечения попарного сложения мощностей передающих трактов 7₁, , 7₄ необходимо выполнить условие баланса фаз и амплитуд двух складываемых ВЧ сигналов передатчиков. Попарное фазирование выходных сигналов передающих трактов 7₁ , , 7₄ осуществляется с помощью цифровых возбудителей, входящих в состав каждого из передающих трактов 7₁ , , 7₄ и работающих от единого опорного генератора. Вариант реализации такого возбудителя, обеспечивающего прямой цифровой синтез сигналов для различных видов работ (классы излучений и скорости работы в выделенной полосе частот, регулировка в необходимых пределах фазы выходного высокочастотного колебания), рассмотрен в [13].

Автоматизированная приемо-передающая система коротковолновой связи (KB АППСС) функционирует следующим образом. Заблаговременно, перед началом проведения сеансов связи с радиоабонентами, в формирователь сигналов управления 5, который представляет собой ЭВМ, под управлением пульта дистанционного управления (ПДУ) 15 через линию связи ПДУ 16 загружается специальное программное обеспечение (СПО) и вводится программа радиосвязи (время проведения сеанса, вид принимаемой и передаваемой информации - речевая, данные; скорости приема и передачи данных, классы принимаемых и излучаемых сигналов; мощности излучения сигналов в сторону радиоабонентов, тексты передаваемых радиограмм, значения параметров радиотрасс - азимуты и углы возвышения радиолучей каждой из m (m=1, 2, , М) одновременно обслуживаемых радиотрасс, их протяженности, и т.д.), например, на сутки. Кроме того, в формирователь сигналов управления 5 от аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени 14 по локальной информационной сети (ЛИС) на базе коммутатора 3 вводятся данные о координатах местоположения фазового центра антенной решетки (АР), образованной антенными элементами - АЭ (8₁, , 8_N), и координаты размещения на местности всех АЭ (8₁, , 8_N): R_i (x_i, у_i , z_i), i=1, 2 N относительно фазового центра АР. Конфигурация размещения АЭ на местности (кольцевая, линейная, плоская прямоугольная или плоская гексагональная, и т.д.) определяется исходя из требуемых характеристик АР (коэффициент направленного действия, необходимый сектор изменения положения формируемых ДН в азимутальной и угломестной плоскостях) из состава приемного радиоцентра 1.

В соответствии с программой радиосвязи формирователь сигналов управления 5 формирует для проведения каждого сеанса связи с радиоабонентом необходимые команды управления приемного радиоцентра 1 и передающего радиоцентра 6 и обеспечивает автоматизированное неоперативное управление KB АППСС путем передачи команд управления для приемного радиоцентра 1 и для передающего радиоцентра 6 по следующим маршрутам:

- формирователь сигналов управления 5 - коммутатор 3 - блок KB модемов 13 - БФДН 12 - приемные тракты 2₁, , 2_N;

- формирователь сигналов управления 5 - коммутатор 3 - приемопередатчик АБД 4 - антенна АБД 18 - антенна АБД 18₁ - приемопередатчик АБД 4 ₁ передающего радиоцентра 6 - коммутатор 3₁ передающего радиоцентра 6 - передающие тракты 7₁, , 7_N - блок сложения и коммутации высокочастотных сигналов (БСК) 19.

Под управлением СПО и введенных исходных данных в формирователе сигналов управления 5 для каждого приемного тракта 2₁, , 2_N и антенных элементов 8₁, , 8_N определяются значения управляющих сигналов (величина пространственного набега фазы Ф _i,m при формировании m-й диаграммы направленности [8, 9], значение частоты принимаемого от радиоабонента сигнала, время проведения сеанса, вид принимаемой и передаваемой информации - речевая, данные; скорости приема и передачи данных, классы принимаемых и излучаемых сигналов; мощности излучения сигналов в сторону радиоабонентов, тексты передаваемых радиограмм, значения параметров радиотрасс - азимуты и углы возвышения радиолучей каждой из m (m=1, 2, , М) одновременно обслуживаемых радиотрасс, их протяженности, и т.д.).

С учетом исходных и расчетных данных формирователь сигналов управления 5 под управлением СПО вырабатывает коды управляющих сигналов для каждых из (N·M) каналов приема сигналов из состава приемных трактов 2₁, , 2_N, БФДН 12, блока KB модемов 13, передающих трактов 7₁, , 7₄, БСК 19.

В каждом из приемных трактов 2₁, , 2_N аналоговые сигналы с выходов устройств согласования и распределения ВЧ сигналов 9₁, , 9_N поступают на сигнальные входы аналого-цифровых модулей, где преобразуются с помощью соответствующих АЦП в цифровую форму, после чего с помощью соответствующих квадратурных цифровых преобразователей (DDC) преобразуются в цифровые квадратурные сигналы [7], затем эти сигналы с выхода каждого из приемных трактов 2₁, , 2_N поступают через ЛИС на базе коммутатора 3 на БФДН 12, в котором квадратурные сигналы C_i и S_i каждого из аналого-цифровых каналов приема в соответствии с алгоритмом, рассмотренным в [8, 9], суммируются (i=1, 2 M), запоминаются и выбираются для формирования m-й диаграммы направленности. При этом суммарный сигнал, соответствующий m-й диаграмме направленности (m=1,2 M), содержит сумму N задержанных по времени выходных сигналов антенных элементов 8₁, , 8_N, что обеспечивает формирование плоского фронта электромагнитного излучения, поступающего от m-го радиоабонента. Полученные таким образом сигналы с выходов БФДН 12 поступают через ЛИС на базе коммутатора 3 на соответствующие входы блока KB модемов 13, который в соответствии с программой радиосвязи осуществляет демодуляцию и декодирование сигналов М радиоабонентов. С выхода блока KB модемов 13 цифровой групповой сигнал поступает по ЛИС на базе коммутатора 3 в ПДУ 15, представляющий собой ПЭВМ типа Notebook. Результаты обработки принимаемых сигналов могут быть отражены на экране монитора ПДУ 15 либо распечатаны на принтере, подключенном к ПДУ, либо по стандартному интерфейсу демодулированный сигнал может быть подан на оконечную аппаратуру для специального декодирования и др. Кроме того, при необходимости передачи принятой информации, например, в центр управления по KB каналу, соответствующий m-й декодированный цифровой сигнал становится модулирующим сигналом. По команде с ПДУ 15 этот сигнал передается по ЛИС в формирователь сигналов управления 5, с выхода которого сигнал модуляции, преобразованный в необходимую форму, совместно с сигналами управления поступают по ЛИС на приемопередатчик АБД 4 и излучается антенной АБД 18 в эфир. В передающем радиоцентре 6 принятый антенной АБД 18 ₁, приемопередатчиком АБД 4₁ сигнал через ЛИС на базе коммутатора 3₁ передающего радиоцентра 6 поступает в требуемый передающий тракт 7₁, , 7₄ и далее через БСК 19 излучается передающей АФС 20 в эфир.

Сигналы телефонных классов излучения после демодуляции преобразуются в блоке KB модемов 13 в выходной групповой цифровой сигнал, который по ЛИС на базе коммутатора 3 также поступает в ИДУ 15 и по телефонному интерфейсу ПДУ 15 может подаваться, например, на головные телефоны оператора, подключенные к ПДУ 15 по соответствующему интерфейсу.

Блок опорных сигналов (БОС) 17 обеспечивает синхронизацию процессов обработки принимаемых от радиоабонентов сигналов.

Оперативное управление работой связанных между собой приемного радиоцентра 1 и передающего радиоцентра 6 KB АППСС осуществляется оператором с помощью формирователя сигналов управления 5, выполненного на основе ЭВМ, и ПДУ 15. В формирователе сигналов управления 5 с помощью ПДУ 15 перед началом проведения сеансов связи устанавливается СПО, под управлением которого на мониторе ПДУ 15 (или на технологическом мониторе формирователя сигналов управления 5) может отображаться в виде таблицы план проводимых сеансов связи с указанием радиоданных и текущего состояния управляемых от формирователя сигналов управления 5 технических средств приемного радиоцентра 1 и передающего радиоцентра 6 для обеспечения контроля автоматизированного проведения текущих сеансов связи. Кроме того, СПО ПДУ 15 должно позволять оператору KB АППСС, при необходимости, корректировать записанную в формирователь сигналов управления 5 программу радиосвязи, а также формировать для передачи радиограммы с клавиатуры ПДУ 15 при проведении двухсторонних сеансов связи с радиоабонентами.

Для обеспечения работы всех ЭВМ радиоузла в едином времени метки точного времени с аппаратуры определения координат местоположения и меток точного времени 14 подаются по ЛИС на базе коммутатора 3 в ПДУ 15 и в формирователь сигналов управления 5.

В передающем радиоцентре 6 передающие тракты 7₁, , 7₄ в зависимости от решаемых задач могут использоваться в различных сочетаниях, обеспечивая четыре независимых передающих тракта с мощностью выходного сигнала, например, 1000 Вт каждый. С целью повышения надежности передающего радиоцентра мощные ламповые передатчики с мощностью выходного сигнала (5 000, 10 000 и более) Вт в составе передающих трактов не используются. Требуемая мощность излучения сигнала в сторону радиоабонента на дальних трассах достигается путем попарного сложения мощностей четырех передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 KB АППСС.

При передаче радиограмм радиоабонентам формирователь сигналов управления 5 под управлением его СПО из исходного текста радиограмм (фрагмента плана связи, хранящегося в памяти ЭВМ формирователя 5) формирует цифровой групповой сигнал управления, содержащий управляющую информацию для каждого из задействованных передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 и закодированные тексты радиограмм. Этот сигнал по ЛИС на базе коммутатора 3 приемного радиоцентра 1 поступает в приемопередатчик АБД 4, с выхода которого через антенну АБД 18, свободное пространство, антенну АБД 18 ₁, приемопередатчик АБД 4₁ поступает в коммутатор 3₁ передающего радиоцентра 6 и далее по ЛИС на базе коммутатора 3₁ передающего радиоцентра 6 - на входы возбудителей из состава передающих трактов 7₁, , 7₄. Таким образом, ЛИС на базе коммутатора 3 приемного радиоцентра 1 и коммутатор 3₁ передающего радиоцентра 6 KB АППСС объединены в общую ЛИС посредством аппаратуры беспроводного доступа. В соответствии с условными номерами адресов передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6, а также номеров их передающих антенн из состава передающей антенно-фидерной системы 20, содержащихся в цифровом сигнале формирователя сигналов управления 5, будут задействованы соответствующие передающие тракты 7 ₁, , 7₄ и передающие антенны для передачи радиограмм радиоабонентам по соответствующим направлениям, определяемым азимутальным направлением имеющихся антенн. В этом случае по входному цифровому сигналу возбудители задействованных передающих трактов 7₁, , 7₄ формируют высокочастотные (ВЧ) сигналы с требуемым видом манипуляции (модуляции) и скоростями работы и управляют работой соответствующих усилителей мощности передающих трактов 7₁, , 7₄, которые усиливают сигналы до номинальной выходной мощности. Вид манипуляции (модуляции), частота ВЧ-сигнала каждого задействованного передающего тракта 7₁, , 7₄, скорости работы задаются цифровыми сигналами управления формирователя сигналов управления 5. Поддержание электрических параметров усилителя мощности каждого передающего тракта 7 ₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 при изменениях частоты излучения в пределах рабочего диапазона частот (уровень выходной мощности, уровень нелинейных комбинационных искажений в выходном сигнале и т.д.) обеспечивается собственными параметрами возбудителя и усилителя мощности, а также сигналами управления от возбудителя и сигналами обратной связи от усилителя мощности.

В том случае, когда в цифровом групповом сигнале управления формирователя сигналов управления 5 не содержится информация о необходимости сложения выходных сигналов передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6, блок сложения и коммутации высокочастотных сигналов 19 по входному сигналу управления коммутирует выходные сигналы передающих трактов 7 ₁, , 7₄ на входы соответствующих передающих антенн из состава передающей антенно-фидерной системы 20 передающего радиоцентра 6.

Если в цифровом групповом сигнале управления формирователя сигналов управления 5 содержится информация о необходимости попарного сложения мощностей передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 для увеличения мощности излучения в два раза по каким-либо двум направлениям передачи с использованием соответствующих двух передающих антенн из состава передающей антенно-фидерной системы 20, то блок сложения и коммутации высокочастотных сигналов 19 обеспечит попарную коммутацию выходных сигналов усилителей мощности соответствующих передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 и вывод суммарного сигнала на соответствующие антенны.

При необходимости сложения мощностей четырех передающих трактов 7₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6 для увеличения мощности излучения в четыре раза в блоке сложения и коммутации высокочастотных сигналов 19 по входному управляющему сигналу производится сначала попарное сложение мощностей двух из четырех передающих трактов 7₁, , 7₄ по алгоритму, аналогичному описанному выше, а затем - сложение мощностей с выходов двух сумматоров попарного сложения мощностей. В этом случае блок сложения и коммутации высокочастотных сигналов 19 обеспечит подключение к любой антенне из состава передающей антенно-фидерной системы 20 требуемой направленности по азимуту.

Реализация предлагаемого изобретения - автоматизированной приемо-передающей системы коротковолновой связи, позволит достичь следующих преимуществ по отношению к известным автоматизированным приемо-передающим системам коротковолновой связи [1], [2], [4]:

1. Вместо громоздких приемных антенн средней и высокой эффективности типа ВГДШ, БС, БС-2, [1], развертываемых на высотных стационарных мачтах (для стационарного варианта исполнения радиоузла), либо вместо антенн, например, типа V-образная с длиной каждого из четырех лучей 85 м (ЦЛ2.099.008, производства ФГУП «ОмПО«Иртыш»), развертываемых на телескопической мачте типа 5Б11(ЖЫ 4.115.078, производства АООТ «РЕЛЕРО», г.Омск) высотой 20 м (для мобильного варианта исполнения радиоузла) предлагается использовать приемную антенную решетку с цифровым формированием диаграмм направленностей на базе N малогабаритных антенных элементов 8₁, , 8_N и N приемных трактов 2₁, , 2_N, что позволит:

1.1. Повысить помехозащищенность и помехоустойчивость приема сигнала от каждого m-гo (m=1 M) радиоабонента за счет повышения энергии сигнала в точке приема путем реализации возможности управления в пространстве положением максимума каждой из М формируемых диаграмм направленностей, обеспечивая совпадение направления прихода сигнала (от m-го радиоабонента), отраженного от ионосферы, с направлением максимума формируемой m-й диаграммы направленности при различных геофизических условиях распространения ионосферных радиоволн [3].

1.2. Сократить размер площади, необходимой для развертывания приемных антенн, в 8 10 раз.

1.3. Сократить время развертывания системы связи на местности (при мобильном варианте исполнения) и сократить количество специалистов, участвующих в развертывании приемного радиоцентра 1.

1.4. Обеспечить прием сигналов от радиоабонентов с любого азимутального направления (в пределах 360° при использовании кольцевой, плоской прямоугольной или плоской гексагональной конфигураций размещения антенных элементов 8₁, , 8_N на местности) без проведения подготовительных работ перед сеансами связи по изменению ориентации полотен (лучей) приемных антенн.

2. Повысить надежность передачи сигналов радиоабонентам за счет реализации возможности попарного суммирования мощностей излучения четырех передающих трактов 7 ₁, , 7₄ передающего радиоцентра 6, обеспечивая адаптацию KB АППСС по мощности излучения в направлении любого m-го радиоабонента.

3. Обеспечить равнодоступность программно-управляемых технических средств приемного радиоцентра 1 и передающего радиоцентра 6 к формирователю сигналов управления 5, реализуемого на базе ЭВМ, функционирующей под управлением СПО, и ПДУ 15, реализованного на ПЭВМ типа Notebook, за счет реализации единой локальной информационной сети (ЛИС) KB АППСС на базе коммутатора 3 приемного радиоцентра 1 и коммутатора 3 ₁ передающего радиоцентра 6, например, коммутаторов Ethernet стандарта IEE 802.3u 1000/100 Base - ТХ, в качестве транспортной инфраструктуры. Это позволяет исключить из состава KB АППСС специально оборудованные станции управления на приемном и передающем радиоцентрах, как это предложено в [4], сократить обслуживающий персонал KB АППСС и обеспечить функционирование оборудования приемного радиоцентра 1 и передающего радиоцентра 6 KB АППСС в автоматизированном режиме при проведении сеансов связи, без участия радистов-операторов: ПДУ 15 на базе ЭВМ может быть вынесен с использованием линии связи (в том числе и линии связи, реализованной на базе беспроводного доступа) в отдельное, удаленное от приемного радиоузла 1 помещение (при стационарном варианте исполнения KB АППСС), либо в отдельный автомобиль, например, типа «Бархан-КамАЗ» или «ГАЗЕЛЬ», или палатку (при мобильном варианте исполнения KB АППСС).

Источники информации

1. Головин О.В. Декаметровая радиосвязь. - М.: Радио и связь. - 1990. - 240 с.

2. Автоматизированная радиосвязь с судами. / Под ред. К.А. Семенова. - Л.: Судостроение. - 1989. - 336 с.

3. Будяк B.C., Кисмерешкин В.П., Ворфоломеев А.А., Карасева О.В. Оценка энергетических потерь коротковолновых радиолиний. // Омский научный вестник. Серия «Приборы, машины и технологии». - 2010. - Вып. № 3 (93). - 322 с.- ISSN 1996 - 0506. - С.258-263.

4. Патент № 1785409, Россия, МПК Н04В 7/00. Система коротковолновой радиосвязи. / Авторы: В.И.Левченко, Е.А.Голубев, А.А.Безбородов и др. Приоритет от 12.07.1989.

5. Барашев А.С., Кудрявцев Г.С. Преселекторы радиоаппаратуры четвертого поколения. // Техника радиосвязи. - 1998. - Вып.4. - С.20-26.

6. Алексеев О.В., Грошев Г.А., Лавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. - М.: Радио и связь. - 1981. - 136 с.

7. Валеев М.М. Новое поколение коротковолновых радиоприемных устройств для современных комплексов связи. // Тематический сборник "Связь в Вооруженных Силах РФ - 2006". / Под общ. ред. Е.А.Карпова. - М.: Изд. ООО "Информационный мост". - 2006. - 264 с. - С.142, 143.

8. Будяк B.C., Ворфоломеев А.А., Кисмерешкин В.П. Схемы построения коротковолновых приемных многоканальных антенных систем. // Вестник Академии Военных наук. - 2009. - № 3(28). - 392 с. - Свидетельство о регистрации ПИ № 77 - 12244 от 02.04.2002 г. - С.43-46.

9. Антенны и устройства СВЧ / Под ред. Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь. - 1981. - 432 с.

10. Патент № 2226021, Россия, МКИ H01Q9/34. Антенна штыревая диапазонная мобильная. / Авторы: B.C.Будяк, Б.Г.Шадрин, М.В.Захцер и др. - Опубл. 20.03.2004 г. - Бюлл. № 8.

11. Патент № 99250, Россия, МПК H01Q 9/18. Симметричный вертикальный диапазонный излучатель. / Авторы: Ворфоломеев А.А., B.C.Будяк, О.В.Карасева. - Опубл. 10.11.2010 г. - Бюлл. № 31.

12. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Коротковолновые антенны. - М.: Радио и связь. - 1985. - 536 с.

13. Кеслер С.Х., Лузан Ю.С., Фомин В.В., Гиморин Р.В. Возбудительное устройство KB-УКВ диапазонов частот для перспективных комплексов радиосвязи. // Вестник Академии военных наук. - 2009. - № 3(28). - 392 с. - С.156, 157.