RU2780310C1 - Method for increasing noise resistance and throughput capacity of receiving communication channels - Google Patents

Abstract

FIELD: antenna equipment.

SUBSTANCE: invention relates to antenna equipment and is used to ensure the reception of signals of satellite communication and navigation systems in the decimetre wave range by mobile marine objects and autonomous uninhabited underwater vehicles using cable antennas. The technical result is achieved by presenting a method for increasing noise resistance and throughput capacity of receiving communication channels, containing a cable antenna and a signal processing and control apparatus. The method is characterised by using a cable antenna to receive signals of the decimetre wave range by a system of n electrodes, signals of the HF–VHF ranges by a pair of electrodes, and signals of the ULF-MF ranges by a pair of copper wires; processing said signals and transmitting to a signal processing and control apparatus, from the outputs whereof the signals are supplied to the inputs of the radio receiving apparatuses of the corresponding ranges.

EFFECT: provided simultaneous non-directional radio reception in the frequency range from 0.1 Hz (ultra-low frequencies, ULF) to 120 MHz (very high frequencies, VHF) and directional radio reception of signals of satellite system in the decimetre wave range.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для обеспечения приема сигналов спутниковых систем связи и навигации в диапазоне дециметровых волн (ДМВ) (200-400 МГц, 1,2 и 1,6 ГГц) подвижными морскими объектами (ПМО) и автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА), использующими кабельные антенны.The invention relates to the field of communications and can be used to ensure the reception of signals from satellite systems for communication and navigation in the range of decimeter waves (UHF) (200-400 MHz, 1.2 and 1.6 GHz) mobile marine objects (MMO) and autonomous uninhabited underwater devices (AUV) using cable antennas.

Современные комплексы управления и автоматизации ПМО и АНПА требуют постоянного информационного обеспечения по различным аспектам своего функционирования. Это приводит к необходимости увеличения пропускной способности и помехоустойчивости системы связи с ПМО и АНПА.Modern complexes of control and automation of PMO and AUV require constant information support on various aspects of their functioning. This leads to the need to increase the throughput and noise immunity of the communication system with PMO and AUV.

Наиболее перспективным решением, обеспечивающим увеличение помехоустойчивости и пропускной способности, представляется использование спутниковых систем связи и навигации диапазона ДМВ.The most promising solution that provides an increase in noise immunity and throughput is the use of satellite communication and navigation systems in the UHF range.

В настоящее время на ПМО для обеспечения приема сигналов спутниковых систем связи и навигации используется выпускное буксируемое антенное устройство (ВБАУ) кабельного типа с концевым буем, в котором расположена ненаправленная антенна диапазона ДМВ и комплект аналогового приемного тракта: малошумящий усилитель (МШУ), фильтр, волоконно-оптическая система передачи. Применение ненаправленной антенны вносит серьезные ограничения в энергетические характеристики спутниковых радиолиний, а динамика движения концевого буя на взволнованной морской поверхности ограничивает использование такой системы при сильном волнении.At present, to ensure the reception of signals from satellite communication and navigation systems, the PMO uses an output towed antenna device (VBAU) of a cable type with an end buoy, in which an omnidirectional antenna of the UHF range and a set of analog receiving path are located: low noise amplifier (LNA), filter, fiber - optical transmission system. The use of an omnidirectional antenna introduces serious restrictions on the energy characteristics of satellite radio links, and the dynamics of the movement of the end buoy on a rough sea surface limits the use of such a system in heavy seas.

Известна буксируемая кабельная антенна [1], содержащая блок базовой информации, блок ввода скорости буксировки, компаратор атмосферных помех, решающий блок и индикатор скорости. При этом выход кабельной антенны соединен с входом компаратора, блок ввода скорости соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключен к решающему блоку, выход блока базовой информации подключен ко второму входу решающего блока, выход которого подключен к индикатору скорости движения системы и максимальной глубины.Known towed cable antenna [1], containing a block of basic information, input speed towing, atmospheric noise comparator, the decisive unit and the speed indicator. In this case, the output of the cable antenna is connected to the input of the comparator, the speed input unit is connected to the second input of the comparator, the output of which is connected to the decision block, the output of the basic information block is connected to the second input of the decision block, the output of which is connected to the indicator of the system movement speed and maximum depth.

Недостатком данной антенны является отсутствие антенных элементов, обеспечивающих работу в диапазоне ДМВ и малошумящих усилителей диапазона ДМВ, подключенных непосредственно к выходу антенных элементов.The disadvantage of this antenna is the lack of antenna elements that provide operation in the UHF range and low-noise UHF range amplifiers connected directly to the output of the antenna elements.

Известна буксируемая антенна [2], содержащая кабель-трос и антенну ультракоротковолнового (УКВ) диапазона, помещенную в корпус цилиндрической формы из прочной резины с противовесом и пенопластовым заполнением. В буксируемую антенну дополнительно введены рамочная антенна коротковолнового (KB) диапазона, рамка которой охватывает цилиндрический корпус УКВ антенны на уровне поверхности воды, и частотно-развязывающее устройство, выполненное в виде параллельно соединенных по выходу фильтров верхних и нижних частот (ФНЧ, ФВЧ), при этом его вход соединен с клеммой подключения УКВ антенны, а его KB вход соединен с клеммой подключения KB антенны.Known towed antenna [2], containing the cable-cable and antenna ultra-short-wave (VHF) range, placed in a cylindrical housing made of durable rubber with a counterweight and foam filling. The towed antenna is additionally equipped with a loop antenna of the short-wave (HF) range, the frame of which covers the cylindrical body of the VHF antenna at the water surface level, and a frequency decoupling device made in the form of high- and low-pass filters (LPF, HPF) connected in parallel at the output, with In this case, its input is connected to the VHF antenna connection terminal, and its KB input is connected to the KB antenna connection terminal.

Недостатком данной антенны является отсутствие встроенного МШУ диапазона ДМВ, а также конструкция с противовесом и пенопластовым заполнением, которая ограничивает возможность многократной постановки антенны при ее сматывании (наматывании) на лебедку.The disadvantage of this antenna is the lack of a built-in LNA in the UHF range, as well as a design with a counterweight and foam filling, which limits the possibility of multiple placement of the antenna when it is wound (winding) on a winch.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является буксируемая кабельная антенна для высокочастотной связи [3]. Буксируемая кабельная антенна содержит, помещенную в цилиндрическую оболочку подводную часть, соединенную с линией передачи. Оболочка герметизирована компаундом. Размещенные в оболочке электронные компоненты антенны электрически соединены с линией передачи. Плавучая секция соединена с элементами цилиндрической оболочки. Плавучая секция, сделанная на основе вспененного полиэтилена, обеспечивает плавучесть в морской воде. Четыре идентичных антенных элемента прикрепленных и выступающих за герметичную цилиндрическую оболочку, где четыре идентичных антенных элемента располагаются симметрично вокруг оболочки в перекрестной конфигурации. Функционирование одного единичного элемента удлиненного вертикально вверх и расположенного перпендикулярно водной поверхности, обеспечивается разворачиванием антенной оболочки безотносительным вращением вдоль поверхности воды.The closest analogue (prototype) is a towed cable antenna for high-frequency communication [3]. The towed cable antenna contains an underwater part placed in a cylindrical shell and connected to a transmission line. The shell is sealed with a compound. The electronic components of the antenna housed in the shell are electrically connected to the transmission line. The floating section is connected to the elements of the cylindrical shell. Floating section made of polyethylene foam provides buoyancy in sea water. Four identical antenna elements attached to and protruding from a pressurized cylindrical shell, where four identical antenna elements are arranged symmetrically around the shell in a cross configuration. The operation of one single element, elongated vertically upwards and located perpendicular to the water surface, is ensured by unfolding the antenna shell with no relative rotation along the water surface.

Недостатком данной антенны является отсутствие электродинамических элементов, обеспечивающих работу на частотах выше 30 МГц, и отсутствие схемы управления диаграммой направленности, что не дает возможности принимать сигналы в диапазоне ДМВ от различных спутниковых систем.The disadvantage of this antenna is the absence of electrodynamic elements that provide operation at frequencies above 30 MHz, and the absence of a radiation pattern control circuit, which makes it impossible to receive signals in the UHF range from various satellite systems.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues, characterized by a set of features identical to all the features of the claimed technical solution, are not available in known sources of information, which indicates that the claimed method complies with the patentability condition "novelty".

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи с ПМО и АНПА, за счет введения возможности принимать сигналы спутниковых систем в диапазоне ДМВ.The aim of the invention is to increase the noise immunity and throughput of receiving communication channels with PMO and AUV, by introducing the ability to receive signals from satellite systems in the UHF range.

Поставленная цель достигается тем, что способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи, содержащий кабельную антенну и устройство обработки сигналов и управления, отличающееся тем, что прием сигналов диапазона дециметровых волн (ДМВ) осуществляется системой из п электродов кабельной антенны с подключенными к выходам электродов малошумящими усилителями (МШУ), с выходов которых сигналы поступают на оптические модуляторы и далее спектрально уплотняются в оптическом мультиплексоре и транслируются по волоконно-оптической линией связи в устройство обработки сигналов и управления, где в оптическом мультиплексоре происходит их спектральное разуплотнение и обратное преобразование в сигналы радиочастотного диапазона в оптическом фотоприемнике, после чего они поступают на согласующие усилители и далее на АЦП, с выхода которых сигналы попадают в блок формирования аналитического сигнала, на второй вход которого подключен блок калибровки, а выход блока формирования аналитического сигнала подключен ко входу блока оценки параметров сигнала, с выхода которого сигналы поступают в блок формирования весовых коэффициентов, на второй и третий вход которого приходит информация о параметрах движения объекта и данные по используемым космическим аппаратам, при этом один выход блока формирования весовых коэффициентов подключен к блоку калибровки, а второй выход подключен ко входу блока формирования выходных сигналов, на выходах которого формируются в требуемом количестве сигналы для радиоприемных устройств (РПУ) диапазона ДМВ в аналоговой и в цифровой формах, в свою очередь сигналы диапазонов КВ-УКВ принимаются парой электродов кабельной антенны учитываются МШУ и переводятся в оптический диапазон длин волн посредством оптического модулятора и далее транслируется по волоконно-оптической линии связи в устройство обработки сигналов и управления, где с помощью фотоприемника снова переводятся в диапазон частот радиоволн и через согласующий усилитель подключаются на входы соответствующих РПУ, а сигналы диапазонов КНЧ-СВ транслируются по паре медных проводов по кабельной антенны в МШУ диапазонов КНЧ-СВ, расположенном в устройстве обработки сигналов и управления, и с его выхода поступают на входы соответствующих РПУ.This goal is achieved in that a method for increasing the noise immunity and throughput of receiving communication channels, containing a cable antenna and a signal processing and control device, characterized in that the reception of decimeter wave (UHF) signals is carried out by a system of n cable antenna electrodes connected to the electrode outputs low-noise amplifiers (LNA), from the outputs of which the signals are fed to optical modulators and then spectrally multiplexed in an optical multiplexer and transmitted over a fiber-optic communication line to a signal processing and control device, where they are spectrally decompressed and inversely converted into radio frequency signals in the optical multiplexer. range in the optical photodetector, after which they are fed to matching amplifiers and then to the ADC, from the output of which the signals enter the block for the formation of an analytical signal, the second input of which is connected to the calibration unit, and the output of the formation unit i of the analytical signal is connected to the input of the block for estimating the parameters of the signal, from the output of which the signals go to the block for the formation of weight coefficients, the second and third inputs of which receive information about the parameters of the movement of the object and data on the spacecraft used, while one output of the block for the formation of weight coefficients is connected to the calibration unit, and the second output is connected to the input of the output signal generation unit, at the outputs of which signals are generated in the required number for radio receivers (RCD) of the UHF range in analog and digital forms, in turn, the signals of the HF-VHF ranges are received by a pair of cable electrodes antennas are taken into account by the LNA and transferred to the optical wavelength range by means of an optical modulator and then transmitted over a fiber-optic communication line to a signal processing and control device, where, using a photodetector, they are again transferred to the radio wave frequency range and connected through a matching amplifier to the inputs of the corresponding RPU, and the signals of the ELF-SV ranges are broadcast over a pair of copper wires via a cable antenna to the LNA of the ELF-SV ranges located in the signal processing and control device, and from its output go to the inputs of the corresponding RPU.

Проведенный сравнительный анализ заявляемой системы и прототипа показывает, что заявляемая система отличается тем, что:The comparative analysis of the proposed system and the prototype shows that the proposed system differs in that:

- имеет в своем составе МШУ подключенные непосредственно к выходу антенных элементов;- incorporates LNA connected directly to the output of the antenna elements;

- сигналы с выхода МШУ поступают на оптический модулятор и далее транслируются по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС);- signals from the output of the LNA are fed to the optical modulator and then broadcast over a fiber-optic communication line (FOCL);

- из ВОЛС сигналы поступают на фотоприемники (ФП) и далее на аналого-цифровой преобразователь (АЦП);- from the FOCL, the signals are sent to photodetectors (FP) and then to an analog-to-digital converter (ADC);

- содержит модуль управления, осуществляющий адаптивное формирование многосекторной диаграммы направленности в цифровой форме.- contains a control module that performs adaptive formation of a multi-sector radiation pattern in digital form.

На чертеже приведена структурная схема способа повышения помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи.The drawing shows a block diagram of a method for improving the noise immunity and bandwidth of the receiving communication channels.

В состав ВБАУ (чертеж) входит кабельная антенна 1, содержащая в своем составе п антенных электродов 3 диапазона ДМВ, пару антенных электродов 4 диапазонов КВ-УКВ и пару электродов 5 диапазонов КНЧ-СВ. Электроды диапазона ДМВ соединены с встроенными малошумящими усилителями 6 и оптическими модуляторами 8, которые, в свою очередь, по волоконно-оптической линии подключены к оптическому мультиплексору 10. Пара электродов 4 подключена к встроенному МШУ диапазонов КВ-УКВ, который подключен к оптическому модулятору 9. Электроды 5 подключены по паре медных проводов к МШУ 16 диапазонов КНЧ-СВ.The VBAU (drawing) includes a cable antenna 1, which contains n antenna electrodes 3 of the UHF range, a pair of antenna electrodes 4 of the HF-VHF ranges and a pair of electrodes 5 of the ELF-SV ranges. The electrodes of the UHF range are connected to the built-in low-noise amplifiers 6 and optical modulators 8, which, in turn, are connected to the optical multiplexer 10 via a fiber-optic line. A pair of electrodes 4 is connected to the built-in LNA of the HF-VHF ranges, which is connected to the optical modulator 9. The electrodes 5 are connected via a pair of copper wires to the LNA 16 ranges ELF-SV.

Кабельная антенна представляет собой отрезок плавучего кабеля связи (типа П-10-15М) [5] с размещенными внутри него двумя парами медных жил и модулем с четырьмя волоконно-оптическими линиями. На ходовом конце кабеля в него интегрируются электроды и МШУ соответствующих диапазонов.The cable antenna is a segment of a floating communication cable (type P-10-15M) [5] with two pairs of copper cores and a module with four fiber-optic lines placed inside it. At the running end of the cable, electrodes and LNA of the corresponding ranges are integrated into it.

Кабельная антенна 1 с помощью герметичного оптико-электрического разъема (типа CHOI57) подключается к устройству обработки сигналов и управления 2. В устройстве обработки сигналов и управления 2 сигналы диапазона ДМВ попадают в оптический демультиплексор 11 и далее на n фотоприемников 12. С выхода фотоприемников 12 сигналы поступают на n согласующих усилителей 14 и далее на n АЦП, с выхода которых сигналы поступают в модуль управления 18.The cable antenna 1 is connected to the signal processing and control device 2 using a sealed opto-electrical connector (type CHOI57). are fed to n matching amplifiers 14 and then to n ADCs, from the output of which the signals are sent to the control module 18.

В модуле управления сигналы поступают в блок формирования аналитического сигнала 19, а с его выхода поступают на вход блока оценки параметров сигнала 20 и далее в блок формирования весовых коэффициентов 21 и блок формирования выходных сигналов 22. Также, с выхода блока формирования весовых коэффициентов 21 сигналы поступают в блок калибровки 23 и далее на второй вход блока формирования аналитического сигнала 19.In the control module, the signals enter the block for generating an analytical signal 19, and from its output go to the input of the block for estimating the parameters of the signal 20 and then to the block for the formation of weight coefficients 21 and the block for the formation of output signals 22. Also, from the output of the block for the formation of weight coefficients 21, signals arrive to the calibration block 23 and further to the second input of the block for generating an analytical signal 19.

Сигналы диапазонов КВ-УКВ с выхода оптического модулятора 9 поступают на вход фотоприемника 13 устройства обработки сигналов и управления 2. С выхода фотоприемника 13 сигналы поступают на вход согласующего усилителя 15 диапазонов КВ-УКВ. Сигналы диапазонов КНЧ-СВ с электродов 5 по одной из пар медных жил кабельной антенны 1 поступают на вход малошумящего усилителя 16 диапазонов КНЧ-СВ.The signals of the HF-VHF ranges from the output of the optical modulator 9 are fed to the input of the photodetector 13 of the signal processing and control device 2. From the output of the photodetector 13, the signals are fed to the input of the matching amplifier 15 of the HF-VHF ranges. The ELF-SV range signals from the electrodes 5 through one of the pairs of copper wires of the cable antenna 1 are fed to the input of a low-noise amplifier 16 for the ELF-SV ranges.

С выхода устройства обработки сигналов и управления 2 сигналы диапазонов: КНЧ-СВ, КВ-УКВ и ДМВ поступают на входы РПУ соответствующих диапазонов. Также в устройство 2 поступают координаты и параметры движения от навигационного комплекса (НК) ПМО и команды управления от автоматизированного комплекса связи ПМО.From the output of the signal processing and control device, 2 signals of the ranges: ELF-SV, HF-VHF and UHF are fed to the inputs of the RPU of the corresponding ranges. Also, the device 2 receives the coordinates and movement parameters from the navigation complex (NC) of the PMO and control commands from the automated communication complex of the PMO.

В ВБАУ для обеспечения ненаправленного радиоприема в диапазонах частот от 0,1 Гц до 3000 кГц (КНЧ-СВ) и от 3000 кГц до 100 МГц (КВ-УКВ) используются две пары двухэлектродных антенных элементов [4]. Направленный прием в диапазоне ДМВ осуществляется системой щелевых антенных элементов, распределенных на участке кабельной антенны, находящейся на водной поверхности благодаря положительной плавучести оболочки кабельной антенны. Система распределенных щелевых антенных элементов в сочетании с малошумящими усилителями (МШУ) образуют элементы АФАР, посредством которых осуществляется адаптивное управление диаграммой направленности.In VBAU, to provide omnidirectional radio reception in the frequency ranges from 0.1 Hz to 3000 kHz (ELF-MW) and from 3000 kHz to 100 MHz (HF-VHF), two pairs of two-electrode antenna elements are used [4]. Directional reception in the UHF range is carried out by a system of slotted antenna elements distributed over the area of the cable antenna located on the water surface due to the positive buoyancy of the cable antenna shell. The system of distributed slotted antenna elements in combination with low-noise amplifiers (LNA) form elements of the APAA, through which adaptive control of the radiation pattern is carried out.

Предлагаемый способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи функционирует следующим образом. Сигналы спутниковых систем диапазонов ДМВ принимаются системой из n-антенных элементов 3 кабельной антенны 1, с выхода которых они поступают, на соответствующие входы МШУ 6. С выходов МШУ 6, сигналы поступают на оптический модулятор (ОМ) 8, где происходит их преобразование в сигналы оптического диапазона длин волн (каждый сигнал на своей длине волны) для последующей трансляции по волоконно-оптической линии кабельной антенны 1. С выхода оптических модуляторов 8 сигналы поступают в оптический мультиплексор 10, где происходит их спектральное уплотнение по признаку различных длин волн. С выхода оптического мультиплексора 10 кабельной антенны 1 сигналы через герметичный оптико-электрический разъем попадают в устройство обработки сигналов и управления 2. В устройстве 2 сигналы попадают в оптический демультиплексор 11, где происходит их обратное разделение по длинам волн. С выхода оптического демультиплексора 11 сигналы попадают на фотоприемники (ФП) 12, где происходит их обратное преобразование из оптического диапазона длин волн в диапазон радиочастоты. С выхода ФП 12, сигналы поступают на входы соответствующих согласующих усилителей 14, которые обеспечивают требуемое согласование параметров радиочастотного сигнала с входными параметрами АЦП. Далее сигналы поступают на входы соответствующих АЦП 17, которые преобразовывают их в цифровую форму. С выходов АЦП 17 сигналы в цифровой форме поступают в модуль управления 18. В модуле управления 18 сигналы поступают в блок формирования аналитического сигнала, где на основе преобразования Гильберта происходит формирование сигнала вида

Далее в блоке оценки параметров сигнала происходит вычисление (на основе измерения параметров сигнала) флуктуации амплитуды и фазы сигнала, обусловленных параметрами движения кабельной антенны по взволнованной морской поверхности и определяются антенные элементы 3, оптимальные (в данный момент времени) для формирования диаграмм направленности. В блоке формирования весовых коэффициентов 21 осуществляется необходимый расчет фазовых сдвигов между антенными элементами 3 для управления формой и положением диаграммами направленности с учетом: курса и скорости ПМО; типа и количества одновременно обслуживаемых космических аппаратов (КА), параметров баллистического движения КА. Вычисленные весовые коэффициенты используются и для первоначальной калибровки системы, посредством блока калибровки 23, соединенного с блоком формирования аналитического сигнала 19. С блока формирования весовых коэффициентов 21 сигналы от космических аппаратов различных систем поступают в блок формирования выходных сигналов, где в соответствии с принятыми протоколами сопряжения формируются требуемые интерфейсы (цифровые и аналоговые) для сопряжения с различными приемными устройствами диапазона ДМВ.The proposed method for improving the noise immunity and throughput of receiving communication channels operates as follows. The signals of satellite systems in the UHF bands are received by a system of n-antenna elements 3 of the cable antenna 1, from the output of which they are received, to the corresponding inputs of the LNA 6. From the outputs of the LNA 6, the signals are fed to the optical modulator (OM) 8, where they are converted into signals of the optical wavelength range (each signal at its own wavelength) for subsequent transmission over the fiber-optic line of the cable antenna 1. From the output of the optical modulators 8, the signals enter the optical multiplexer 10, where they are spectrally multiplexed on the basis of different wavelengths. From the output of the optical multiplexer 10 of the cable antenna 1, the signals through a sealed opto-electric connector enter the signal processing and control device 2. In the device 2, the signals enter the optical demultiplexer 11, where they are reversely separated by wavelength. From the output of the optical demultiplexer 11, the signals enter the photodetectors (FP) 12, where they are inversely converted from the optical wavelength range to the radio frequency range. From the output of the AF 12, the signals are fed to the inputs of the corresponding matching amplifiers 14, which provide the required matching of the parameters of the radio frequency signal with the input parameters of the ADC. Next, the signals are fed to the inputs of the corresponding ADC 17, which convert them into digital form. From the outputs of the ADC 17, the digital signals are sent to the control module 18. In the control module 18, the signals are sent to the analytical signal generation unit, where, based on the Hilbert transform, a signal of the form

Further, in the block for estimating the signal parameters, the calculation (based on the measurement of the signal parameters) of the amplitude and phase fluctuations of the signal, due to the parameters of the movement of the cable antenna along the rough sea surface, is calculated and the antenna elements 3 are determined, which are optimal (at a given time) for the formation of radiation patterns. In the block for the formation of weight coefficients 21 is the necessary calculation of the phase shifts between the antenna elements 3 to control the shape and position of the radiation patterns, taking into account: the course and speed of the PMO; the type and number of simultaneously served spacecraft (SC), the parameters of the ballistic motion of the SC. The calculated weight coefficients are also used for the initial calibration of the system by means of a calibration unit 23 connected to an analytical signal generation unit 19. required interfaces (digital and analog) for interfacing with various UHF receivers.

Сигналы диапазонов КВ-УКВ принимаются парой электродов 4 (кабельной антенны 1), образующих двухэлектродную антенну [5]. Далее они усиливаются в МШУ 7 и поступают на вход ОМ 9, где происходит их преобразование в сигнал оптического диапазона длин волн и трансляция по волоконно-оптической линии связи. Далее сигналы диапазонов КВ-УКВ попадают в устройство обработки сигналов и управления 2. В устройстве 2 они попадают на вход ФП 13, где происходит обратное преобразование из оптического диапазона длин волн в диапазон радиочастоты. С выхода ФП 13 сигналы поступают на согласующий усилитель диапазонов КВ-УКВ, который обеспечивает требуемый уровень согласования с параметрами РПУ этих диапазонов.HF-VHF signals are received by a pair of electrodes 4 (cable antenna 1), forming a two-electrode antenna [5]. Then they are amplified in LNA 7 and fed to the input of OM 9, where they are converted into a signal of the optical wavelength range and broadcast over a fiber-optic communication line. Further, the signals of the HF-VHF ranges enter the signal processing and control device 2. In the device 2, they enter the input of the FP 13, where the inverse conversion from the optical wavelength range to the radio frequency range takes place. From the output of the FP 13, the signals are fed to the matching amplifier of the HF-VHF ranges, which provides the required level of matching with the parameters of the RPU of these ranges.

Сигналы диапазонов КНЧ-СВ принимаются парой электродов 5 (кабельной антенны 1), образующих двухэлектродную антенну [5]. И далее транслируются по паре медных проводов в устройство обработки сигналов и управления 2. В устройстве 2 сигналы диапазонов КНЧ-СВ усиливаются МШУ этих диапазонов и транслируются в РПУ соответствующих диапазонов.ELF-MW signals are received by a pair of electrodes 5 (cable antenna 1) forming a two-electrode antenna [5]. And then they are broadcast over a pair of copper wires to the signal processing and control device 2. In device 2, the signals of the ELF-MW ranges are amplified by the LNA of these ranges and broadcast to the RPU of the corresponding ranges.

Таким образом, предложенный способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи позволит повысить пропускную способность и помехоустойчивость каналов связи с ПМО и АНПА. Это обеспечивается на основе достижения технического результата, заключающегося в одновременном ненаправленном радиоприеме в диапазоне частот от 0,1 Гц (крайне низкие частоты - КНЧ) до 120 МГц (очень высокие частоты - ОВЧ) и направленном радиоприеме сигналов от спутниковых систем в диапазоне дециметровых волн (200-400 МГц, 1,2 и 1,6 ГГц). При этом радиоприем осуществляется одновременно с различных пространственных направлений, отвечающих положениям космических аппаратов систем связи и навигации. ВБАУ с АФАР позволяет осуществлять адаптивное управление диаграммой направленности и обеспечивать требуемую энергетику функционирования спутниковых радиолиний с заданной вероятностью ошибки и пропускной способностью.Thus, the proposed method for increasing the noise immunity and throughput of receiving communication channels will increase the throughput and noise immunity of communication channels with PMO and AUV. This is ensured by achieving a technical result, which consists in the simultaneous omnidirectional radio reception in the frequency range from 0.1 Hz (extremely low frequencies - ELF) to 120 MHz (very high frequencies - VHF) and directional radio reception of signals from satellite systems in the decimeter wave range ( 200-400 MHz, 1.2 and 1.6 GHz). In this case, radio reception is carried out simultaneously from various spatial directions corresponding to the positions of spacecraft of communication and navigation systems. VBAU with APAA allows for adaptive control of the radiation pattern and provides the required energy for the operation of satellite radio links with a given error probability and throughput.

ЛитератураLiterature

1. Патент 58797 (РФ). Буксируемая кабельная антенна / Куртов С.М., Додонов А.В., Пятненков А.Е., Катанович А.А. - Опубл. 27.11.2006 - H01Q 1/34.1. Patent 58797 (RF). Towed cable antenna / Kurtov S.M., Dodonov A.V., Pyatnenkov A.E., Katanovich A.A. - Published. 11/27/2006 - H01Q 1/34.

2. Патент 105075 (РФ). Буксируемая антенна / Бобков A.M., Ильмер Д.В., Катанович А.А., Муравченко В.Л. - Опубл. 27.05.2011 - H01Q 1/00.2. Patent 105075 (RF). Towed antenna / Bobkov A.M., Ilmer D.V., Katanovich A.A., Muravchenko V.L. - Published. 05/27/2011 - H01Q 1/00.

3. Патент 08842051 (US). Omni-directional buoyant cable antenna for high frequency communications / Mileski Paul M. - Опубл. 23.09.2014 - H01Q 1/34.3. Patent 08842051 (US). Omni-directional buoyant cable antenna for high frequency communications / Mileski Paul M. - Publ. 09/23/2014 - H01Q 1/34.

4. A.B. Додонов, А.Ф. Михеев. Подводный радиоприем. М.: Военное издательство, 1996 г.4.A.B. Dodonov, A.F. Mikheev. Underwater radio. M .: Military publishing house, 1996

5. Кабель связи плавучий модернизированный марки П-10-15М. Технические условия ТУ 3587-019-241-18545-2011.5. Modernized floating communication cable P-10-15M. Specifications TU 3587-019-241-18545-2011.

Claims (1)

Способ повышения помехоустойчивости и пропускной способности приемных каналов связи, содержащий кабельную антенну и устройство обработки сигналов и управления, отличающийся тем, что прием сигналов диапазона дециметровых волн (ДМВ) осуществляется системой из n электродов кабельной антенны с подключенными к выходам электродов малошумящими усилителями (МШУ), с выходов которых сигналы поступают на оптические модуляторы, и далее спектрально уплотняются в оптическом мультиплексоре, и транслируются по волоконно-оптической линии связи в устройство обработки сигналов и управления, где в оптическом демультиплексоре происходит их спектральное разуплотнение и обратное преобразование в сигналы радиочастотного диапазона в оптическом фотоприемнике, после чего они поступают на согласующие усилители и далее на АЦП, с выхода которых сигналы попадают в блок формирования аналитического сигнала, на второй вход которого подключен блок калибровки, а выход блока формирования аналитического сигнала подключен к входу блока оценки параметров сигнала, с выхода которого сигналы поступают в блок формирования весовых коэффициентов, на второй и третий вход которого приходит информация о параметрах движения объекта и данные по используемым космическим аппаратам, при этом один выход блока формирования весовых коэффициентов подключен к блоку калибровки, а второй выход подключен к входу блока формирования выходных сигналов, на выходах которого формируются в требуемом количестве сигналы для радиоприемных устройств (РПУ) диапазона ДМВ в аналоговой и в цифровой формах, в свою очередь сигналы диапазонов КВ-УКВ принимаются парой электродов кабельной антенны, учитываются МШУ, и переводятся в оптический диапазон длин волн посредством оптического модулятора, и далее транслируются по волоконно-оптической линии связи в устройство обработки сигналов и управления, где с помощью фотоприемника снова переводятся в диапазон частот радиоволн и через согласующий усилитель подключаются на входы соответствующих РПУ, а сигналы диапазонов КНЧ-СВ транслируются по паре медных проводов кабельной антенны в МШУ диапазонов КНЧ-СВ, расположенном в устройстве обработки сигналов и управления, и с его выхода поступают на входы соответствующих РПУ.A method for increasing the noise immunity and throughput of receiving communication channels, comprising a cable antenna and a signal processing and control device, characterized in that the decimeter wave (UHF) signals are received by a system of n cable antenna electrodes with low-noise amplifiers (LNA) connected to the electrode outputs, from the outputs of which the signals are fed to optical modulators, and then spectrally multiplexed in an optical multiplexer, and transmitted over a fiber-optic communication line to a signal processing and control device, where they are spectrally demultiplexed in an optical demultiplexer and inversely converted into radio frequency signals in an optical photodetector , after which they are fed to matching amplifiers and then to the ADC, from the output of which the signals enter the block for generating an analytical signal, to the second input of which a calibration block is connected, and the output of the block for forming an analytical signal is connected to to the input of the signal parameter estimation unit, from the output of which the signals go to the weight coefficient generation unit, the second and third inputs of which receive information about the motion parameters of the object and data on the space vehicles used, while one output of the weight coefficient formation unit is connected to the calibration unit, and the second output is connected to the input of the output signal generation unit, at the outputs of which signals are generated in the required number for radio receivers (RCD) of the UHF range in analog and digital forms, in turn, the signals of the HF-VHF ranges are received by a pair of cable antenna electrodes, LNA is taken into account, and are transferred to the optical wavelength range by means of an optical modulator, and then broadcast over a fiber-optic communication line to a signal processing and control device, where, using a photodetector, they are again transferred to the radio wave frequency range and connected through a matching amplifier to the inputs of the corresponding RPU, and the ELF-SV band signals are broadcast over a pair of copper wires of the cable antenna to the ELF-SV LNA located in the signal processing and control device, and from its output are fed to the inputs of the corresponding RPU.

Images