RU2128396C1

RU2128396C1 - Method for information reception and transmission and device which implements said method

Info

Publication number: RU2128396C1
Application number: RU97112811/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Гриценко; С.Н. Павликов; Э.Ю. Смешек; В.А. Дубин
Original assignee: Гриценко Владимир Васильевич; Павликов Сергей Николаевич; Смешек Эдуард Юлианович; Дубин Валерий Антонович
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-03-27

Abstract

FIELD: radio communication devices. SUBSTANCE: method involves additional differentiation of signals from information source with pulse-width modulation, converting them to paraphase signals which duration is up to four quasi-half-periods of generated oscillations. Latter values are used for amplitude modulation of generated oscillations of frequency f. During reception method involves wide-band amplification and additional operation of band-pass asymmetrical filtration which band pass conforms to condition ΔF = 4f/N, where N is number of quasi-half- periods. In addition method involves sequence of at least two conversions consisting in matched filtration of quadrature constituent of signal envelope with given duration , wide-band amplification and selection of signal with respect to its duration and level, detection and transmission to destination as signal with pulse- width modulation. In addition power supply is provided with surge arresting and shielding. Corresponding device has functional elements which implement operations mentioned in method description. EFFECT: increased stability to noise. 2 cl, 3 dwg

Description

Известен способ передачи информации, основанный на использовании сверхширокополосных (СШП) сигналов. Передающая сторона использует для передачи информации широкую полосу частот, а на приемной стороне выбирается частотный диапазон, меньше всего забитый помехами, что позволяет повысить помехоустойчивость радиосвязи. A known method of transmitting information based on the use of ultra-wideband (UWB) signals. The transmitting side uses a wide frequency band to transmit information, and on the receiving side, a frequency range is selected that is least clogged with interference, which improves the noise immunity of radio communications.

Известно устройство, реализующее данный способ [1]. В данном техническом решении для приема информации используется только часть энергии излучаемого сигнала, что потенциально снижает его помехоустойчивость. A device that implements this method is known [1]. In this technical solution, only part of the energy of the emitted signal is used to receive information, which potentially reduces its noise immunity.

Известен способ передачи и приема информации, содержащий генерирование колебаний частотой f, амплитудную их модуляцию сигналами от источника информации, первое усиление и электромагнитное излучение, а на приемной стороне - операции приема и преобразования в электрический сигнал, второе усиление, выделение огибающей и передачу потребителю информации (с. 7-9 [2]). В состав способа также входят операции: первое электропитание и первое экранирование всех преобразований на передающей стороне за исключением электромагнитного излучения, а на приемной стороне - второе электропитание и второе экранирование всех преобразований на приемной стороне за исключением приема и преобразования в электрический сигнал. Известно устройство передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне источник информации, генератор колебаний с частотой f, первый усилитель, подключенный к излучающей антенне, и первый источник электропитания, а на приемной стороне - приемную антенну, соединенную со вторым усилителем, блок выделения огибающей, потребитель информации и второй источник электропитания, при этом передающая и приемная стороны, кроме антенн, экранированы. A known method of transmitting and receiving information, comprising generating oscillations of frequency f, their amplitude modulation by signals from an information source, the first amplification and electromagnetic radiation, and on the receiving side, the operations of receiving and converting into an electric signal, second amplification, separation of the envelope and transmission of information to the consumer ( p. 7-9 [2]). The method also includes operations: the first power supply and the first screening of all transformations on the transmitting side, with the exception of electromagnetic radiation, and on the receiving side, the second power supply and the second screening of all transformations on the receiving side, except for receiving and converting into an electrical signal. It is known a device for transmitting and receiving information, containing on the transmitting side an information source, an oscillator with a frequency f, a first amplifier connected to a radiating antenna, and a first power source, and on a receiving side a receiving antenna connected to a second amplifier, an envelope extraction unit, information consumer and a second power source, while the transmitting and receiving sides, except for the antennas, are shielded.

Способ и устройство прототипа характеризуются низкой помехоустойчивостью. Радиоэфир забит помехами от тысяч постоянно работающих радиостанций. Радиочастоты распределены между потребителями. Количество потребителей радиоканалов ограничено. Потребности радиоканала вошли в противоречие с его возможностями, требуется поиск новых способов передачи и приема информации и поиск новых сигналов. The method and device of the prototype are characterized by low noise immunity. Radio is jammed with thousands of constantly operating radio stations. Radio frequencies are distributed among consumers. The number of consumers of radio channels is limited. The needs of the radio channel came into conflict with its capabilities; it requires a search for new ways to transmit and receive information and a search for new signals.

Цель изобретения
Повышение помехоустойчивости за счет использования новых сигналов и новых способов их обработки.The purpose of the invention
Improving noise immunity through the use of new signals and new ways of processing them.

Сущность
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом техническом решении переносчиком информации использован новый сигнал. Характерной особенностью такого сигнала является малая база сигнала, формируемая короткой, до единиц наносекунд, длительностью, включающей до четырех квазиполупериода (временных лепестков) гармонического сигнала. Ширина спектра такого сигнала определяется по формуле (1) Δ F = 4f/N, где f - частота гармонического сигнала; N - количество квазиполупериодов. Формируемый таким образом сигнал отличается от СШП сигнала аналога стабильностью и повторяемостью параметров сигнала - прежде всего стабильностью ширины полосы частот, длительности и уровня мощности излучаемых сигналов. Это обеспечивает работу способа в заданной полосе частот и с заданным уровнем мощности и селекции по длительности излучаемого сигнала радиосвязи так, чтобы не мешать другим, работающим в радиоэфире, устройствам передачи и приема информации. А на приемной стороне используется операция согласованной фильтрации для выделения нового сигнала с заданными параметрами. Такие сигналы в радиосвязи ранее не использовались. В радиолокации их применение ограничивается использованием для получения координатной информации и сопряжено с технологическими проблемами стробоскопической обработки сигналов [3]. Традиционная аппаратура радиосвязи использует колебательные контуры с большой добротностью для усиления сигналов в определенной полосе частот. При этом длительность используемых сигналов достаточна, чтобы раскачать колебательный контур приемника и включает до нескольких десятков и даже сотен периодов высокочастотного заполнения. Традиционный приемник защищен от коротких импульсных сигналов, являющихся для него помехой. В заявляемом техническом решении традиционные сигналы - помеха, а короткий импульсный сигнал является носителем информации. Новый сигнал представляет собой переходной процесс. Сигнал с малой абсолютной до нескольких пико- наносекунд и относительной длительностью - до четырех квазиполупериодов имеет комплексную огибающую не отражающую однозначно форму сигнала, а значит и создание для него (сигнала) согласованного фильтра нецелесообразно (стр. 10 в кн. [3]). В данном техническом решении согласованный фильтр разработан, и построен на принципе шунтирования сигналов с большой базой и выделения сигналов с малой базой - представляющего собой квадратурную составляющую огибающей сигнала переходного процесса. А сам сигнал не имеет участка установившегося процесса и представляет собой переходной процесс. Традиционный приемник не регистрирует такие сигналы, а временная регулировка усиления, колебательные контуры и другие схемные решения современного приемника подавляет их. Согласованная фильтрация выделяет квадратурную составляющую огибающей сигнала [4] с заданной длительностью и подавляет, шунтирует стационарные установившиеся процессы. Предлагаемые сигналы обеспечили использование нового радиоэфира, в котором традиционные сигналы подавляются как помехи. Вхождение в синхронизм передающей и приемной сторон организуется протоколом обмена на программном уровне в источнике и потребителе информации [5]. Выбор N до 4 объясняется следующими причинами:
на стр.10 в кн. [3] указано, что при N ≤ 6 комплексная огибающая уже не отражает форму сигнала; появление квадратурной составляющей огибающей связано с несоответствием средней частоты сигнала средней частоте полосового или согласованного фильтров (стр. 175-176 в кн. [6]), что строго выполняется при N ≤ 2, так по формуле (1) Δ F ≥ 2f, при этом нулевая и отрицательные частоты для радиосигнала исключаются, что и приводит к несимметрии средней частоты сигнала и средней частоты указанных фильтров. Однако такое строгое требование не обязательно, так как указанная несимметрия возникает и по другим причинам за счет: доплеровского эффекта при движении приемной, передающей сторон, а также движения среды радиоканала между ними; нелинейности и дисперсии радиоканала для разных частот; нестабильности работы генератора передающей стороны; несимметричного относительно частоты f широкополосного усиления первого и (или) второго. Выполняется условие возникновения квадратурной составляющей тем, что средняя частота полосового или согласованного фильтра смещена относительно средней частоты сигнала. В заявляемом техническом решении это условие выполняется за счет операции несимметричной относительно частоты f полосовой фильтрации.Essence
This goal is achieved by the fact that in the proposed technical solution, the information carrier uses a new signal. A characteristic feature of such a signal is a small signal base, formed by a short, up to several nanoseconds, duration, including up to four quasi-half-periods (time lobes) of the harmonic signal. The width of the spectrum of such a signal is determined by the formula (1) Δ F = 4f / N, where f is the frequency of the harmonic signal; N is the number of quasi-half-periods. The signal generated in this way differs from the UWB signal of the analogue by the stability and repeatability of the signal parameters - first of all, by the stability of the frequency bandwidth, duration and power level of the emitted signals. This ensures the operation of the method in a given frequency band and with a given power level and selection according to the duration of the emitted radio signal so as not to interfere with other devices working in the radio broadcasting and receiving information. And on the receiving side, the operation of coordinated filtering is used to select a new signal with the given parameters. Such signals have not previously been used in radio communications. In radar, their use is limited to use for obtaining coordinate information and is associated with technological problems of stroboscopic signal processing [3]. Conventional radio communications equipment uses high-quality oscillatory circuits to amplify signals in a specific frequency band. Moreover, the duration of the signals used is sufficient to swing the oscillatory circuit of the receiver and includes up to several tens and even hundreds of periods of high-frequency filling. The traditional receiver is protected from short pulsed signals, which are an obstacle for it. In the claimed technical solution, traditional signals are a hindrance, and a short pulse signal is a data carrier. The new signal is a transient. A signal with a small absolute up to several piconoseconds and a relative duration of up to four quasi- half-periods has a complex envelope that does not unambiguously reflect the waveform, and therefore creating a matched filter for it (signal) is not practical (p. 10 in the book [3]). In this technical solution, a matched filter is developed and built on the principle of shunting signals with a large base and isolating signals with a small base - which is the quadrature component of the envelope of the transient signal. And the signal itself does not have a part of the steady-state process and is a transient process. A traditional receiver does not register such signals, and temporary gain control, oscillatory circuits, and other circuitry of a modern receiver suppresses them. Consistent filtering selects the quadrature component of the signal envelope [4] with a given duration and suppresses, shunts stationary steady-state processes. The proposed signals provided the use of a new radio broadcast in which traditional signals are suppressed as interference. Entering the synchronism of the transmitting and receiving sides is organized by the exchange protocol at the software level in the source and consumer of information [5]. The choice of N to 4 is explained by the following reasons:
on page 10 in the book. [3] it is indicated that for N ≤ 6 the complex envelope no longer reflects the waveform; the appearance of the quadrature component of the envelope is associated with a mismatch of the average frequency of the signal with the average frequency of the bandpass or matched filters (p. 175-176 in the book [6]), which is strictly performed for N ≤ 2, so according to formula (1) Δ F ≥ 2f, for this zero and negative frequencies for the radio signal are excluded, which leads to asymmetry of the average frequency of the signal and the average frequency of these filters. However, such a strict requirement is not necessary, since the indicated asymmetry also arises for other reasons due to: the Doppler effect during the movement of the receiving and transmitting sides, as well as the movement of the medium of the radio channel between them; nonlinearity and dispersion of the radio channel for different frequencies; instability of the generator of the transmitting side; asymmetric with respect to frequency f, the broadband gain of the first and (or) second. The condition for the occurrence of the quadrature component is satisfied in that the average frequency of the bandpass or matched filter is offset from the average frequency of the signal. In the claimed technical solution, this condition is satisfied due to the operation asymmetric with respect to the frequency f of bandpass filtering.

Приведенные причины и позволили осуществить выбор N ≤ 4. На выбор повлияли и результаты экспериментов, при которых устройство наиболее устойчиво работает при N=4, хотя высокая помехоустойчивость устройства передачи и приема информации сохранялась при N от 2 до 6. Устройство функционирует и при больших N, однако с увеличением N помехоустойчивость резко падает до помехоустойчивости традиционных способов связи. The reasons given made it possible to make a choice of N ≤ 4. The experimental results in which the device operates most stably at N = 4 influenced the choice, although the high noise immunity of the information transmission and reception device was maintained at N from 2 to 6. The device also functions at large N However, with increasing N, the noise immunity drops sharply to the noise immunity of traditional communication methods.

Блок-схема алгоритма заявляемого способа приведена на фиг. 1. Способ (прототипа) передачи и приема информации, содержащий генерирование колебаний частотой f, амплитудную их модуляцию сигналами от источника информации, первое широкополосное усиление и электромагнитное излучение, а также первое электропитание и первое экранирование всех операций и преобразований на передающей стороне, за исключением электромагнитного излучения, а на приемной стороне - операции приема и преобразования в электрический сигнал, второе широкополосное усиление, выделение огибающей и передачу потребителю информации, а также второе электропитание и второе экранирование всех преобразований на приемной стороне за исключением приема и преобразования в электрический сигнал, изменен с целью повышения помехоустойчивости дополнительным включением следующих операций: на передающей стороне сигналы от источника информации дополнительно дифференцируют и преобразуют в парафазные сигналы с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов генерируемых колебаний, а последние используют для амплитудной модуляции, а на приемной стороне тем, что после второго широкополосного усиления дополнительно выполняют операцию несимметричной относительно частоты f полосовой фильтрации с полосой пропускания Δ F, рассчитываемой по формуле /2/: Δ F = 4f/N, где N - количество используемых в сигнале на передающей стороне квазиполупериодов, кроме того дополнительно выполняют последовательно не менее двух блоков преобразований, состоящих из согласованной фильтрации квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, третьего широкополосного усиления и селекции сигнала по длительности и мощности, кроме этого первое и второе электропитания на передающей и приемной сторонах охватывают и дополнительно введенные преобразования, при этом первое и второе электропитание дополняют операциями сетевой фильтрации, кроме этого первое и второе экранирование на передающей и приемной сторонах охватывают и дополнительно введенные преобразования. The block diagram of the algorithm of the proposed method is shown in FIG. 1. A method (prototype) for transmitting and receiving information, comprising generating oscillations of frequency f, their amplitude modulation by signals from the information source, the first broadband amplification and electromagnetic radiation, as well as the first power supply and the first screening of all operations and transformations on the transmitting side, except for the electromagnetic radiation, and on the receiving side, the operations of receiving and converting to an electrical signal, a second broadband amplification, envelope separation and transmission of information to the consumer, also the second power supply and the second screening of all the transformations on the receiving side, except for receiving and converting to an electrical signal, has been changed in order to increase noise immunity by additionally including the following operations: on the transmitting side, the signals from the information source are additionally differentiated and converted into paraphase signals with a given duration of up to four half-periods oscillations generated, and the latter are used for amplitude modulation, and on the receiving side by the fact that after the second of the wideband amplification additionally perform the operation of band-pass filtering asymmetric with respect to the frequency f with the passband Δ F calculated by the formula / 2 /: Δ F = 4f / N, where N is the number of quasi-half-periods used in the signal on the transmitting side, and in addition less than two transformation units, consisting of matched filtering of the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, the third broadband gain and signal selection by duration and NOSTA, except that the first and second power supply for transmitting and receiving sides of the cover and additionally introduced conversion, the first and second power supply network filtering operations complement, besides the first and second shielding the transmitting and receiving sides of the cover and additionally introduced conversion.

Новые существенные признаки заявляемого технического решения: новый сигнал с определенными устойчивыми параметрами, полосовая несимметричная относительно частоты f фильтрация сигнала, соответствующая длительности излучаемого сигнала и рассчитываемая по формуле (1), согласованная фильтрация данного сигнала, а также его селекция по длительности и мощности вошли во взаимодействие друг с другом и с признаками прототипа, что и обеспечило достижение сверхсуммарного эффекта - повышения помехоустойчивости способа передачи и приема информации. Такой эффект является насущной потребностью практики и обеспечит повышение качества радиосвязи и расширение сферы пользователей радиоканала. Что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям новизна и существенные отличия. New significant features of the proposed technical solution: a new signal with certain stable parameters, band-pass asymmetric with respect to frequency f signal filtering, corresponding to the duration of the emitted signal and calculated by formula (1), the matched filtering of this signal, as well as its selection by duration and power, entered into interaction with each other and with the signs of the prototype, which ensured the achievement of the supertotal effect - increasing the noise immunity of the method of transmitting and receiving information ui. Such an effect is an urgent need for practice and will provide an improvement in the quality of radio communications and expand the scope of users of the radio channel. That allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of novelty and significant differences.

Для предлагаемого устройства цель достигается тем, что на передающей стороне выход источника информации соединен с входом первого широкополосного усилителя через дополнительно введенные и последовательно соединенные дифференцирующую цепь, логический элемент И, формирователь парафазных сигналов с заданной длительностью и коммутатор, причем первый и второй выходы данного формирователя парафазных сигналов подключены к соответствующему первому, второму входу коммутатора, при этом третий вход данного коммутатора соединен с выходом генератора колебаний с частотой f, кроме этого первый источник электропитания соединен через соответствующие дополнительно внесенные сетевые фильтры со всеми элементами передающей стороны, кроме излучающей антенны, а на приемной стороне выход второго широкополосного усилителя соединен с входом блока выделения огибающей через дополнительно включенные и последовательно соединенные полосовой фильтр, несимметричный относительно частоты f, и не менее двух блоков преобразования, при этом выход блока выделения огибающей соединен с входом потребителя информации через триггер со счетным входом, причем каждый блок преобразования состоит из последовательно соединенных согласованного фильтра квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, третьего широкополосного усилителя и селектора сигнала по длительности и мощности, причем согласованный фильтр состоит из двух конденсаторов и двух дросселей, при этом вход согласованного фильтра соединен через параллельно включенные первый дроссель и первый конденсатор с выходом данного согласованного фильтра, кроме этого вход данного фильтра соединен через последовательно включенные второй конденсатор и второй дроссель с общей шиной приемной стороны, при этом каждая пара дроссель - конденсатор выполнены в экранированном исполнении, кроме того селектор сигнала по длительности и мощности состоит из цепи, соединяющей вход с выходом и подключенной к общей шине приемной стороны через два параллельно соединенных и встречно включенных диода, при этом все элементы приемной стороны, кроме селектора сигнала по длительности и мощности и приемной антенны, соединены через соответствующие дополнительно включенные сетевые фильтры со вторым источником электропитания, кроме того все элементы устройства, кроме антенн, выполнены в экранированном исполнении, а экраны передающей и приемной сторон являются дня каждой из них общей шиной. Структурная схема устройства приведена на фиг. 2. Новая совокупность функциональных элементов обеспечивает:
дифференцирование информационного сигнала, поступающего от источника информации в виде сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ);
генерирование колебаний с частотой f;
формирование парафазных сигналов с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов генерируемых колебаний с частотой f;
формирование сигнала - переносчика информации путем амплитудной модуляции генерируемых колебаний парафазными сигналами с заданной длительностью, парафазные сигналы обеспечивают высокое качество по фронту и длительности;
первое широкополосное усиление, т.к. сигнал стал широкополосным;
электромагнитное излучение;
прием электромагнитных волн и преобразование их в электрический сигнал;
второе широкополосное усиление;
полосовую несимметричную относительно частоты f фильтрацию с шириной полосы, определяемой по формуле (1) и согласованной с заданной длительностью N ≥ 4;
согласованную фильтрацию, выделяющую сигнал с малой базой квадратурную составляющую огибающей сигнала;
третье широкополосное усиление сигнала с малой базой;
селекцию сигнала с заданными параметрами по длительности и мощности, с целью подавить проникающие помехи;
выделение огибающей с целью приведения сигнала к требованиям потребителя информации и возможной селекции сигнала по длительности в потребителе информации;
экранирование всех элементов устройства для подавления внешних и взаимных помех;
электропитание элементов устройства через сетевые фильтры, чтобы исключить проникновение помех через цепи электропитания;
введение в состав устройства двух и более блоков преобразования обеспечивает получение требуемого качества приема информации;
организация протокола обмена на уровне источника и потребителя информации обеспечивает широкое разнообразие выбора вида модуляции, кодирования, синхронизации и их согласованном изменении во времени, что позволяет по требованию заказчика наращивать помехоустойчивость и помехозащищенность устройств передачи и приема информации.For the proposed device, the goal is achieved by the fact that on the transmitting side, the output of the information source is connected to the input of the first broadband amplifier through additionally introduced and connected in series differentiating circuit, a logical element And, a shaper of phase signals with a given duration and a switch, the first and second outputs of this shaper signals are connected to the corresponding first, second input of the switch, while the third input of this switch is connected to the output of an oscillator with a frequency f, in addition, the first power source is connected via corresponding additional network filters to all elements of the transmitting side except the radiating antenna, and on the receiving side, the output of the second broadband amplifier is connected to the input of the envelope selection unit through additionally connected and connected in series bandpass filters asymmetric with respect to the frequency f, and at least two conversion units, while the output of the envelope extraction unit is connected to the input via an information fuse through a trigger with a counting input, each conversion unit consisting of a matched filter in series of a quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, a third broadband amplifier and a signal selector in duration and power, and the matched filter consists of two capacitors and two chokes, the input of the matched filter is connected through parallel connected first choke and the first capacitor to the output of this matched filter, to In addition, the input of this filter is connected through the second capacitor and the second inductor in series with the common bus of the receiving side, while each pair of the inductor - capacitor is shielded, in addition, the signal selector in duration and power consists of a circuit connecting the input to the output and connected to the common bus of the receiving side through two parallel-connected and counter-connected diodes, while all the elements of the receiving side, except for the signal selector for duration and power and the receiving antenna s, connected through the corresponding additionally included mains filters to the second power supply, in addition, all elements of the device, except for the antennas, are made in shielded design, and the screens of the transmitting and receiving sides are each day a common bus. The block diagram of the device is shown in FIG. 2. A new set of functional elements provides:
differentiation of the information signal coming from the information source in the form of a signal with pulse width modulation (PWM);
oscillation generation with a frequency f;
the formation of paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods of generated oscillations with a frequency f;
formation of a signal - an information carrier by amplitude modulation of generated oscillations by paraphase signals with a given duration, paraphase signals provide high quality along the front and duration;
first broadband gain, as the signal has become broadband;
electromagnetic radiation;
receiving electromagnetic waves and converting them into an electrical signal;
second broadband gain;
band-pass filtering, asymmetric with respect to frequency f, with a bandwidth determined by formula (1) and matched with a given duration N ≥ 4;
matched filtering, emitting a small base signal, the quadrature component of the signal envelope;
third low-base broadband signal amplification;
signal selection with the given parameters in duration and power, in order to suppress penetrating noise;
the selection of the envelope in order to bring the signal to the requirements of the consumer of information and the possible selection of the signal for the duration in the consumer of information;
shielding of all elements of the device to suppress external and mutual interference;
power supply of the device elements through surge protectors to prevent interference through the power supply circuit;
the introduction of two or more conversion units into the device provides the required quality of information reception;
The organization of the exchange protocol at the level of the source and consumer of information provides a wide variety of choices of the type of modulation, coding, synchronization and their coordinated change in time, which allows, at the request of the customer, to increase the noise immunity and noise immunity of information transmission and reception devices.

Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить количество пользователей общего радиоэфира за счет: применения параллельно с традиционным радиоэфиром, основанным на использовании известных способов радиообмена информацией, нового радиоэфира, использующего новые сигналы с малой базой и известными параметрами. В различных устройствах могут изменяться: частота f, средняя частота и полоса частот Δ F полосового фильтра, длительность абсолютная и относительная, а также различные формы модуляции, кроме этого источник и потребитель информации определяют форму модуляции-демодуляции, вид кодирования-декодирования, их последовательность и кратность. Разность временных масштабов информационного сигнала и сигнала переносчика информации позволяет реализовать многоуровневую организацию протокола обмена, например аналогичную многоуровневой организации, приведенной на стр. 19 в работе [5], и поднять помехоустойчивость до требуемого уровня потребителя. Суммарная база сигнала определяется произведением базы предлагаемого сигнала и базы сигнала, используемого источником и потребителем информации (в нашем случае ШИМ сигнала) [стр. 65 в кн. 6]. Возможно применение практически всех видов модуляции. По длительности также нет потенциальных ограничений, т.к. за нанотехнологиями идут пикотехнологии. Из классических уравнений Максвелла, описывающих закон излучения энергии в пространстве [5, 6], следует, что излучаемая мощность пропорциональна скорости изменения тока в антенне во времени. В работе [6, 7] показано, что переход к несинусоидальным сигналам позволяет получить выигрыш в излучаемой мощности обратно пропорциональный времени нарастания и спада сигнала, что при одинаковой мощности излучения требует меньшего значения коммутируемого напряжения. Спектральная плотность такого сигнала по сравнению с традиционными сигналами уменьшится пропорционально расширению полосы при одинаковой мощности излучения, что позволит устранить или снизить помехи в эфире станциям, работающим в этой полосе. Известно ( стр. 19 в кн. [6]), что пропускная способность канала увеличивается с расширением полосы частот. The proposed technical solution allows to increase the number of users of the common radio broadcast due to: the use of a new radio broadcast using new signals with a small base and known parameters in parallel with the traditional radio broadcast based on the use of known methods of radio information exchange. Different devices can change: frequency f, average frequency and frequency band Δ F of a band-pass filter, the duration is absolute and relative, as well as various forms of modulation, in addition, the source and consumer of information determine the modulation-demodulation form, the type of encoding-decoding, their sequence and multiplicity. The difference in the time scales of the information signal and the signal of the information carrier allows one to realize a multi-level organization of the exchange protocol, for example, similar to the multi-level organization shown on page 19 in [5], and to increase the noise immunity to the required consumer level. The total signal base is determined by the product of the proposed signal base and the signal base used by the source and consumer of information (in our case, the PWM signal) [p. 65 in the book 6]. You can use almost all types of modulation. There are also no potential limitations on the duration, as nanotechnology is followed by picotechnology. From the classic Maxwell equations describing the law of radiation of energy in space [5, 6], it follows that the radiated power is proportional to the rate of change of current in the antenna over time. It was shown in [6, 7] that the transition to non-sinusoidal signals allows gain in the radiated power to be inversely proportional to the rise and fall times of the signal, which at the same radiation power requires a lower switching voltage. The spectral density of such a signal, in comparison with traditional signals, will decrease in proportion to the expansion of the band at the same radiation power, which will eliminate or reduce interference on the air to stations operating in this band. It is known (p. 19 in the book [6]) that the channel capacity increases with the expansion of the frequency band.

Таким образом, новая совокупность функциональных узлов устройства и их взаимосвязь, объединенные единой целью, обеспечили повышение помехоустойчивости радиообмена информацией. Наличие новых признаков: дополнительно внесенные элементы, новые связи между всей совокупностью элементов устройства, а также достижение усиленных свойств - повышение помехоустойчивости позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям новизна, существенные отличия, реализуемость и полезность для практики. Thus, a new set of functional units of the device and their interconnection, united by a common goal, have provided increased noise immunity of radio information exchange. The presence of new features: additionally introduced elements, new connections between the entire set of device elements, as well as the achievement of enhanced properties - increased noise immunity allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of novelty, significant differences, feasibility and usefulness for practice.

Перечень фигур
На фиг. 1 приведена блок-схема алгоритма способа передачи и приема информации, где обозначены:
1 - прием ШИМ сигналов от источника информации;
2 - дифференцирование;
3 - генерирование колебаний с частотой f;
4 - преобразование в парафазные сигналы с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов генерируемых колебаний f;
5 - амплитудная модуляция генерируемых колебаний f парафазными сигналами с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов;
6 - первое широкополосное усиление;
7 - электромагнитное излучение;
8 - прием электромагнитных волн и преобразование в электрический сигнал;
9 - второе широкополосное усиление;
10 - полосовая несимметричная относительно частоты f фильтрация с полосой, рассчитываемой по формуле (1);
11 - согласованная фильтрация квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью;
12 - третье широкополосное усиление;
13 - селекция по длительности и мощности;
14 - двух и более кратное повторение операций 11, 12 и 13;
15 - выделение огибающей;
16 - передача потребителю информации;
17 - первое электропитание с сетевой фильтрацией;
18 - первое экранирование преобразований передающей стороны за исключением операции электромагнитного излучения;
19 - второе электропитание с сетевой фильтрацией;
20 - второе экранирование преобразований приемной стороны устройства за исключением операции приема электромагнитных волн и преобразования в электрический сигнал;
На фиг. 2 приведена структурная схема устройства передачи и приема информации, где обозначены:
1 - источник информации;
2 - генератор колебаний с частотой f;
3 - первый широкополосный усилитель;
4 - излучающая антенна;
5 - первый источник электропитания;
6 - приемная антенна;
7 - второй широкополосный усилитель;
8 - блок выделения огибающей;
9 - потребитель информации;
10 - второй источник электропитания;
11 - экран;
12 - дифференцирующая цепь;
13 - логический элемент И;
14 - формирователь парафазных сигналов с заданной длительностью;
15 - коммутатор;
16 - сетевые фильтры;
17 - полосовой фильтр несимметричный относительно частоты f,
18 - блок преобразования;
19 - триггер со счетным входом;
20 - согласованный фильтр квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью;
21 - третий широкополосный усилитель;
22 - селектор сигнала по длительности и мощности;
23 и 26 - первый и второй дроссель;
24 и 25 - первый и второй конденсатор;
27 - общая шина;
28 и 29 - диоды.List of figures
In FIG. 1 is a flow chart of a method for transmitting and receiving information, where:
1 - receiving PWM signals from an information source;
2 - differentiation;
3 - generation of oscillations with a frequency f;
4 - conversion to paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods of generated oscillations f;
5 - amplitude modulation of generated oscillations f by paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods;
6 - the first broadband gain;
7 - electromagnetic radiation;
8 - reception of electromagnetic waves and conversion into an electrical signal;
9 - second broadband gain;
10 - bandpass asymmetrical with respect to frequency f filtering with a band calculated by the formula (1);
11 - consistent filtering of the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration;
12 - third broadband gain;
13 - selection for duration and power;
14 - two or more repetition of operations 11, 12 and 13;
15 - selection of the envelope;
16 - transmission of information to the consumer;
17 - the first power supply with network filtering;
18 is a first screening of transformations of the transmitting side with the exception of the operation of electromagnetic radiation;
19 - second power supply with network filtering;
20 is a second screening transformations of the receiving side of the device with the exception of the operation of receiving electromagnetic waves and converting into an electrical signal;
In FIG. 2 shows a structural diagram of a device for transmitting and receiving information, where are indicated:
1 - source of information;
2 - oscillation generator with a frequency f;
3 - the first broadband amplifier;
4 - a radiating antenna;
5 - the first power source;
6 - receiving antenna;
7 - the second broadband amplifier;
8 - envelope separation unit;
9 - information consumer;
10 - a second power source;
11 - screen;
12 - differentiating circuit;
13 - a logical element And;
14 - shaper paraphase signals with a given duration;
15 - switch;
16 - surge protectors;
17 - band-pass filter asymmetric with respect to frequency f,
18 is a conversion unit;
19 - trigger with a counting input;
20 - matched filter quadrature component of the envelope of the signal with a given duration;
21 - the third broadband amplifier;
22 - signal selector for duration and power;
23 and 26 - the first and second throttle;
24 and 25 - the first and second capacitor;
27 - common bus;
28 and 29 are diodes.

На фиг. 3 приведены эпюры напряжений в контрольных точках данного устройства:
1 - сигнал на выходе источника, информации;
2 - сигнал на выходе дифференцирующей цепи;
3 - сигнал на выходе формирователя парафазных сигналов с заданной длительностью;
4 - излучаемый сигнал;
5 - принимаемый сигнал;
6 - сигнал на выходе полосового фильтра несимметричного относительно частоты f;
7 - сигнал на выходе согласованного фильтра квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью;
8 - сигнал на выходе блока выделения огибающей;
9 - сигнал на выходе триггера со счетным входом.In FIG. Figure 3 shows the stress diagrams at the control points of this device:
1 - signal at the output of the source, information;
2 - signal at the output of the differentiating circuit;
3 - signal at the output of the shaper of paraphase signals with a given duration;
4 - emitted signal;
5 - received signal;
6 - signal at the output of the band-pass filter asymmetric with respect to frequency f;
7 - signal at the output of the matched filter quadrature component of the envelope of the signal with a given duration;
8 - signal at the output of the envelope selection unit;
9 - signal at the output of a trigger with a counting input.

Пример. Example.

Способ передачи и приема информации (см. фиг. 1) содержит: 1 - прием ШИМ - сигналов от источника информации в виде 1, изображенном на фиг. 3; 2 - дифференцирование, на фиг. 3 сигнал имеет вид 2; 3 - генерирование колебаний с частотой f; 4 - преобразование в парафазные сигналы с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов генерируемых колебаний, на фиг. 3 сигнал имеет вид 3; 5 - амплитудную модуляцию генерируемых колебаний парафазными сигналами с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов; 6 - первое широкополосное усиление; 7 - электромагнитное излучение, на фиг. 3 излучаемый сигнал имеет вид 4; 8 - прием электромагнитных волн и преобразование в электрический сигнал; 9 - второе широкополосное усиление; 10 - полосовая фильтрация, несимметричная относительно частоты f, с полосой пропускания, рассчитываемой по формуле (1), на фиг. 3 сигнал после полосовой несимметричной относительно частоты f фильтрации имеет вид 6; 11 - согласованная фильтрация квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, на фиг. 3 сигнал после согласованной фильтрации имеет вид 7; 12 - третье широкополосное усиление; 13 - селекция по длительности и мощности; 14 - двух (и более) кратное повторение операций 11, 12 и 13; 15 - выделение огибающей, на фиг. 3 сигнал после выделения огибающей имеет вид 8; 16 - передача потребителю информации возможна и в виде сигнала 8 (см. фиг.3), но для повышения качества и помехоустойчивости сигнал приводят к стандартному виду - подают на счетный вход триггера, сигнал, поступающий на входе потребителя информации, имеет вид 9; 17 - первое электропитание с сетевой фильтрацией для преобразований передающей стороны; 18 - первое экранирование для преобразований передающей стороны за исключением электромагнитного излучения; 19 - второе электропитание с сетевой фильтрацией для преобразований приемной стороны; 20 - второе экранирование для каждого преобразования приемной стороны за исключением приема электромагнитных волн и преобразования в электрический сигнал. The method of transmitting and receiving information (see Fig. 1) contains: 1 - receiving PWM signals from an information source in the form of 1, shown in FIG. 3; 2 - differentiation, in FIG. 3 signal has the form 2; 3 - generation of oscillations with a frequency f; 4 - conversion to paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods of generated oscillations, FIG. 3 signal has the form 3; 5 - amplitude modulation of the generated oscillations by paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods; 6 - the first broadband gain; 7 - electromagnetic radiation, in FIG. 3 the emitted signal has the form 4; 8 - reception of electromagnetic waves and conversion into an electrical signal; 9 - second broadband gain; 10 - bandpass filtering, asymmetric with respect to frequency f, with a passband calculated by the formula (1), in FIG. 3 the signal after the bandpass asymmetric with respect to the filtering frequency f has the form 6; 11 - consistent filtering of the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, in FIG. 3 the signal after matched filtering has the form 7; 12 - third broadband gain; 13 - selection for duration and power; 14 - two (or more) multiple repetitions of operations 11, 12 and 13; 15 - selection of the envelope, in FIG. 3 the signal after selecting the envelope has the form 8; 16 - information can also be transmitted to the consumer in the form of signal 8 (see Fig. 3), but to improve the quality and noise immunity, the signal is brought to a standard form - it is fed to the counting input of the trigger, the signal received at the input of the information consumer has the form 9; 17 - the first power supply with network filtering for transformations of the transmitting side; 18 is a first screening for transformations of the transmitting side with the exception of electromagnetic radiation; 19 is a second power supply with network filtering for transformations of the receiving side; 20 is a second screening for each conversion of the receiving side with the exception of the reception of electromagnetic waves and conversion into an electrical signal.

Формула изобретения имеет вид. Способ передачи и приема информации, содержащий генерирование 4 колебаний частотой f, амплитудную их модуляцию 5 сигналами, поступающими 1 от источника информации, первое широкополосное 6 усиление и электромагнитное 7 излучение, а также первое 17 электропитание и первое 18 экранирование всех операций и преобразований на передающей стороне за исключением электромагнитного 7 излучения, а на приемной стороне - операции приема и преобразования 8 в электрический сигнал, второе 9 широкополосное усиление, выделение 15 огибающей и передачу 16 потребителю информации, а также второе 12 электропитание и второе 20 экранирование всех преобразований на приемной стороне за исключением приема и преобразования 8 в электрический сигнал, отлагающийся тем, что с целью повышения помехоустойчивости на передающей стороне сигналы от источника информации дополнительно дифференцируют 2 и преобразуют 4 в парафазные сигналы с заданной длительностью до четырех квазиполупериодов генерируемых колебаний, а последние используют для амплитудной 5 модуляции, а на приемной стороне тем, что после второго 9 широкополосного усиления дополнительно выполняют операцию несимметричной относительно частоты f полосовой 10 фильтрации с полосой пропускания Δ F, рассчитываемой по формуле Δ F = 4f/N, где N - количество используемых в излучаемом сигнале на передающей стороне квазиполупериодов, кроме того дополнительно выполняют последовательно не менее двух блоков 14 преобразований, состоящих из согласованной 11 фильтрации квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, третьего 12 широкополосного усиления и селекции 13 сигнала по длительности и мощности, кроме этого первое 17 и второе 19 электропитания на передающей и приемной сторонах охватывают и дополнительно введенные преобразования, при этом первое 17 и второе 19 электропитание дополняют операциями сетевой фильтрации, кроме этого первое 18 и второе 20 экранирование на передающей и приемной сторонах охватывают и дополнительно введенные преобразования. The claims are of the form. A method for transmitting and receiving information, comprising generating 4 oscillations with a frequency f, their amplitude modulation with 5 signals coming 1 from an information source, the first broadband 6 gain and electromagnetic 7 radiation, as well as the first 17 power supply and the first 18 shielding of all operations and transformations on the transmitting side with the exception of electromagnetic radiation 7, and on the receiving side, the operations of receiving and converting 8 into an electrical signal, the second 9 broadband amplification, the allocation of 15 envelope and transmission 16 will consume For information, as well as the second 12 power supply and the second 20 shielding of all transformations on the receiving side, except for receiving and converting 8 to an electrical signal, which is delayed by the fact that in order to increase the noise immunity on the transmitting side, the signals from the information source additionally differentiate 2 and convert 4 to paraphase signals with a given duration of up to four quasi-half-periods of generated oscillations, and the latter are used for amplitude 5 modulation, and on the receiving side, because after the second 9 band-pass amplification additionally perform an operation asymmetric with respect to frequency f of band-pass filtering 10 with a passband Δ F calculated by the formula Δ F = 4f / N, where N is the number of quasi-half-periods used in the emitted signal on the transmitting side, in addition, at least two blocks are additionally performed sequentially 14 transformations, consisting of a consistent 11 filtering of the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, the third 12 broadband amplification and selection of 13 signals for a long In addition, the first 17 and second 19 power supplies on the transmitting and receiving sides also cover additionally introduced transformations, while the first 17 and second 19 power supplies are supplemented by network filtering operations, in addition, the first 18 and second 20 shieldings on the transmitting and receiving sides cover and additionally introduced conversions.

Для реализации данного способа устройство передачи и приема информации содержит на передающей стороне источник 1 информации, генератор 2 колебаний с частотой f, первый 3 широкополосный усилитель, подключенный к излучающей 4 антенне, и первый источник 5 электропитания, а на приемной стороне - приемную 6 антенну, соединенную со вторым широкополосным 7 усилителем, блок выделения 8 огибающей, потребитель 9 информации и второй 10 источник электропитания, при этом передающая и приемная стороны кроме антенн экранированы 11, при этом с целью повышения помехоустойчивости дополнительно внесены следующие изменения: на передающей стороне выход источника 1 информации соединен с входом первого 3 широкополосного усилителя через дополнительно введенные и последовательно соединенные дифференциирующую 12 цепь, логический 13 элемент И, формирователь 14 парафазных сигналов с заданной длительностью и коммутатор 15, причем первый и второй выходы данного формирователя 14 парафазных сигналов подключены к соответствующему первому, второму входу коммутатора 15, при этом третий вход данного коммутатора 15 соединен с выходом генератора 2 колебаний с частотой f, кроме этого первый источник 5 электропитания соединен через соответствующие дополнительно внесенные сетевые 16 фильтры со всеми элементами передающей стороны, кроме излучающей 4 антенны, а на приемной стороне выход второго широкополосного 7 усилителя соединен с входом блока 8 выделения огибающей через дополнительно включенные и последовательно соединенные полосовой 17 несимметричный относительно частоты f фильтр и не менее двух блоков 18 преобразований, при этом выход блока 8 выделения огибающей соединен с входом потребителя 9 информации через триггер 19 со счетным входом, причем каждый блок 18 преобразований состоит из последовательно соединенных согласованного 20 фильтра квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, третьего широкополосного 21 усилителя и селектора 22 сигнала по длительности и мощности, причем согласованный 20 фильтр состоит из двух конденсаторов 24, 25 и двух дросселей 23, 26, при этом вход согласованного 20 фильтра соединен через параллельно включенные первый 23 дроссель и первый 24 конденсатор с выходом данного согласованного 20 фильтра, кроме этого вход данного 20 фильтра соединен через последовательно включенные второй 25 конденсатор и второй 26 дроссель с общей шиной 27 приемной стороны, при этом каждая пара дроссель - конденсатор выполнены в экранированном исполнении, кроме того селектор 22 сигнала по длительности и мощности состоит из цепи, соединяющей вход с выходом и подключенной к общей 27 шине приемной стороны через два параллельно соединенных и встречно включенных диода 28, 29, при этом все элементы приемной стороны, кроме селектора 22 сигнала по длительности и мощности и приемной антенны, соединены через соответствующие дополнительно включенные сетевые 16 фильтры со вторым источником 10 электропитания, кроме того все элементы устройства, кроме антенн 4 и 6, выполнены в экранированном исполнении, а экраны 11 передающей и приемной сторон являются для каждой из них общей шиной 27. To implement this method, a device for transmitting and receiving information contains on the transmitting side an information source 1, an oscillation generator 2 with a frequency f, a first 3 broadband amplifier connected to an emitting 4 antenna, and a first power supply 5, and a receiving 6 antenna on the receiving side, connected to the second broadband 7 amplifier, an envelope extraction unit 8, an information consumer 9 and a second 10 power supply, while the transmitting and receiving sides, in addition to the antennas, are shielded 11, with the aim of increasing The following changes were additionally made in the case of noise immunity: on the transmitting side, the output of the information source 1 is connected to the input of the first 3 broadband amplifier through an additionally introduced and connected in series differentiating circuit 12, a logical element 13 And, a shaper 14 of phase signals with a given duration and a switch 15, the first and second the outputs of this driver 14 of the paraphase signals are connected to the corresponding first, second input of the switch 15, while the third input of this switch 15 connected to the output of the oscillation generator 2 with a frequency f, in addition, the first power supply source 5 is connected through the corresponding additionally made network 16 filters with all the elements of the transmitting side except the radiating 4 antennas, and on the receiving side the output of the second broadband amplifier 7 is connected to the input of the allocation unit 8 an envelope through an additionally included and sequentially connected band-pass 17 asymmetric with respect to frequency f filter and at least two transform units 18, while the output of the selection unit 8 the envelope I is connected to the input of the consumer 9 information through the trigger 19 with a counting input, and each block 18 of the transformations consists of sequentially connected matched 20 filter quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, the third broadband 21 amplifier and signal selector 22 for duration and power, and matched 20, the filter consists of two capacitors 24, 25 and two chokes 23, 26, while the input of the matched filter 20 is connected through the first 23 choke and the first 24 connected in parallel a capacitor with the output of this matched 20 filter, in addition, the input of this 20 filter is connected through a second 25 capacitor and a second 26 inductor with a common bus 27 of the receiving side, each pair of inductor - capacitor is shielded, in addition, the signal selector 22 duration and power consists of a circuit connecting the input to the output and connected to the common 27 bus of the receiving side through two parallel connected and counter-connected diodes 28, 29, while all the elements of the receiving side In addition to the signal selector 22 for duration and power and the receiving antenna, they are connected via the corresponding additionally included network 16 filters with a second power supply 10, in addition, all elements of the device, except antennas 4 and 6, are made in shielded design, and the screens 11 of the transmitting and the receiving sides are for each of them a common bus 27.

Способ работает в соответствии с блок-схемой алгоритма, приведенной на фиг. 1. The method operates in accordance with the flowchart of FIG. 1.

Структурная схема устройства, реализующего данный метод, приведена на фиг. 2 и работает следующим образом. На передающей стороне источник 1 информации вырабатывает широтно-импульсный сигнал вида 1, см. фиг. 3, который, проходя через дифференциирующую 12 цепь, преобразуется к виду 2 и поступает через логический 13 элемент И на формирователь 14 парафазных сигналов, на первом и втором выходах которого формируются сигналы вида 3, поступающие соответственно на первый и второй входы коммутатора 15. На третий вход данного коммутатора 15 подан гармонический сигнал с генератора 2 (гармонического) сигнала. Коммутатор пропускает на выход часть гармонического сигнала заданной длительности, которая обеспечивает формирование из гармонического специального сигнала, включающего до четырех квазиполупериодов гармонического сигнала. Ширина спектра такого сигнала определяется по формуле (1). A block diagram of a device implementing this method is shown in FIG. 2 and works as follows. On the transmitting side, the information source 1 generates a pulse-width signal of the form 1, see FIG. 3, which, passing through a differentiating circuit 12, is converted to type 2 and fed through a logical 13 element And to the shaper 14 of the phase signals, at the first and second outputs of which signals of the form 3 are generated, respectively, arriving at the first and second inputs of the switch 15. At the third the input of this switch 15 is fed a harmonic signal from the generator 2 (harmonic) signal. The switch passes to the output a part of the harmonic signal of a given duration, which ensures the formation of a special harmonic signal, including up to four quasi-half-periods of the harmonic signal. The width of the spectrum of such a signal is determined by the formula (1).

На выходе коммутатора 15 сигнал принимает вид 4, усиливается в первом широкополосном 3 усилителе и поступает на излучающую 4 антенну. В результате формируется сигнал с короткой, до единиц наносекунд, длительностью и широкой, до нескольких сотен мегагерц, полосой частот. Сигнал с такими параметрами обладает повышенной проходимостью через различные препятствия. Известно, что СШП-сигналы используются для зондирования подземных сооружений и объектов. Электромагнитные волны достигают приемной 6 антенны, преобразуются в электрический сигнал вида 5 и поступают через второй широкополосный 7 усилитель на полосовой 17 несимметричный относительно частоты f фильтр. Широкополосность второго 7 усилителя и полоса пропускания данного 17 фильтра соответствуют полосе частот излучаемого сигнала. На выходе полосового 17 несимметричного относительно частоты f фильтра выделяется сигнал вида 6 и поступает на блок 18 преобразования, в котором проходит согласованную фильтрацию в одноименном 20 фильтре, усиление в третьем широкополосном 21 усилителе и селекцию по длительности и уровню мощности с помощью параллельно и встречно включенных диодов 28, 29, входящих в состав селектора 22 сигнала по длительности и мощности. Сущность согласованной фильтрации состоит в выделении квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, то есть выделении специального сигнала, используемого в данном техническом решении, и отличающегося малой длительностью не только в абсолютном значении - до единиц наносекунд, но и относительной - до четырех квазиполупериодов высокочастотного заполнения, в нашем случае - гармонического сигнала, хотя ограничений для других типов высокочастотного заполнения нет. В согласованном 20 фильтре квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью параллельный контур из первого 24 конденсатора и первого 23 дросселя обладает низкой добротностью, согласованной с нашим специальным сигналом, пропускает его к третьему широкополосному 21 усилителю. Традиционно используемые в радиосвязи сигналы в этом контуре ослабляются. Последовательная цепь из второго 25 конденсатора и второго 26 дросселя не пропускает наш специальный сигнал на корпус 27, а шунтирует на него традиционные сигналы радиосвязи. Приведенное сочетание цепей: 23-24 и 25-26 обеспечивает выделение нашего специального сигнала и ослабление радиосигналов других радиостанций. Диоды 28, 29 селектора 22 сигнала по длительности и мощности защищают последующие элементы приемной стороны от мощных помех, например от грозовых разрядов или импульсов радиолокаторов. При этом данный 22 селектор сигнала не успевает шунтировать предлагаемые сигналы, т.к. диоды 28 и 29 не успели открыться, и надежно шунтируют традиционные сигналы радиосвязи, отличающиеся достаточной продолжительностью - не менее нескольких десятков милисекунд [4]. В устройстве используются не менее двух последовательно включенных блоков 18 преобразования, что обеспечивает высокое качество согласованной фильтрации, необходимой для удовлетворения высоких требований пользователей устройств передачи и приема информации. На выходе последнего блока 18 преобразования сигнал приобретает вид 7 и поступает на блок 8 выделения огибающей и принимает форму вида 8. Данный блок 8 выделения огибающей позволяет потребителю информации провести дополнительную селекцию нашего специального сигнала по длительности, равной длительности излучаемого сигнала. Далее сигнал поступает на счетный вход триггера где приводится к стандартному для пользователей виду, хотя это преобразование и не носит принципиальный характер, поэтому не включена в состав способа. На выходе данного триггера 19 формируется сигнал вида 9, поступающий на вход потребителя 9 информации. Синхронизация передачи и приема информации организуется протоколом обмена на программном уровне в источнике 1 и потребителе 9 информации одним из известных способов [4]. At the output of the switch 15, the signal takes the form 4, is amplified in the first broadband 3 amplifier, and enters the radiating 4 antenna. As a result, a signal is generated with a short, up to a few nanosecond, duration and a wide, up to several hundred megahertz, frequency band. A signal with such parameters has increased cross-country ability through various obstacles. It is known that UWB signals are used to probe underground structures and objects. Electromagnetic waves reach the receiving antenna 6, are converted into an electric signal of the form 5, and pass through a second broadband amplifier 7 to a band-pass 17 filter asymmetrical with respect to frequency f. The broadband of the second 7 amplifier and the passband of this 17 filters correspond to the frequency band of the emitted signal. At the output of the band-pass filter 17, which is asymmetric with respect to the frequency f, a signal of the form 6 is extracted and fed to the conversion unit 18, in which the matched filtering takes place in the filter of the same name 20, amplifies in the third broadband 21 amplifier and selects the duration and power level using parallel and counter-connected diodes 28, 29 included in the signal selector 22 for duration and power. The essence of matched filtering is to isolate the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, that is, to highlight a special signal used in this technical solution, and characterized by a short duration not only in absolute value - up to units of nanoseconds, but also relative - up to four quasi-half-periods of high-frequency filling, in our case, a harmonic signal, although there are no restrictions for other types of high-frequency filling. In the matched 20 filter, the quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, the parallel circuit of the first 24 capacitors and the first 23 chokes has a low Q, matched with our special signal, passes it to the third broadband 21 amplifier. The signals traditionally used in radio communications in this circuit are attenuated. The serial circuit from the second 25 capacitor and the second 26 choke does not pass our special signal to the housing 27, but shunts traditional radio signals onto it. The given combination of circuits: 23-24 and 25-26 provides the separation of our special signal and the attenuation of the radio signals of other radio stations. The diodes 28, 29 of the signal selector 22 in duration and power protect the subsequent elements of the receiving side from powerful interference, for example, from lightning discharges or radar pulses. At the same time, this 22 signal selector does not have time to bypass the proposed signals, because diodes 28 and 29 did not have time to open, and reliably shunt traditional radio communication signals that are of sufficient duration - at least several tens of milliseconds [4]. The device uses at least two series-connected conversion units 18, which ensures the high quality of consistent filtering necessary to meet the high requirements of users of information transmitting and receiving devices. At the output of the last conversion unit 18, the signal acquires the form 7 and enters the envelope extraction unit 8 and takes the form of the form 8. This envelope extraction unit 8 allows the information consumer to perform additional selection of our special signal for a duration equal to the duration of the emitted signal. Then the signal goes to the counting input of the trigger where it is brought to a standard view for users, although this conversion is not of a fundamental nature, therefore it is not included in the composition of the method. The output of this trigger 19 generates a signal of the form 9, which is input to the consumer 9 information. Synchronization of the transmission and reception of information is organized by the exchange protocol at the software level in the source 1 and consumer 9 of information using one of the known methods [4].

Примером реализуемости функциональных элементов данного устройства являются следующие известные аналоги:
источником 1 информации могут быть различные формирователи сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), например последовательно включенный микрофон и широтно-импульсный модулятор, последний описан в А. С. СССР N 18911948;
генератор 2 гармонического сигнала приведен в кн. [8];
первый, второй и третий широкополосные 3, 7 и 21 усилители приведены в А.С. СССР N 1568208, БИ -10-90, с.50;
излучающая 4 антенна, как у прототипа, выполнена в виде вибраторного излучающего элемента полоскового типа. См. с. 124 в кн. [3] или любая из излучающих широкополосных антенн, например плоская логарифмическая спиральная антенна, приведена на с. 82-113 в кн. [3];
первый и второй источники соответственно 5 и 10 электропитания аналогичны прототипу,
приемная 6 антенна аналогично описанной на с. 82-143 в кн. [7];
блок 8 выделения огибающей аналогичен схеме детектирования огибающей по заявке N 1185010 Японии, БИ -10-90 (10Г 186П).An example of the feasibility of the functional elements of this device are the following well-known analogues:
the source of information 1 can be various signal conditioners with pulse-width modulation (PWM), for example, a microphone in series and a pulse-width modulator, the latter is described in AS USSR N 18911948;
harmonic generator 2 is given in the book. [eight];
the first, second and third broadband 3, 7 and 21 amplifiers are given in A.S. USSR N 1568208, BI-10-90, p.50;
radiating 4 antenna, as in the prototype, is made in the form of a vibrating radiating element of strip type. See p. 124 in the book [3] or any of the radiating broadband antennas, for example a flat logarithmic spiral antenna, is given on p. 82-113 in the book [3];
the first and second sources, respectively, 5 and 10 power supply are similar to the prototype,
receiving 6 antenna as described on p. 82-143 in the book [7];
the envelope separation unit 8 is similar to the envelope detection circuit according to Japanese application No. 1185010, BI-10-90 (10G 186P).

в роли потребителя 9 информации в виде ШИМ-сигналов может быть использован преобразователь ШИМ-сигнала в цифровой код [9] и ЭВМ или последовательно соединенные преобразователь ШИМ-сигнала в напряжение [10] и динамик;
конструкция экрана 11 известна, функциональные элементы данного устройства выполнены в экранированном исполнении для того, чтобы исключить влияние не только внешних, но взаимных помех дифференцирующая 12 цепь описана на с. 30-33 в кн.[8];
логический 13 элемент И на один вход получается из схемы, описанной на с.343 в кн. [8] путем замыкания входных контактов;
формирователь 14 парафазных сигналов с регулируемой длительностью приведен в кн. [8, 11];
коммутатор 15 аналогичен стробирующему устройству, приведенному на с.233 в кн. [12], или полупроводниковому ключу по заявке 64-72617 Яп. БИ-10-90(10В 620П);
сетевые 16 фильтры аналогичны фильтру сетевых помех, см. патент N 4835497 США, БИ-10-90 (10Г 143П);
полосовой 17 несимметричный относительно частоты f фильтр с регулируемой полосой пропускания приведен в заявке Японии N 1144714, БИ-10-90 (10Г 142П);
блок 18 преобразования состоит из:
согласованного 20 фильтра квадратурной составляющей огибающей сигнала с заданной длительностью, который собран из двух конденсаторов 24 и 25 известной конструкции [11] и двух дросселей 23 и 26 известной конструкции [11], при этом параллельный контур из первых конденсатора 24 и дросселя 23 обладают низкой добротностью, обеспечивая прохождение коротких импульсных сигналов и задержку, гашение длительных гармонических процессов, а цепь из вторых конденсатора 25 и дросселя 26 имеет высокую добротность, беспрепятственно пропуская длительные гармонические сигналы, а для коротких сигналов обладает большим сопротивлением;
третьего 21 широкополосного усилителя сигнала аналогичен операционному усилителю, см. описание А. С. СССР N 1569948, БИ-10-90 (10В 461П);
селектора 22 сигнала по длительности и мощности, состоящего из цепи, соединяющей вход с выходом и подключенной к общей шине через два параллельно соединенных и встречно включенных диода 28 и 29;
конструкция триггера 19 со счетным входом известна, см. с 168-169 в кн. [8];
конструкция общей 27 шины известна, широко используется в радиотехнике;
конструкция диодов 28, 29 известна, предлагается использовать КД503;
Предлагаемые способ и устройство передачи и приема информации повышает помехоустойчивость радиосвязи за счет использования сигналов, ранее в связи не применяемых. Традиционная аппаратура радиосвязи использует колебательные контуры с большой добротностью для усиления сигналов в определенной полосе частот. При этом длительности используемых сигналов достаточны, чтобы раскачать колебательный контур приемника и включает до нескольких десятков и даже сотен периодов высокочастотного заполнения. Традиционный приемник от коротких импульсных сигналов, являющихся помехой.in the role of consumer 9 of information in the form of PWM signals, a PWM signal to digital code converter [9] and a computer or a series-connected PWM signal to voltage converter [10] and a speaker can be used;
the design of the screen 11 is known, the functional elements of this device are shielded in order to exclude the influence of not only external, but mutual interference, the differentiating circuit 12 is described on page. 30-33 in the book [8];
logical 13 element And one input is obtained from the circuit described on p.343 in the book. [8] by closing the input contacts;
the shaper 14 of the paraphase signals with adjustable duration is given in the book. [8, 11];
the switch 15 is similar to the gating device shown on p.233 in the book. [12], or a semiconductor key according to the application 64-72617 Jap. BI-10-90 (10V 620P);
16 network filters are similar to a network interference filter, see US patent N 4835497, BI-10-90 (10G 143P);
a band-pass filter 17, asymmetrical with respect to frequency f, with an adjustable passband is given in Japanese application N 1144714, BI-10-90 (10G 142P);
block 18 conversion consists of:
matched filter 20 quadrature component of the envelope of the signal with a given duration, which is assembled from two capacitors 24 and 25 of known design [11] and two chokes 23 and 26 of known design [11], while the parallel circuit of the first capacitor 24 and choke 23 have a low quality factor ensuring the passage of short pulse signals and the delay, suppression of long harmonic processes, and the circuit of the second capacitor 25 and inductor 26 has a high quality factor, freely passing long harmonic some signals, and for short signals has a large resistance;
the third 21 broadband signal amplifier is similar to an operational amplifier, see description of A. S. USSR N 1569948, BI-10-90 (10V 461P);
signal selector 22 for duration and power, consisting of a circuit connecting the input to the output and connected to a common bus through two parallel-connected and counter-connected diodes 28 and 29;
the design of the trigger 19 with a counting input is known, see from 168-169 in the book. [eight];
the design of the common 27 bus is known, widely used in radio engineering;
the design of the diodes 28, 29 is known, it is proposed to use KD503;
The proposed method and device for transmitting and receiving information increases the noise immunity of radio communications through the use of signals previously not used in communication. Conventional radio communications equipment uses high-quality oscillatory circuits to amplify signals in a specific frequency band. In this case, the durations of the signals used are sufficient to swing the oscillatory circuit of the receiver and includes up to several tens and even hundreds of periods of high-frequency filling. Traditional receiver from short impulse signals that are a nuisance.

В заявляемом техническом решении традиционные сигналы - помеха, а короткий импульсный (специальный) сигнал является носителем информации. Совокупность таких специальных сигналов, организованная протоколом обмена обладает высокой помехоустойчивостью. Разность временных масштабов информационного, используемого источником и потребителем информации, и специального сигналов позволяет организовать многоуровневую организацию протокола обмена, например аналогичную многоуровневой организации, приведенной на с. 19 в статье [5], и поднять помехоустойчивость до требуемого уровня за счет суммарной базы сигнала, определяемой произведением базы данного специального сигнала, например равной 0,5 и базы информационного сигнала B_и, превышающей базу традиционно используемых сигналов радиосвязи в тысячи раз за счет многоуровневой организации кодирования. При этом база B_и информационного сигнала определяется произведением баз (B_i) сигналов, формируемых на различных (i-ых) уровнях кодирования, по формуле

От наносекундных носителей к традиционному сигналу связи с длительностью 200 10^-3 с можно организовать 0,2/0,000000001 = 2 • 10⁸ уровней кодирования. Что обеспечивается уже при базе кодирования каждого уровня чуть больше единицы, например при базе, равной 1,5, помехоустойчивость 0,5 (1,5)ⁿ ≥ 1 при n ≥2, где n - количество уровней кодирования, в предлагаемом техническом решении база ШИМ-сигнала значительно больше 2. А количество уровней кодирования определяется по требованию заказчика обеспечить необходимую помехоустойчивость.In the claimed technical solution, traditional signals are a hindrance, and a short pulse (special) signal is a data carrier. The set of such special signals, organized by the exchange protocol, has a high noise immunity. The difference in the time scales of the information used by the source and consumer of information, and special signals allows you to organize a multi-level organization of the exchange protocol, for example, similar to the multi-level organization shown on p. 19 in article [5], and raise the noise immunity to the required level due to the total signal base determined by the product of the base of this special signal, for example, equal to 0.5 and the base of the information signal B _and exceeding the base of traditionally used radio signals by a factor of thousands due to multi-level coding organizations. In this case, the base B _{and the} information signal is determined by the product of the bases (B _i ) of the signals generated at various (i-th) coding levels, according to the formula

From nanosecond carriers to a traditional communication signal with a duration of 200 10 ⁻³ s, it is possible to organize 0.2 / 0.000000001 = 2 • 10 ⁸ coding levels. What is already provided when the encoding base of each level is slightly larger than unity, for example, when the base is 1.5, the noise immunity is 0.5 (1.5) ⁿ ≥ 1 for n ≥ 2, where n is the number of encoding levels, in the proposed technical solution, the base The PWM signal is much greater than 2. And the number of coding levels is determined at the request of the customer to provide the necessary noise immunity.

В результате предлагаемое техническое решение обеспечивает требуемое для потребителя повышение помехоустойчивости процесса передачи и приема информации. As a result, the proposed technical solution provides the consumer with the need to increase the noise immunity of the process of transmitting and receiving information.

Библиографические данные
1. Свидетельства на полезную модель N 3072, БИ N 10, 1996.Bibliographic data
1. Certificates for utility model N 3072, BI N 10, 1996.

2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1986. 2. Gonorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals: Textbook for universities. 4th ed., Revised. and add. -M .: Radio and communications, 1986.

3. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. -М.: Радио и связь, 1989. 3. Astanin L.Yu., Kostylev A.A. Basics of ultra-wideband radar measurements. -M .: Radio and communications, 1989.

4. B.C. Гуров, Г.А. Емельянов, Н.Н. Етрухин, В.Г. Осипов. Передача дискретной информации и телеграфия. Учебник для институтов связи. Изд. 2-е, доп. -М.: Связь, 1974. 4. B.C. Gurov, G.A. Emelyanov, N.N. Etrukhin, V.G. Osipov. Discrete information transmission and telegraphy. Textbook for communication institutes. Ed. 2nd, add. -M.: Communication, 1974.

5. Бунин С. Радио. - 1990, N 7, c. 17 - 20. 5. Bunin S. Radio. - 1990, N 7, p. 17 - 20.

6. Г.И. Тузов, В.А. Сивов, В.И. Прытков и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. -М.: Радио и связь, 1985. 6. G.I. Aces, V.A. Sivov, V.I. Prytkov and others. Interference immunity of radio systems with complex signals. -M .: Radio and communications, 1985.

7. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи/ Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1985. 7. Harmut H.F. Nonsinusoidal waves in radar and radio communications / Per. from English -M .: Radio and communications, 1985.

8. Граф Р. Электронные схемы: 1300 примеров / Пер. с англ. -М.: Мир. 1989. 8. Count R. Electronic circuits: 1300 examples / Per. from English -M .: World. 1989.

9. Авторское свидетельство СССР N 1698892, БИ-46-91. 9. Copyright certificate of the USSR N 1698892, BI-46-91.

10. Авторское свидетельство СССР N 1691951, БИ-42-1991, с. 232. 10. Copyright certificate of the USSR N 1691951, BI-42-1991, p. 232.

11. Пухальский Г. И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. Справочник. -М.: Радио и связь, 1990, 304 с. 11. Pukhalsky G.I., Novoseltseva T.Ya. Design of discrete devices on integrated circuits. Directory. -M .: Radio and communications, 1990, 304 p.

12. Гонтаренко Г.М., Крыжановская Н.Г. Формирование и измерение сигналов в импульсной технике. -М.: Изд-во стандартов, 1992. 12. Gontarenko G.M., Kryzhanovskaya N.G. The formation and measurement of signals in pulsed technology. -M .: Publishing house of standards, 1992.

Claims

1. A method of transmitting and receiving information, comprising generating oscillations of frequency f, their amplitude modulation by signals from an information source, a first broadband amplification and electromagnetic radiation, and on the receiving side, operations of receiving and converting to an electric signal, a second broadband amplification, envelope extraction and transmission information consumer, characterized in that on the transmitting side, the signals from the information source are further differentiated and converted into paraphase signals with a given duration there are up to four quasi-half-periods of the generated oscillations, and the latter are used for amplitude modulation, and on the receiving side by the fact that after the second broadband amplification, they additionally perform a bandpass operation asymmetric with respect to the filtering frequency f with a passband ΔF calculated by the formula ΔF = 4f / N, where N - the number of quasi-half-periods used in the signal on the transmitting side, in addition, additionally, at least two stages of transformations consisting of Anna filtering the quadrature component of the envelope signal with a predetermined duration, broadband amplification and third selection signal in terms of duration and power.

2. A device for transmitting and receiving information containing, on the transmitting side, an information source, an oscillator with a frequency f, a first broadband amplifier connected to a learning antenna, and a first power source, and on a receiving side, a receiving antenna connected to a second broadband amplifier, a unit envelope extraction, an information consumer and a second power source, while the transmitting and receiving sides, except for the antennas, are shielded, characterized in that on the transmitting side the output of the information source and is connected to the input of the first broadband amplifier through additionally introduced and connected in series differentiating circuit, a logical element And, a shaper of phase signals with a given duration and a switch, and the first and second outputs of this shaper of phase signals are connected to the corresponding first and second outputs of the switch, while the third the input of this switch is connected to the output of the oscillation generator with a frequency f, in addition, the first power source is connected through the corresponding additional network filters with all the elements of the transmitting side, except for the learning antenna, and on the receiving side, the output of the second broadband amplifier is connected to the input of the envelope selection unit through additionally connected and connected in series a band-pass filter asymmetrical with respect to frequency f and at least two conversion units, while the output of the envelope selection unit is connected to the input of the information consumer through a trigger with a counting input, and each conversion unit consists of of a matched filter of a quadrature component of the envelope of the signal envelope with a given duration, a third broadband amplifier and a signal selector in duration and power, and the matched filter consists of two capacitors and two chokes, while the input of the matched filter is connected through the first choke and the first capacitor connected in parallel to the output of this matched filter, in addition, the input of this filter is connected through a second capacitor and a second th inductor with a common bus side of the receiving side, each pair of throttle - capacitor is made in shielded version, in addition, the signal selector in duration and power consists of a circuit connecting the input to the output and connected to the common bus of the receiving side through two parallel and counter the diode turned on, while all the elements of the receiving side, except for the signal selector for duration and power and the receiving antenna, are connected through the corresponding additionally included network filters with a second source of ele power supply, in addition, all elements of the device, except antennas, are made in shielded design, and the screens of the transmitting and receiving sides are a common bus for each of them.