RU102445U1

RU102445U1 - INTERFERENCE RADIO MODEM WITH FAST DOWNLOADING FREQUENCY CHANGE

Info

Publication number: RU102445U1
Application number: RU2010133777/09U
Authority: RU
Inventors: Максим Николаевич Накаряков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "ЮРИОН"
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2011-02-27

Abstract

Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты, содержащий усилитель высокой частоты, усилитель мощности, полосовой фильтр, первый смеситель, второй смеситель, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, узкополосный фильтр, первый синтезатор частоты, первый узкополосный фильтр, второй узкополосный фильтр, усилитель высокой частоты соединен с усилителем мощности, который подключен к полосовому фильтру, узкополосный фильтр соединен с первым смесителем, отличающийся тем, что он снабжен аналого-цифровым преобразователем, блоком цифровой обработки сигнала, сдвоенным цифроаналоговым преобразователем, третьим узкополосным фильтром, двумя фазовращателями, сумматором, двумя управляемыми аттенюаторами, управляемым коммутатором, приемопередающей антенной, двумя усилителями высокой частоты, демодулятором, двумя смесителями, дифференциальным усилителем, сдвоенным аналого-цифровым преобразователем, генератором, двумя усилителями гетеродина, причем приемопередающая антенна подключена к управляемому коммутатору, который, в свою очередь, подключен ко входам третьего и четвертого смесителей через последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый усилитель высокой частоты, второй полосовой фильтр, второй усилитель высокой частоты и второй управляемый аттенюатор, выходы третьего и четвертого смесителя подключены ко входам дифференциального усилителя, выходы которого, в свою очередь, подключены через первый узкополосный фильтр и второй узкополосный фильтр ко входам сдвоенного аналогово-цифрового преобразователя, выход которого подключен к блоку цифровой обработ High frequency jitter radio modem comprising a high-frequency amplifier, power amplifier, bandpass filter, first mixer, second mixer, first bandpass filter, second bandpass filter, narrow-band filter, first frequency synthesizer, first narrow-band filter, second narrow-band filter, high-power amplifier the frequency is connected to a power amplifier, which is connected to a band-pass filter, a narrow-band filter is connected to the first mixer, characterized in that it is equipped with analog-to-digital a transmitter, a digital signal processing unit, a dual digital-to-analog converter, a third narrow-band filter, two phase shifters, an adder, two controlled attenuators, a controlled switch, a transceiver antenna, two high-frequency amplifiers, a demodulator, two mixers, a differential amplifier, a dual analog-to-digital converter, a generator , two local oscillator amplifiers, and the transceiver antenna is connected to a managed switch, which, in turn, under it is connected to the inputs of the third and fourth mixers through the first bandpass filter, the first high-frequency amplifier, the second high-pass filter, the second high-frequency amplifier and the second controlled attenuator, the outputs of the third and fourth mixer are connected to the inputs of the differential amplifier, the outputs of which, in turn, connected through the first narrow-band filter and the second narrow-band filter to the inputs of the dual analog-to-digital converter, the output of which is connected to the digital processing unit

Description

Полезная модель относится к области радиотехники, преимущественно к системам радиосвязи, в которых используется частотная или фазовая модуляция.The utility model relates to the field of radio engineering, mainly to radio communication systems that use frequency or phase modulation.

Известна командная радиолиния, описанная в патенте на полезную модель РФ №83672, МПК Н04В 7/165 (2006.01), опубликованный 10.06.2009 г., которая содержит на передающей стороне последовательно соединенные синхронизатор, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, первый полосовой фильтр, первый смеситель, выходной согласующий блок, состоящий из последовательно включенных полосового фильтра, усилителя мощности и передающей антенны, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный согласующий блок, который состоит из последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, второго полосового фильтра, второго смесителя, усилителя промежуточной частоты, а также второго синтезатора частоты, на передающей стороне дополнительно введены: балансный модулятор, первый синтезатор частоты, перестраиваемый по частоте гетеродин, первый и второй управители, умножитель частоты, первый квадратичный детектор, узкополосный фильтр, фазовый детектор, интегратор, источник сообщений, причем второй выход синхронизатора подключен ко входу первого управителя, а его выход соединен с управляющим входом гетеродина, выход которого соединен с первым входом балансного модулятора, выход которого подключен ко второму входу первого смесителя, ко второму входу балансного модулятора подключен первый выход первого синтезатора частоты, а его второй выход через последовательно включенный умножитель частоты соединен с первым входом фазового детектора, выход усилителя мощности подключен ко второму входу фазового детектора через последовательно соединенные первый квадратичный детектор и узкополосный фильтр, выход фазового детектора подключен к первому управляющему входу первого синтезатора частоты через последовательно соединенные интегратор и второй управитель, источник сообщения, являющийся информативным входом командной радиолинии, подключен ко второму управляющему входу первого синтезатора частоты; на приемной стороне дополнительно введены: второй квадратичный детектор, частотный детектор и решающее устройство, причем выход второго синтезатора частоты подключен ко второму входу второго смесителя, выход усилителя промежуточной частоты соединен с двумя входами частотного детектора через последовательно соединенный второй квадратичный детектор, первый вход частотного детектора соединен с первым входом решающего устройства через последовательно включенные первый узкополосный фильтр, детектор огибающей и интегратор, а второй вход частотного детектора соединен со вторым входом решающего устройства через последовательно включенные второй узкополосный фильтр, детектор огибающей и интегратор.Known command radio link described in the patent for utility model of the Russian Federation No. 83672, IPC Н04В 7/165 (2006.01), published on 10.06.2009, which contains on the transmitting side a serially connected synchronizer, a linear frequency-modulated signal generator, a first bandpass filter , the first mixer, the output matching unit, consisting of a series-connected bandpass filter, a power amplifier and a transmitting antenna, on the receiving side is a series-connected linear matching unit, which consists of a series included receiving antenna, high-frequency amplifier, second bandpass filter, second mixer, intermediate-frequency amplifier, as well as a second frequency synthesizer, on the transmitting side are additionally introduced: balanced modulator, first frequency synthesizer, frequency tunable local oscillator, first and second controllers, frequency multiplier , the first quadratic detector, a narrow-band filter, a phase detector, an integrator, a message source, and the second output of the synchronizer is connected to the input of the first controller, and its output connected to the control input of the local oscillator, the output of which is connected to the first input of the balanced modulator, the output of which is connected to the second input of the first mixer, the first output of the first frequency synthesizer is connected to the second input of the balanced modulator, and its second output is connected through the series-connected frequency multiplier to the first input of the phase detector, the output of the power amplifier is connected to the second input of the phase detector through a series-connected first quadratic detector and a narrow-band filter, the output a phase detector is connected to the first control input of the first frequency synthesizer through a series-connected integrator and a second controller, a message source, which is an informative input of the command radio link, is connected to the second control input of the first frequency synthesizer; on the receiving side are additionally introduced: a second quadratic detector, a frequency detector and a resolver, the output of the second frequency synthesizer connected to the second input of the second mixer, the output of the intermediate frequency amplifier connected to two inputs of the frequency detector through a second quadratic detector connected in series, the first input of the frequency detector is connected with the first input of the deciding device through the series-connected first narrow-band filter, envelope detector and integrator, and the second input d frequency detector connected to the second input of the decision unit via a series connection of the second notch filter, an envelope detector and integrator.

Однако такое решение не позволяет передавать непрерывно изменяющийся во времени информационный сигнал (например, от контрольно-измерительной аппаратуры, охранных датчиков, устройств сигнализации, телеметрии и управления и т.п.), требует наличия двух раздельных антенн, и в нем не предусмотрены механизмы противодействия помехам в радиоканале.However, this solution does not allow transmitting an information signal continuously changing in time (for example, from control and measuring equipment, security sensors, alarm devices, telemetry and control devices, etc.), requires two separate antennas, and it does not provide countermeasures interference in the radio channel.

Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей путем непосредственного формирования и приема квадратурных каналов блоком цифровой обработки сигналов, который обеспечивает временное разделение каналов приема и передачи с помощью управляемого коммутатора, что в свою очередь позволяет использовать единую приемо-передающую антенну, а также реализацию метода передачи с быстрым скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ), что позволяет обеспечить надежную передачу данных на особо важных объектах в условиях воздействия радиопомех, в том числе и преднамеренных, а также в сложных условиях распространения радиосигнала.The technical solution to the problem is to expand the functionality by directly forming and receiving quadrature channels with a digital signal processing unit, which provides temporary separation of the reception and transmission channels using a managed switch, which in turn allows the use of a single transmit-receive antenna, as well as the implementation of the transmission method with fast abrupt change at the same time of two separated frequencies (MHF), which allows for reliable data transmission to especially important objects under the influence of radio interference, including intentional ones, as well as in difficult conditions of radio signal propagation.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена блок-схема помехозащищенного радиомодема с быстрым скачкообразным изменением частоты. Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок цифровой обработки сигнала 2, сдвоенный цифро-аналоговый преобразователь 3, узкополосный фильтр 4, третий узкополосный фильтр 5, модулятор 6, состоящий из первого фазовращателя 7, первого смесителя 9, второго смесителя 8 и сумматора 10, первый управляемый аттенюатор 11, усилитель высокой частоты 12, усилитель мощности 13, полосовой фильтр 14, управляемый коммутатор 15, приемопередающую антенну 16, первый полосовой фильтр 17, первый усилитель высокой частоты 18, второй полосовой фильтр 19, второй усилитель высокой частоты 20, второй управляемый аттенюатор 21, демодулятор 22, состоящий из второго фазовращателя 25, третьего смесителя 23 и четвертого смесителя 24, дифференциальный усилитель 26, первый и второй узкополосные фильтры 27 и 28, сдвоенный аналого-цифровой преобразователь 29, генератор 32, первый синтезатор частоты 31, первый и второй усилители гетеродина 33 и 34. Приемо-передающая антенна 16 подключена к управляемому коммутатору 15, который в свою очередь подключен ко входам третьего и четвертого смесителей 23 и 24 через последовательно соединенные первый полосовой фильтр 17, первый усилитель высокой частоты 18, второй полосовой фильтр 19, второй усилитель высокой частоты 20 и второй управляемый аттенюатор 21. Выходы третьего 23 и четвертого 24 смесителя подключены ко входам дифференциального усилителя 26, выходы которого в свою очередь подключены к входам сдвоенного аналогово-цифрового преобразователя через первый узкополосный фильтр 27 и второй узкополосный фильтр 28 соответственно. Выходы сдвоенного цифро-аналогового преобразователя 3 соединены со входами первого и второго смесителя 9 и 8 через узкополосный фильтр 4 и третий узкополосный фильтр 5 соответственно. Входы сумматора 10 соединены с выходами первого и второго смесителей 9 и 8, а его выход подключен к управляемому коммутатору 15 через последовательно соединенные первый управляемый аттенюатор 11, усилитель высокой частоты 21, усилитель мощности 13 и полосовой фильтр 14. Генератор 32 соединен с первым синтезатором частоты 31, к которому подключен второй усилитель гетеродина 33, к которому в свою очередь подключен вход третьего смесителя 23 непосредственно, а вход четвертого смесителя 24 через второй фазовращатель 25. К первому синтезатору частоты 31 также подключен первый усилитель гетеродина 34, к которому в свою очередь подключен вход второго смесителя 8 непосредственно, а вход первого смесителя 9 через первый фазовращатель 7. Блок цифровой обработки сигнала соединен с управляемым коммутатором сигнала 15, первым и вторым управляемыми аттенюаторами 11 и 21, первым синтезатором частоты 31, сдвоенным цифро-аналоговым преобразователем 3, цифро-аналоговым преобразователем 30, к которому подключен разъем приемника информационного сигнала OUT, сдвоенным аналого-цифровым преобразователем 29, аналого-цифровым преобразователем 1, к которому подключен разъем источника информационного сигнала IN.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a block diagram of an interference-protected radio modem with fast frequency hopping. The interference-free radio modem with fast frequency hopping contains an analog-to-digital converter 1, a digital signal processing unit 2, a dual digital-to-analog converter 3, a narrow-band filter 4, a third narrow-band filter 5, a modulator 6, consisting of the first phase shifter 7, the first mixer 9, and the second mixer 8 and adder 10, the first controlled attenuator 11, the high-frequency amplifier 12, the power amplifier 13, the bandpass filter 14, the managed switch 15, the transceiver antenna 16, the first bandpass filter 17, the first a high-frequency amplifier 18, a second band-pass filter 19, a second high-frequency amplifier 20, a second controlled attenuator 21, a demodulator 22 consisting of a second phase shifter 25, a third mixer 23 and a fourth mixer 24, a differential amplifier 26, the first and second narrow-band filters 27 and 28, dual analog-to-digital converter 29, generator 32, first frequency synthesizer 31, first and second local oscillator amplifiers 33 and 34. The transceiver antenna 16 is connected to a managed switch 15, which in turn is connected to the inputs the third and fourth mixers 23 and 24 through a series-connected first band-pass filter 17, the first high-frequency amplifier 18, the second band-pass filter 19, the second high-frequency amplifier 20 and the second controlled attenuator 21. The outputs of the third 23 and fourth 24 mixers are connected to the inputs of the differential amplifier 26 the outputs of which are in turn connected to the inputs of the dual analog-to-digital converter through the first narrow-band filter 27 and the second narrow-band filter 28, respectively. The outputs of the dual digital-to-analog converter 3 are connected to the inputs of the first and second mixer 9 and 8 through a narrow-band filter 4 and a third narrow-band filter 5, respectively. The inputs of the adder 10 are connected to the outputs of the first and second mixers 9 and 8, and its output is connected to the managed switch 15 through a series-connected first controlled attenuator 11, high-frequency amplifier 21, power amplifier 13 and band-pass filter 14. Generator 32 is connected to the first frequency synthesizer 31, to which a second local oscillator amplifier 33 is connected, to which in turn the input of the third mixer 23 is directly connected, and the input of the fourth mixer 24 through the second phase shifter 25. To the first frequency synthesizer 31 the first amplifier of the local oscillator 34 is connected, to which the input of the second mixer 8 is directly connected, and the input of the first mixer 9 through the first phase shifter 7. The digital signal processing unit is connected to a controlled signal switch 15, the first and second controlled attenuators 11 and 21, the first a frequency synthesizer 31, a dual digital-to-analog converter 3, a digital-to-analog converter 30, to which a connector of an information signal receiver OUT is connected, a dual analog-to-digital converter 29, an analog o-digital converter 1, to which the connector of the source of the information signal IN is connected.

Помехозащищенный радиомодем с быстрым скачкообразным изменением частоты работает следующим образом.The interference-free radio modem with fast frequency hopping works as follows.

Поступающий на вход аналого-цифрового преобразователя 1 через разъем IN информационный сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает на вход блока цифровой обработки сигнала, который рассчитывает комплексный аналитический сигнал для радиопередачи с помехоустойчивым кодированием и со скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ) и в форме I₁+jQ₁, где j - комплексная единица, I₁ - синфазный канал передачи, Q₁ - квадратурный канал передачи, который подается в цифровом виде на сдвоенный ЦАП 3. Он в свою очередь преобразует цифровой сигнал каналов I₁ и Q₁ в аналоговую форму и передает на модулятор 6, который формирует сигнал в виде Re[(I₁(t)+jQ₁(t))exp(2jπf_LOt)], где I₁(t) и Q₁(t) - синфазный и квадратурный каналы передачи в аналоговой форме, как функции от времени, f_LO - центральная частота переноса (частота сигнала, подаваемого на вход гетеродина квадратурного модулятора с первого синтезатора частоты 9, управляемого блоком цифровой обработки сигнала 2). Сигнал с выхода модулятора 6 через первый аттенюатор 11, управляемый блоком цифровой обработки сигнала, усилители 12 и 13, полосовой фильтр 14, осуществляющий фильтрацию гармоник гетеродина, и управляемый блоком цифровой обработки сигнала коммутатор, обеспечивающий временное разделение каналов приема и передачи, подается на приемо-передающую антенну 16. Принимаемый на ту же антенну сигнал, в периоды времени, определяемые блоком цифровой обработки сигнала, через блоки 17, 18, 19, 20, 21, осуществляющие фильтрацию и усиление принимаемого сигнала, подается на вход демодулятора 22 в виде Re[(I₂(t)+jQ₂(t))exp(2jπf_LOt)], где I₂ - синфазный канал приема, Q₂ - квадратурный канал приема. Демодулятор 22 осуществляет обратное преобразование сигнала в синфазный I₂(t) и квадратурный Q₂(t) каналы передачи в аналоговой форме, поступающие затем после фильтрации и усиления блоками 26, 27 и 28 на вход сдвоенного аналого-цифрового преобразователя, который преобразует их в цифровую форму и подает на блок цифровой обработки сигнала, где осуществляется, демодуляция, декодирование и выдача на цифро-аналоговый преобразователь 30 информационного сигнала в цифровой форме. Далее уже аналоговый информационный сигнал поступает на разъем приемника информационного сигнала OUT. Блок цифровой обработки сигнала осуществляет также буферизацию принимаемого сигнала, так что несмотря на временное разделение, применяемое в радиоканале, сигнал с блока 30 выдается непрерывно по времени.The information signal coming to the input of the analog-to-digital converter 1 through the IN connector is converted to digital form and fed to the input of the digital signal processing unit, which calculates a complex analytical signal for radio transmission with noise-resistant coding and with an abrupt change at the same time of two separated frequencies (IFR) and in the form ₁ I ₁ + jQ, where j - integrated unit, I ₁ - inphase channel, Q ₁ - quadrature channel, which is supplied in digital form on a dual DAC 3. It in turn Conv zuet digital channel signal I ₁ and Q ₁ to analog form and passes to a modulator 6 which generates a signal in the form Re [(I ₁ (t) + jQ ₁ _{(t)) exp (2jπf LO} t)], where I ₁ ( t) and Q ₁ (t) are the in-phase and quadrature transmission channels in analog form, as a function of time, f _LO is the central frequency of the transfer (the frequency of the signal supplied to the input of the local oscillator of the quadrature modulator from the first frequency synthesizer 9, controlled by the digital signal processing unit 2). The signal from the output of modulator 6 through the first attenuator 11, controlled by the digital signal processing unit, amplifiers 12 and 13, a band-pass filter 14, which filters the harmonics of the local oscillator, and a switch controlled by the digital signal processing unit, which provides temporary separation of the reception and transmission channels, is fed to transmitting antenna 16. The signal received at the same antenna, at time periods determined by the digital signal processing unit, through blocks 17, 18, 19, 20, 21, filtering and amplifying the received signal, is input to the demodulator 22 in the form Re [(I ₂ (t) + jQ ₂ (t)) exp (2jπf _LO t)], where I ₂ is the in-phase receive channel, Q ₂ is the quadrature receive channel. The demodulator 22 performs the inverse conversion of the signal to the in-phase I ₂ (t) and quadrature Q ₂ (t) transmission channels in analog form, which then arrive after filtering and amplification by blocks 26, 27 and 28 to the input of a dual analog-to-digital converter, which converts them into digital form and feeds to the digital signal processing unit, where it is demodulated, decoded and issued to the digital-to-analog converter 30 of the information signal in digital form. Further, an analog information signal is already fed to the connector of the receiver of the information signal OUT. The digital signal processing unit also buffers the received signal, so that despite the time division used in the radio channel, the signal from the block 30 is output continuously in time.

Использование полезной модели обеспечивает расширение функциональных возможностей путем непосредственного формирования и приема квадратурных каналов блоком цифровой обработки сигналов, который обеспечивает временное разделение каналов приема и передачи с помощью управляемого коммутатора, что в свою очередь позволяет использовать единое приемо-передающее антенное устройство, а также реализацию метода передачи с быстрым скачкообразным изменением одновременно двух разнесенных частот (ППРЧ), что позволяет обеспечить надежную передачу данных на особо важных объектах в условиях воздействия радиопомех, в том числе и преднамеренных, а также в сложных условиях распространения радиосигнала.Using the utility model provides the expansion of functionality by directly forming and receiving quadrature channels with a digital signal processing unit, which provides temporary separation of the transmission and reception channels using a managed switch, which in turn allows the use of a single transceiver antenna device, as well as the implementation of the transmission method with fast abrupt change at the same time of two separated frequencies (frequency hopping), which allows for reliable chu data on the most important objects in conditions of interference, including deliberate and in difficult radio propagation conditions.

Claims

High frequency jitter radio modem comprising a high frequency amplifier, a power amplifier, a bandpass filter, a first mixer, a second mixer, a first bandpass filter, a second bandpass filter, a narrowband filter, a first frequency synthesizer, a first narrowband filter, a second narrowband filter, a high amplifier frequency is connected to a power amplifier, which is connected to a band-pass filter, a narrow-band filter is connected to the first mixer, characterized in that it is equipped with analog-to-digital a transmitter, a digital signal processing unit, a dual digital-to-analog converter, a third narrow-band filter, two phase shifters, an adder, two controlled attenuators, a controlled switch, a transceiver antenna, two high-frequency amplifiers, a demodulator, two mixers, a differential amplifier, a dual analog-to-digital converter, a generator , two local oscillator amplifiers, and the transceiver antenna is connected to a managed switch, which, in turn, under it is connected to the inputs of the third and fourth mixers through the first bandpass filter, the first high-frequency amplifier, the second high-pass filter, the second high-frequency amplifier and the second controlled attenuator, the outputs of the third and fourth mixer are connected to the inputs of the differential amplifier, the outputs of which, in turn, connected through the first narrow-band filter and the second narrow-band filter to the inputs of the dual analog-to-digital converter, the output of which is connected to the digital processing unit and a signal that is connected to a controlled signal switch, first and second controlled attenuators, a first frequency synthesizer, a dual digital-to-analog converter, a digital-to-analog converter, a dual analog-to-digital converter and performs direct demodulation, decoding, and outputting the received information signal to the input of the digital-to-analog converter, as well as based on the transmitted information signal that comes from the analog-to-digital converter, directly but it calculates and generates a complex analytical signal with error-correcting coding and an abrupt change of two separated frequencies for a radio transmission in the form I + jQ, where j is a complex unit, I is an in-phase transmission channel, Q is a quadrature transmission channel and outputs it to a dual digital-to-analog converter, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second mixer through a narrow-band filter and a third narrow-band filter, respectively, the inputs of the adder are connected to the outputs of the first and second mixers, the output of the adder is connected to the managed switch through a series-connected first controlled attenuator, a high-frequency amplifier, a power amplifier and a bandpass filter, the generator is connected to the first frequency synthesizer, the first output of which is connected to the first amplifier of the local oscillator, which, in turn, is connected to the input of the second mixer and the input of the first mixer through the first phase shifter, and the second heterodyne amplifier is connected to the second, to which, in turn, the input of the third mixer and the input of the fourth the second mixer through the second phase shifter.