RU2623718C1 - Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel - Google Patents
Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623718C1 RU2623718C1 RU2016113890A RU2016113890A RU2623718C1 RU 2623718 C1 RU2623718 C1 RU 2623718C1 RU 2016113890 A RU2016113890 A RU 2016113890A RU 2016113890 A RU2016113890 A RU 2016113890A RU 2623718 C1 RU2623718 C1 RU 2623718C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- frequency
- input
- amplifier
- time
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый модем относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), в службе единого времени и частоты, для обмена информацией между наземными пунктами, разнесенные на большие расстояния, с использованием геостационарного ИСЗ-ретранслятора.The proposed modem relates to communication technology and can be used in radio interferometry with ultra-long bases (VLBI), in the service of a single time and frequency, for the exchange of information between ground points, spaced over long distances, using a geostationary satellite repeater.
Известны модемы и устройства синхронизации часов и сличения шкал времени (авт. свид. СССР №№591799, 614416, 920300, 1120835, 1244637, 1278800, 1840365, 1840516; патенты РФ №№2001423, 2403157, 2040035, 2177167, 2292574, 2386159, 2426167, 2528405, 2535653; патенты США №№5666330, 7327699, 8145247; патент Германии №3278943; патент Великобритании №1526467; патент ЕР №0564220 и другие).Known modems and devices for clock synchronization and comparison of time scales (ed. Certificate of the USSR No. 591799, 614416, 920300, 1120835, 1244637, 1278800, 1840365, 1840516; RF patents No. 2001423, 2403157, 2040035, 2177167, 2292574, 2386159, 2426167, 2528405, 2535653; US patent No. 56666330, 7327699, 8145247; German patent No. 3278943; UK patent No. 1526467; patent EP No. 0564220 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство синхронизации часов» (патент РФ №2001423, G04С 11/02, 1992), которое и выбрано в качестве базового объекта.Of the known devices, the closest to the proposed one is “Clock synchronization device” (RF patent No. 20041423,
Указанное устройство обеспечивает сличение шкал времени, разнесенных на большие расстояния, и основано на использовании дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор. Основное достоинство дуплексного метода связи состоит в том, что исключается длина трассы прохождения сигнала. Поэтому его точность в основном зависит от параметров ретранслятора, типа используемого сигнала и техники измерения временных интервалов.The specified device provides a comparison of time scales spaced over long distances, and is based on the use of the duplex method of communication through a geostationary satellite repeater. The main advantage of the duplex communication method is that the signal path length is eliminated. Therefore, its accuracy mainly depends on the parameters of the repeater, the type of signal used, and the technique for measuring time intervals.
В приемнике известного модема, построенного по супергетеродинной схеме, одно и то же значение первой промежуточной частоты ωпр1 может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω2 и ωз1, т.е.In the receiver of a known modem constructed according to a superheterodyne circuit, the same value of the first intermediate frequency ω pr1 can be obtained by receiving signals at two frequencies ω 2 and ω з1 , i.e.
ωпр1=ωг1-ω2 и ωпр1=ωз1-ωг1. pr1 ω = ω d1 and ω 2 -ω pr1 = ω P1 -ω r1.
Следовательно, если частоту настройки со2 принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место первый зеркальный канал прием, частота ωз1 которого отличается от частоты ω2 на 2ωпр1 и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ωг1 первого гетеродина 2 (фиг. 5).Therefore, if the tuning frequency co 2 is taken as the main receiving channel, then along with it there will be a first mirror receiving channel, the frequency ω s1 of which differs from the frequency ω 2 by 2ω pr1 and is located symmetrically (mirror) with respect to the frequency ω g1 of the first local oscillator 2 (Fig. 5).
Преобразование по первому зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу приема на частоте ω2. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость приемника.The conversion of the first mirror receiving channel occurs with the same conversion coefficient K ol as the main receiving channel at a frequency of ω 2 . Therefore, it most significantly affects the selectivity and noise immunity of the receiver.
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условияIn addition to the mirror, there are other additional (combinational) reception channels. In general terms, any Raman receive channel occurs when the condition
где ωкi - частота i-го комбинационного канала приема.where ω кi is the frequency of the i-th Raman reception channel.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты первого гетеродина малого порядка (второй, третий), так как чувствительность приемника по этим каналам близки к чувствительности основного канала приема. Так, двум комбинационным каналам при n=1 и n=2 соответствуют частоты:The most harmful combinational reception channels are those generated by the interaction of the first harmonic of the signal frequency with the frequency harmonics of the first small local oscillator (second, third), since the sensitivity of the receiver through these channels is close to the sensitivity of the main reception channel. So, two combination channels with n = 1 and n = 2 correspond to frequencies:
ωк1=2ωг1-ωпр1, ωк2=2ωг1+ωпр1,ω k1 = 2ω g1 -ω pr1 , ω k2 = 2ω g1 + ω pr1 ,
где 2ωг1 - вторая гармоника частоты первого гетеродина,where 2ω g1 is the second harmonic of the frequency of the first local oscillator,
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по первому зеркальному каналу на частоте ωз1, по первому ωк1 и второму ωк2 комбинационным каналам, приводят к снижению помехоустойчивости и достоверности передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи.The presence of false signals (interference) received via the first mirror channel at a frequency of ω s1 , along the first ω k1 and second ω k2 combination channels, lead to a decrease in noise immunity and reliability of time transmission via a satellite duplex channel.
Кроме того, положение геостационарного ИСЗ-ретранслятора на орбите не является постоянным, он периодически совершает определенные движения и контроль его положения на орбите также оказывает влияние на помехоустойчивость и достоверность передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи.In addition, the position of the geostationary AES repeater in orbit is not constant, it periodically makes certain movements and monitoring its position in orbit also affects the noise immunity and reliability of time transmission via a duplex satellite communication channel.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и автоматического измерения наклонной дальности до геостационарного ИСЗ-ретранслятора с целью контроля его положения на орбите.An object of the invention is to increase the noise immunity and reliability of time transmission via a duplex satellite communication channel by suppressing false signals (interference) received via additional channels and automatically measuring the slant range to a geostationary satellite repeater in order to control its position in orbit.
Поставленная задача решается тем, что модем сигналов передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, геостационарный ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит последовательно включенных эталон времени и частоты, второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого через переключатель соединен с первым входом выходом генератора псевдошумового сигнала, усилитель второй промежуточной частоты, второй усилитель мощности, первый дуплексер, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, первый усилитель мощности, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с первым выходом эталона времени и частоты, и усилитель первой промежуточной частоты, последовательно подключенные к второму выходу эталона времени и частоты генератор псевдошумового сигнала, второй клиппер, второй вход которого соединен с третьим выходом эталона времени и частоты, второй блок памяти и первый коррелятор, выход которого является сигнальным выходом модема, последовательно подсоединены к третьему выходу эталона времени и частоты первый клиппер и первый блок памяти, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора, при этом частоты ωг1 и ωг2 первого и второго гетеродинов разнесены на значение первой промежуточной частоты ωг1-ωг2=ωпр1, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен селектором частоты, узкополосным фильтром, первым амплитудным детектором, пороговым блоком, первым ключом, перемножителем, блоком регулируемой задержки, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором и индикатором дальности, причем к выходу первого усилителя мощности последовательно подключены селектор частоты, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, пороговый блок и первый ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого клиппера, к выходу первого блока последовательно подключены перемножитель, второй вход которого через последовательно включенные переключатель и блок регулируемой задержки соединен с первым выходом генератора псевдошумового сигнала, фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, геостационарный ИСЗ-ретранслятор выполнен в виде последовательно включенных четвертого усилителя мощности, второго дуплексера, вход-выход которого связан с второй приемопередающей антенной, третьего усилителя мощности, третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, усилителя суммарной частоты, второго амплитудного детектора и второго ключа, второй вход которого через усилитель третьей промежуточной частоты соединен с выходом третьего смесителя, а выход подключен к входу четвертого усилителя мощности, модем излучает псевдошумовые сигналы на частоте ω1=ωг1=ωпр2, а принимаемый - частоте ω2=ωг2=ωпр2, где ωпр2 и ωпр3 - вторая и третья промежуточные частоты, соответственно, а геостационарный ИСЗ-ретранслятор, наоборот, излучает псевдошумовые сигналы на частоте ω2, а принимает - на частоте ω1.The problem is solved in that the modem of the signals for transmitting time via a duplex satellite communication channel, containing, in accordance with the closest analogue, a geostationary satellite repeater, first and second ground stations, each of which contains a time and frequency reference connected in series, a second local oscillator, and a second a mixer, the second input of which is connected via a switch to the first input of the pseudo-noise signal generator, a second intermediate frequency amplifier, a second power amplifier, a first duplexer, the one output of which is connected to the first transceiver antenna, the first power amplifier, the first mixer, the second input of which is connected through the first local oscillator to the first output of the time and frequency standard, and the amplifier of the first intermediate frequency, connected in series to the second output of the time and frequency standard, a pseudo-noise signal generator , the second clipper, the second input of which is connected to the third output of the time and frequency standard, the second memory unit and the first correlator, the output of which is the signal output of the modem, the first clipper and the first memory block, the output of which is connected to the second input of the first correlator, are connected to the third output of the time and frequency standard, while the frequencies ω g1 and ω g2 of the first and second local oscillators are spaced by the value of the first intermediate frequency ω g1 -ω g2 = ω PR1 , differs from the closest analogue in that it is equipped with a frequency selector, a narrow-band filter, a first amplitude detector, a threshold block, a first key, a multiplier, an adjustable delay block, a low-pass filter, an extremally adjustable rum and a range indicator, moreover, a frequency selector is connected in series to the output of the first power amplifier, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, a narrow-band filter, the first amplitude detector, a threshold block and the first key, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the first intermediate frequency, and the output is connected to the second input of the first clipper, the multiplier is connected in series to the output of the first block, the second input of which is connected through a series-connected switch and control unit my delay is connected to the first output of the pseudo-noise signal generator, a low-pass filter and an extreme regulator, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit, to the second output of which is connected a range indicator, the geostationary satellite repeater is made in the form of a fourth power amplifier, a second duplexer connected in series the input-output of which is connected to the second transceiver antenna, the third power amplifier, the third mixer, the second input of which is connected to the output of the third the local oscillator, the total frequency amplifier, the second amplitude detector and the second key, the second input of which is connected to the output of the third mixer through the amplifier of the third intermediate frequency and the output is connected to the input of the fourth power amplifier, the modem emits pseudo-noise signals at the frequency ω 1 = ω g1 = ω pr2 and the received one - to the frequency ω 2 = ω r2 = ω pr2 , where ω pr2 and ω pr3 are the second and third intermediate frequencies, respectively, and the geostationary satellite repeater, on the contrary, emits pseudo - noise signals at the frequency ω 2 , and receives - at the frequency ω 1 .
Структурная схема модема представлена на фиг. 1. Структурная схема геостационарного ИСЗ-ретранслятора представлена на фиг. 2. Геометрическая схема расположения геостационарного ИСЗ-ретранслятора S и двух наземных пунктов А и В показана на фиг. 3. Временная диаграмма дуплексного метода сличения часов изображена на фиг. 4. Частотная диаграмма, поясняющая процесс преобразования сигналов, показана на фиг. 5.The block diagram of the modem is shown in FIG. 1. The structural diagram of a geostationary satellite repeater is shown in FIG. 2. The geometrical arrangement of the geostationary satellite repeater S and two ground stations A and B is shown in FIG. 3. The timing diagram of the duplex clock comparison method is shown in FIG. 4. A frequency diagram explaining the signal conversion process is shown in FIG. 5.
Модем сигналов передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи содержит геостационарный ИСЗ-ретранслятор 30, первый А и второй В наземные пункты, каждый из которых содержит последовательно включенные эталон 1 времени и частоты, второй гетеродин 3, второй смеситель 14, второй вход которого через переключатель 13 соединен с первым выходом генератора 12 псевдошумового сигнала, усилитель 15 второй промежуточной частоты, второй усилитель 16 мощности, первый дуплексер 5, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 4, первый усилитель 6 мощности, первый смеситель 7, второй вход которого через первый гетеродин 2 соединен с первым входом эталона 1 времени и частоты, усилитель 8 первой промежуточной частоты, первый ключ 23, первый клипер 9, второй вход которого соединен с третьим выходом эталона 1 времени и частоты, первый блок 10 памяти и первый коррелятор 11, выход которого является сигнальным выходом модема. К второму выходу генератора 12 псевдошумового сигнала последовательно подключены второй клипер 17, второй вход которого соединен с третьим выходом эталона 1 времени и частоты, и второй блок 18 памяти, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора 11. К выходу первого усилителя 6 мощности последовательно подключены селектор 19 частоты, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 3, узкополосный фильтр 20, первый амплитудный детектор21 и пороговый блок 22, выход которого соединен с вторым входом первого ключа 23. К выходу ключа 23 последовательно подключены перемножитель 26, второй вход которого через последовательно подключенные перемножитель 13 и блок 25 регулируемой задержки соединен с первым выходом генератора 12 псевдошумового сигнала,, фильтр 27 нижних частот и экстремальный регулятор 28, выход которого соединен с вторым входом блока 26 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 29 дальности.The modem of the signals for transmitting time over a satellite duplex channel contains a
Блок 25 регулируемой задержки, перемножитель 26, фильтр 27 нижних частот и экстремальный регулятор 28 образуют второй коррелятор 24.The
Геостационарный ИС3-ретранслятор 30 содержит последовательно включенные четвертый усилитель 40 мощности, второй дуплексер 32, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной 31, третий усилитель 33 мощности, третий смеситель 35, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 34, усилитель 37 суммарной частоты, второй амплитудный детектор 38 и второй ключ 39, второй вход которого через усилитель 36 третьей промежуточной частоты соединен с выходом третьего смесителя 35, а выход подключен к входу четвертого усилителя 40 мощности.The
Модем сигналов передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи работает следующим образом.The modem of the signals transmitting time on a duplex satellite communication channel operates as follows.
На пункт А с помощью генератора 12 формируется на первом шаге единичных измерений псевдошумовой СВЧ сигнал αiAt point A, using a
uc(t)=Uccos[ωct+ϕk(t)+λϕc], 0≤t≤Тс,u c (t) = U c cos [ω c t + ϕ k (t) + λϕ c ], 0≤t≤T s ,
где Uc, ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность псевдошумового сигнала:where U c , ω s , ϕ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the pseudo-noise signal:
ϕk(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с псевдослучайной последовательностью (ПСП), причем ϕk(t)=const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k-1, …, N);ϕ k (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the pseudo-random sequence (PSP), and ϕ k (t) = const for kτ e <t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the borders between elementary premises (k-1, ..., N);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок из которых составлен псевдошумовой сигнал длительностью Tc(Tc=Nτэ).τ e , N is the duration and number of chips from which a pseudo-noise signal of duration T c (T c = Nτ e ) is composed.
Этот сигнал с выхода генератора 12 псевдошумового сигнала через замкнутый переключатель 13 поступает на первый вход второго смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 3, стабилизированного эталоном 1 времени и частотыThis signal from the output of the
uг2(t)=Uг2 cos(ωг2e+ϕг2).u g2 (t) = U g2 cos (ω g2 e + ϕ g2 ).
На выходе второго смесителя 14 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 15 выделяется напряжение второй промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the
uпр2(t)=Uпр2 cos[ωпр2 t+ϕk(t)+ϕпр2(t), 0≤t≤тс,u CR2 (t) = U CR2 cos [ω CR2 t + ϕ k (t) + ϕ CR2 (t), 0≤t≤t s ,
где ;Where ;
ωпр2=ωс+ωг2 - вторая промежуточная (суммарная) частота;ω CR2 = ω s + ω g2 - the second intermediate (total) frequency;
ϕпр2=ϕс-ϕг2,ϕ pr2 = ϕ with -ϕ g2 ,
которое усиливается в усилителе 16 мощности и через дуплексер 5 поступает в приемопередающую антенну 4 и излучается в направлении геостационарного ИСЗ-ретранслятора на частоте ω1=ωпр2.which is amplified in the
Вместе с тем, этот же сигнал клиппируется во втором клиппере 17 и записывается в буферный блок 18 памяти. Работа клиппера 17 синхронизируется эталоном 1 времени и частоты.However, the same signal is clipped in the
Принятый антенной 31 псевдошумовой сигнал uпр2(t) через дуплексер 32 и усилитель 33 мощности поступает на первый вход третьего смесителя 35, на второй вход которого подается напряжение третьего гетеродина 34The pseudo-noise signal u pr2 (t) received by the
uг3(t)=Uг3cos[ωг3t+ϕг3].u g3 (t) = U g3 cos [ω g3 t + ϕ g3 ].
На выходе третьего смесителя 35 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 36 и 37 выделяются напряжения третьей промежуточной и суммарной соответственно частотыAt the output of the
uпр3(t)=Uпр3cos[ωпр3t+ϕk(t)+ϕпр3],u CR3 (t) = U CR3 cos [ω CR3 t + ϕ k (t) + ϕ CR3 ],
uΣ(t)=Uпр3cos[ωΣt+ϕk(t)+ϕΣ], 0≤t≤Tc,u Σ (t) = U CR3 cos [ω Σ t + ϕ k (t) + ϕ Σ ], 0≤t≤T c ,
где ;Where ;
ωпр3=ω1-ω3 - третья промежуточная частота;ω CR3 = ω 1 -ω 3 - the third intermediate frequency;
ωΣ=ω1+ωг3 - суммарная частота;ω Σ = ω 1 + ω g3 is the total frequency;
ϕпр3=ϕпр3-фг3; ϕΣ=ϕпр2+ϕг3;φ = φ PR3 PR3 ip r3; ϕ Σ = ϕ pr2 + ϕ g3 ;
Частота настройки ωн1 усилителя 37 суммарной частоты выбраны равной суммарной частоте ωн1=ωΣ=ωпр2=ωГ3. Напряжение суммарной частоты uΣ(t) с выхода усилителя 37 суммарной частоты поступает на вход второго амплитудного детектора 38, где выделяется его огибающая. Продетектированное напряжение поступает на управляющий вход второго ключа 39, открывая его. В исходном состоянии ключ 39 всегда закрыт. При этом, напряжение uпр3(t) третьей промежуточной частоты с выхода усилителя 36 через открытый ключ 39 поступает на вход усилителя 40 мощности, а затем через дуплексер 32 в приемопередающую антенну 31 и излучается ею обратно на наземный пункт А и В на частоте ω2=ωпр3 с сохранением фазовых соотношений. Диаграмма направленности бортовой приемопередающей антенны 31 ИСЗ-ретранслятора 30 выбирается так, чтобы этот сигнал мог быть принят в обоих наземных пунктах А и В.The tuning frequency ω n1 of the
Принятый в наземном пункте А приемопередающей антенной 4 ретранслированный ИСЗ сигнал (сигнал α1) через дуплексер 5 и усилитель 6 мощности поступает на первый вход первого смесителя 7 и селектора 19 частоты. На второй вход первого смесителя 7 подается напряжение первого гетеродина 2, стабилизированного эталоном 1 времени и частотыThe relay satellite received at the ground point A by the transceiving antenna 4 (signal α 1 ) is supplied through the
uг1(t)=Uгl cos(ωг1t+ϕг1).u g1 (t) = U gl cos (ω g1 t + ϕ g1 ).
На выходе первого смесителя 7 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 8 выделяется напряжение первой промежуточной частотыAt the output of the
uпр1(t)=Uпр1 cos[ωпр1t+ϕk(t)+пр1], 0≤t≤Тс,u CR1 (t) = U CR1 cos [ω CR1 t + ϕ k (t) + CR1 ], 0≤t≤T s ,
где ;Where ;
ωпр1=ωг1-ωпр3 - первая промежуточная частота;ω CR1 = ω g1 -ω CR3 - the first intermediate frequency;
ϕпр1=ϕг1-ϕпр3.ϕ pr1 = ϕ g1 -ϕ pr3 .
На второй вход селектора 19 частоты подается напряжение uг1(t) второго гетеродина 3The second input of the
В качестве селектора 19 частоты может использоваться колебательная система, частота настройки αн2 которой выбирается равной частоте αг2 второго гетеродина 3 (ωн2=ωг2). Выходное напряжение селектора 19 частоты выделяется узкополосным фильтром 20, детектируется амплитудным детектором 21 (U) и поступает на вход порогового блока 22, где сравнивается с пороговым напряжением Uпор. При резонансе, который наступает при ω2=ωг2, выходное напряжение селектора 19 частоты достигает максимального значения, выходное напряжение амплитудного детектора 21 достигает максимального значения Umax и превышает пороговый уровень Uпор в пороговом блоке 22 (Umax>Uпор). И только при превышении порогового уровня Uпор (это случается только при наступлении явления резонанса) в пороговом блоке 22 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 23 и открывает его. В исходном состоянии ключ 23 всегда закрыт.As the
При этом напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 8 первой промежуточной частоты через открытый ключ 23 поступает на вход первого клиппера 9 и перемножителя 26. Работа клиппера 9 синхронизируется эталоном 1 времени и частоты.In this case, the voltage u pr1 (t) from the output of the
На второй вход перемножителя 26 через замкнутый переключатель 13 и блок 25 регулируемой задержки подается псевдошумовой сигнал uc(t) с первого выхода гетеродина 12. Полученные на выходе перемножителя 26 напряжения пропускаются через фильтр 27 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ), где τ - текущая временная задержка. Экстремальный регулятор 28, предназначенный для поддержания максимума корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 27 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 25 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ, равной τ3, что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ).A pseudo-noise signal u c (t) is supplied to the second input of the
Шкала блока 25 регулируемой задержки связана с индикатором 29 дальности, который позволяет непосредственно считывать измеряемое значение наклонной дальности до геостационарного ИСЗ-ретранслятора.The scale of the
где с - скорость распространения электромагнитных волн.where c is the propagation velocity of electromagnetic waves.
Аналогичные операции осуществляются на пункте В. На втором шаге измерений (при передаче сигнала из пункта В), спустя какое-то время Θ после окончания регистрации сигнала, переключатель 13 на пункте А размыкается, а на В замыкается. В момент времени t3 В=t2 B+Θ в генератор 12 начинает формировать новый СВЧ-сигнал (сигнал β), который после соответствующего преобразования фиксируется на пункте В и излучается в направлении геостационарного ИСЗ-ретранслятора на частоте ω1. Принимаемый бортовым приемником ИСЗ-ретранслятора сигнал переизлучается обратно на пункты А и В на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений во всей полосе частот сигнала. Ретранслированный сигнал принимается в обоих пунктах, преобразуется в напряжения низкой частоты и ретранслируется в моменты времени t4 A и t4 B соответственно (сигналы α4 и β4). На этом заканчивается единичное измерение дуплексного метода. Затем в перерыве между актами измерений пары сигналов α1, α2 и α3, α4 (β1, β2 и β3, β4) подвергаются корреляционной обработке в корреляторе 11. Корреляционной обработке двух пар зарегистрированных сигналов в перерыве между двумя измерениями в корреляторе определяют следующие временные задержки.Similar operations are carried out at point B. At the second measurement step (when transmitting a signal from point B), after some time Θ after the end of the signal registration, the
и соответствующие им частоты интерференции Fi(i=1, 2, 3, 4), которые определяют производные этих задержек:and the corresponding interference frequencies F i (i = 1, 2, 3, 4), which determine the derivatives of these delays:
где ;Where ;
aj, bl (j=1, 2, 3) - время распространения сигнала между ИСЗ и пунктами А и В соответственно (фиг. 1);aj, bl (j = 1, 2, 3) is the signal propagation time between the satellite and points A and B, respectively (Fig. 1);
, - задержки сигналов в излучающей аппаратуре обоих пунктов; , - signal delays in the radiating equipment of both points;
, - задержки сигналов в приеморегистрирующей аппаратуре; , - signal delays in the receiver-recording equipment;
Δs - задержка сигналов в бортовом ретрансляторе ИСЗ;Δs - signal delay in the aircraft satellite repeater;
Δt=tB-tА - искомая разность показаний часов в один и том же физический момент;Δt = t B -t A is the desired difference in the clock readings at the same physical moment;
Полагая aj и bj линейными функциями с производными , , получаем:Assuming a j and b j linear functions with derivatives , we get:
где Where
где Where
- задержки сигнала в атмосфере на частотах ω1 и ω2 соответственно; - signal delays in the atmosphere at frequencies ω 1 and ω 2, respectively;
ν - релятивистская поправка (эффект Саньяка);ν - relativistic correction (Sagnac effect);
ω - угловая скорость вращения Земли;ω is the angular velocity of the Earth;
с - скорость света;c is the speed of light;
D - площадь четырехугольника OA'S'B', образуемого в экваториальной плоскости центром масс Земли, проекциями пунктов А, В и ИСЗ-ретранслятора S.D is the area of the quadrangle OA'S'B ', formed in the equatorial plane by the center of mass of the Earth, the projections of points A, B and the satellite S.
Поправки у на подвижность ИСЗ-ретранслятора во время единичного измерения проще всего свести к нулю соответствующим выбором свободного параметра Θ:Corrections y for the mobility of the satellite repeater during a single measurement is most easily reduced to zero by the corresponding choice of the free parameter Θ:
который следует в начале измерений рассчитывать по приближенным эфемеридным данным, а затем уточнить по результатам текущих измерений.which should be calculated at the beginning of measurements by approximate ephemeris data, and then clarified by the results of current measurements.
Что касается поправки δ на аппаратурные задержки, то ее можно найти путем калибровки по методу «нулевой базы».As for the correction δ for hardware delays, it can be found by calibration using the “zero base” method.
Атмосферная поправка ε также учитывается.The atmospheric correction ε is also taken into account.
В пунктах А и В аппаратура работает одинаково, только порядок шагов в них обратный. Для вычисления разности показания часов Δt достаточно обменяться между пунктами полученными цифровыми данными, что можно делать по каналам служебной связи через тот же геостационарный ИСЗ-ретранслятор, как это было показано выше, или телеграфным каналам связи.In points A and B, the equipment works the same way, only the order of steps in them is the opposite. To calculate the difference of the clock Δt, it is enough to exchange the received digital data between the points, which can be done via official communication channels through the same geostationary satellite relay, as shown above, or by telegraph communication channels.
Описанная выше работа модема соответствует случаю приема псевдошумовых сигналов по основным каналам на частотах ω1 и ω2.The modem operation described above corresponds to the case of receiving pseudo-noise signals on the main channels at frequencies ω 1 and ω 2 .
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
uзl(t)=Uз1 cos(ωз1t+ϕз1), 0≤t≤Тз1, zl u (t) = U P1 cos (ω t + φ P1 P1) 0≤t≤T P1,
поступает на вход приемопередающей антенны 4, то он через дуплексер 5 и усилитель 6 мощности поступает на первые входы смесителя 7 и селектора 19 частоты. Усилителем 8 выделяется напряжение первой промежуточной частотыarrives at the input of the
uпр4(t)=Uпр4cos(ωпр1t+ϕпр4), 0≤t≤Тз1, WP4 u (t) = U WP4 cos (ω t + φ pr1 WP4) 0≤t≤T P1,
где ;Where ;
ωпр1=ωз1-ωг1 - первая промежуточная частота; pr1 ω = ω P1 -ω r1 - the first intermediate frequency;
ϕпр1=ϕз1-ϕг1.ϕ pr1 = ϕ s1 -ϕ g1 .
Частота настройки ωн2 селектора 19 частоты выбирается равной частоте ωг2 второго гетеродина 3 (ωн2=ωг2).Tuning frequency ω 2n
Частоты ωг2 и ωз1 разнесены на удвоенное значение первой промежуточной частоты ωз1-ωг2=2ωпр1. Поэтому в селекторе 19 частоты является резонанса не поступает, выходное напряжение U амплитудного детектора 21 не превышает порогового уровня Uпор в пороговом блоке 22 (U<Uпор). Ключ 23 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемой по первому зеркальному каналу на частоте ωз1, подавляется. Для этого используются резонансные свойства селектора 19 частоты, выполненного в виде колебательного контура с частотой настойкой ωн2=ωг2. R2 frequencies ω P1 and ω are spaced by twice the value of the first intermediate frequency ω z2 -ω P1 = 2ω pr1. Therefore, the
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительными (первому ωк1 второму ωк2) комбинационным каналам.For a similar reason, false signals (interference) received through other additional (first ω k1 second ω k2 ) combination channels are also suppressed.
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
uз2(t)=Uз2 cos(ωз2t+ϕз2), 0≤t≤Tз2,u s2 (t) = U s2 cos (ω t + φ s2 s2), 0≤t≤T s2,
на частоте ωз2 и любой другой ложный сигнал (помеха) поступает на выходы приемопередающей антенны 31 через дуплексор 32 и усилитель 33 мощности на первый вход третьего смесителя 35, на второй вход которого подается напряжение третьего гетеродина 34at a frequency ω s2 and any other false signal (interference) is supplied to the outputs of the
uг3(t)=Uг3cos(ϕг3t+ϕг3).u g3 (t) = U g3 cos (ϕ g3 t + ϕ g3 ).
На выходе смесителя 35 в этом случае образуются напряжения, которые не попадают в полосы пропускания усилителей 36 и 37 третьей промежуточной и суммарной частоты.At the output of the
Ключ 39 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте ωз2, подавляется.The key 39 does not open and a false signal (interference) received on the second mirror channel at a frequency ω s2 is suppressed.
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительным комбинационным каналам.For a similar reason, false signals (interference) received via other additional combinational channels are also suppressed.
Таким образом, предлагаемый модем по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности передачи времени по дуплексному каналу спутниковой связи. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и за счет автоматического измерения наклонной дальности геостационарного ИСЗ-ретранслятора с целью контроля его положения на орбите.Thus, the proposed modem, in comparison with the base object and other technical solutions of a similar purpose, provides increased noise immunity and reliability of time transmission via a duplex satellite communication channel. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via additional channels, and by automatically measuring the slant range of the geostationary satellite repeater in order to control its position in orbit.
Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, используются метод, основанный на использовании резонансных свойств колебательных систем, и метод суммарной частоты.Moreover, to suppress false signals (interference) received via additional channels, a method based on the use of the resonance properties of oscillatory systems and the method of total frequency are used.
Следует отметить, что явление резонанса является основополагающим принципом, работы многих систем и устройств радиоэлектроники, в том числе и предлагаемого модема.It should be noted that the resonance phenomenon is a fundamental principle of the operation of many systems and devices of radio electronics, including the proposed modem.
При преобразовании сигналов по частоте с помощью смесителя, работающего на линейном участке вольт-амперной характеристике, образуются напряжения разностной (промежуточной) и суммарной частоты. Как правило, используют только напряжение разностной (промежуточной) частоты. В предлагаемом техническом решении используется и напряжение суммарной частоты для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.When converting signals in frequency using a mixer operating on a linear section of the current-voltage characteristic, the voltages of the difference (intermediate) and total frequencies are formed. As a rule, only the voltage of the differential (intermediate) frequency is used. In the proposed technical solution, the voltage of the total frequency is also used to suppress false signals (interference) received via additional channels.
Для автоматического измерения дальности догеостационарного ИСЗ-ретранслятора используется коррелятор, обеспечивающий точное измерение и автоматическое сопровождение геостационарного ИСЗ-ретранслятора при его перемещении поорбите. При этом используется корреляционная функция псевдошумовых сигналов, которая обладает замечательным свойством - она имеет один значительный главный лепесток и сравнительно низкий уровень боковых лепестков.To automatically measure the range of a pre-geostationary satellite repeater, a correlator is used that provides accurate measurement and automatic tracking of the geostationary satellite repeater when moving it. In this case, the correlation function of pseudo-noise signals is used, which has a remarkable property - it has one significant main lobe and a relatively low level of side lobes.
\Все блоки предлагаемого технического решения являются классическими, их техническая реализация не представляет технических затруднений.\ All blocks of the proposed technical solution are classic, their technical implementation does not present technical difficulties.
Для проверки эффективности предлагаемого модема были разработаны макеты устройств системы передачи данных и модема для дуплексных сличений шкал времени по спутниковому каналу, проведены экспериментальные исследования и получены характеристики созданной аппаратуры. В частности, показана экспериментальная возможность сличения шкал времени через отечественный геостационарный ИСЗ «Ямал-200» с погрешностью меньше 10 нс.To verify the effectiveness of the proposed modem, mock-ups of devices of a data transmission system and a modem for duplex comparisons of time scales on a satellite channel were developed, experimental studies were carried out, and the characteristics of the created equipment were obtained. In particular, the experimental possibility of comparing time scales through the national geostationary satellite "Yamal-200" with an error of less than 10 ns is shown.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113890A RU2623718C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113890A RU2623718C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623718C1 true RU2623718C1 (en) | 2017-06-28 |
Family
ID=59312631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113890A RU2623718C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623718C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109039479A (en) * | 2018-07-16 | 2018-12-18 | 哈尔滨工程大学 | A kind of Long baselines underwater sound signal transmitting-receiving process equipment and its signal processing method |
CN110018505A (en) * | 2019-04-22 | 2019-07-16 | 中国科学院国家授时中心 | A method of ship location is realized using telecommunication satellite interferometry |
RU222285U1 (en) * | 2023-09-15 | 2023-12-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Радиозавод им. А.С. Попова" | SATELLITE MODEM |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191711A2 (en) * | 2000-09-26 | 2002-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for clock synchronization in a DECT network |
RU2383914C1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method of synchronising watches and device for realising said method |
RU2426167C1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method of clock timing and device to this end |
EP2867740A1 (en) * | 2012-06-29 | 2015-05-06 | Finite State Research LLC | System for maintaining accurate ideal clock time |
-
2016
- 2016-04-11 RU RU2016113890A patent/RU2623718C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191711A2 (en) * | 2000-09-26 | 2002-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for clock synchronization in a DECT network |
RU2383914C1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method of synchronising watches and device for realising said method |
RU2426167C1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method of clock timing and device to this end |
EP2867740A1 (en) * | 2012-06-29 | 2015-05-06 | Finite State Research LLC | System for maintaining accurate ideal clock time |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109039479A (en) * | 2018-07-16 | 2018-12-18 | 哈尔滨工程大学 | A kind of Long baselines underwater sound signal transmitting-receiving process equipment and its signal processing method |
CN110018505A (en) * | 2019-04-22 | 2019-07-16 | 中国科学院国家授时中心 | A method of ship location is realized using telecommunication satellite interferometry |
RU222285U1 (en) * | 2023-09-15 | 2023-12-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Радиозавод им. А.С. Попова" | SATELLITE MODEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5008679A (en) | Method and system for locating an unknown transmitter | |
RU2412450C2 (en) | Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end | |
RU2623718C1 (en) | Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel | |
RU2535653C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2292574C1 (en) | Method of clock synchronization | |
RU2518174C2 (en) | Query-based method of measuring radial velocity and position of glonass global navigation system satellite and system for realising said method | |
RU2434253C1 (en) | Method to detect location of filled bioobjects or their remains and device for its realisation | |
RU2439643C1 (en) | Method of clock synchronisation and device for its realisation | |
RU2584970C1 (en) | Method of monitoring changes in integral gas medium composition | |
RU2631422C1 (en) | Correlation-phase direction-finder | |
RU2383914C1 (en) | Method of synchronising watches and device for realising said method | |
RU2301437C1 (en) | Mode of comparison of time scale | |
RU2613865C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2539914C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
US20160179748A1 (en) | Method and apparatus for estimating waveform onset time | |
RU2619094C1 (en) | Method of clock synchronization and device for its implementation | |
RU2389040C1 (en) | Query method of measuring radial velocity and system for realising said method | |
RU2583894C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
Obenberger et al. | Using lightning as a HF signal source to produce ionograms | |
RU2426167C1 (en) | Method of clock timing and device to this end | |
RU2654846C1 (en) | Method of clock synchronization | |
RU2386159C2 (en) | Clock synchronisation system | |
RU2612127C2 (en) | Method for clock synchronization and device for its implementation | |
RU2644404C2 (en) | Method of determination coordinates of unknown source of signals on earth surface in satellite communication system | |
RU2611587C1 (en) | Base station for remote probing of atmosphere |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180412 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190515 |