PL228203B1 - Układ do wyznaczania kierunku nadejscia sygnału radiowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego wykonany w technologii radia programowalnego SDR (Software Defined Radio).

Znane są układy do wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego zwane namiernikami bazujące na analizie jego amplitudy, bądź pozostałych parametrów sygnału.

Znane są namierniki wykorzystujące kierunkowość charakterystyki promieniowania anteny odbiorczej do ustalania kierunku nadejścia sygnału radiowego na podstawie amplitudy sygnału odebranego. W takich namiernikach konieczne jest zastosowanie mechanicznego układu poruszającego anteną.

Znane są namierniki wykorzystujące wieloelementowe szyki antenowe, złożone z anten o dookólnej charakterystyce promieniowania. Odebrany sygnał poddawany jest analizie w cyfrowym układzie odbiorczym. W rozwiązaniach tych zazwyczaj występują układy przełączników antenowych. Niedogodnością tych namierników jest to, że nie posiadają cech rozwiązań skalowalnych. Zdolność modyfikacji takich układów sprowadza się głównie do zmiany charakterystyki promieniowania oraz częstotliwości pracy szyku antenowego, co może prowadzić do konieczności zastosowania innych odbiorników radiowych.

Znane są również namierniki, w których sposób wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego bazuje na efekcie Dopplera, przez co wymagane jest zastosowanie mechanizmów symulujących ruch układu antenowego.

Celem wynalazku jest opracowanie układu szerokopasmowego namiernika o wysokiej dokładności wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego w pełnym paśmie jego pracy.

Układ do wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego charakteryzuje się według wynalazku tym, że szyk antenowy składający się z N anten odbiorczych oraz anteny referencyjnej połączony jest z układem przełącznika antenowego, który połączony jest poprzez sieć Ethernet z urządzeniem cyfrowym, w którym zaimplementowany jest algorytm realizujący funkcję wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego oraz funkcję sterowania pracą układu przełącznika antenowego i platformy radia programowalnego. Układ przełącznika antenowego połączony jest również z platformą radia programowalnego, która poprzez sieć Ethernet połączona jest z urządzeniem cyfrowym. Układ przełącznika antenowego składa się z K połączonych równolegle przełączników posiadających W wejść sygnału radiowego, sterownika oraz rozdzielacza sygnału. Przełączniki antenowe przyłączone są poprzez swoje wejścia do anten odbiorczych, do rozdzielacza sygnału oraz do sterownika. Rozdzielacz sygnału połączony jest ze sterownikiem, zaś antena referencyjna przyłączona jest do rozdzielacza sygnału. Układ przełącznika antenowego połączony jest również z platformą radia programowalnego poprzez K, gdzie K<N, przełączników oraz poprzez rozdzielacz sygnału. Liczba W wejść sygnału radiowego do przełączników antenowych określona jest zależnością: W > (N + K).

Układ według wynalazku może być zastosowany, zarówno w stacjonarnych, jak i mobilnych układach namierników. Docelowe miejsce pracy jest uzależnione od konstrukcji mechanicznej zastosowanego szyku antenowego.

Wynalazek umożliwia dostosowanie do liczby posiadanych odbiorników radiowych SDR układu odpowiedniej liczby odebranych sygnałów z szyku antenowego.

Układ według wynalazku zapewnia wysoką rozdzielczość kątową w szerokim paśmie jego pracy wykorzystując technologię radia programowalnego.

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, fig. 2 przedstawia schemat blokowy układu przełącznika antenowego, na którym uwidocznione zostały kierunki przepływu sygnałów, a fig. 3 schemat blokowy układu namiernika z dwoma przełącznikami i dwoma odbiornikami radiowymi SDR.

Szyk antenowy 1 składający się z anteny referencyjnej AR oraz N anten odbiorczych A1, A2 ...An połączony jest z układem przełącznika antenowego 2, który połączony jest poprzez sieć Ethernet 3 z urządzeniem cyfrowym 5 w postaci komputera klasy PC.

W urządzeniu cyfrowym zaimplementowany jest algorytm realizujący funkcję wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego oraz funkcję sterowania pracą układu przełącznika antenowego 2 i platformy radia programowalnego 4.

Układ przełącznika antenowego 2 połączony jest również z platformą radia programowalnego 4, która poprzez sieć Ethernet 3 połączona jest z urządzeniem cyfrowym 5.

PL 228 203 B1

Jak pokazano na fig. 3 układ przełącznika antenowego 2 składa się z połączonych równolegle dwóch przełączników: przełącznika Pi z wejściem Wi, W2, W3 sygnału radiowego i wejściem S sygnału sterującego oraz przełącznika P2 z wejściem W4, W5, We sygnału radiowego i wejściem S sygnału sterującego oraz sterownika 7 oraz rozdzielacza sygnału 6.

Przełączniki antenowe Pi, P2 przyłączone są poprzez swoje wejścia Wi, W2, W4, W5 do anten odbiorczych A1, A2, A3, A4 oraz niezależnie do rozdzielacza sygnału 6 oraz poprzez wejścia S do sterownika 7.

Rozdzielacz sygnału 6 połączony jest również ze sterownikiem 7, zaś antena referencyjna AR przyłączona jest do rozdzielacza sygnału 6.

Układ przełącznika antenowego 2 połączony jest także z platformą radia programowalnego 4 przez przełączniki P1 oraz P2, a także poprzez rozdzielacz sygnału 6.

Odebrany sygnał radiowy przez szyk antenowy 1 składający się z czterech anten odbiorczych A1, A2, A3, A4 i anteny referencyjnej AR jest kierowany do układu przełącznika antenowego 2 z tym, że sygnał z anteny referencyjnej AR kierowany jest do rozdzielacza sygnału 6, a sygnał z anten odbiorczych A1, A2, A3, A4 kierowany jest do wejść W1, W2, W4, W5 sygnału radiowego przełączników antenowych P1, P2. Sygnał radiowy poddawany jest wstępnemu przetworzeniu w przełącznikach antenowych P1, P2 zgodnie z sygnałami sterującymi pochodzącymi ze sterownika 7 poprzez wejścia S, który otrzymuje sygnały sterujące z urządzenia cyfrowego 5 poprzez sieć Ethernet 3. Wstępnie przetworzony sygnał radiowy z przełączników antenowych P1, P2 oraz rozdzielacza sygnału 6 kierowany jest do platformy radia programowalnego 4, składającej się z dwóch odbiorników radiowych SDR. Platforma radia programowalnego 4 sterowana jest poprzez sygnały sterujące, przesyłane poprzez sieć Ethernet 3 oraz przez urządzenie cyfrowe 5. Cyfrowe próbki przetworzonego sygnału radiowego kierowane są poprzez sieć Ethernet 3 do urządzenia cyfrowego 5, gdzie następuje wyznaczenie kierunku nadejścia odebranego sygnału radiowego.

Claims (1)

1. Układ do wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego składający się z szyku antenowego zawierającego antenę referencyjną oraz N anten odbiorczych, układ przełącznika antenowego i układ odbiorczy, znamienny tym, że szyk antenowy (1) połączony jest z układem przełącznika antenowego (2), który połączony jest poprzez sieć Ethernet (3) z urządzeniem cyfrowym (5), w którym zaimplementowany jest algorytm realizujący funkcję wyznaczania kierunku nadejścia sygnału radiowego oraz funkcję sterowania pracą układu przełącznika antenowego (2) i platformy radia programowalnego (4), a układ przełącznika antenowego (2) połączony jest również z platformą radia programowalnego (4), która poprzez sieć Ethernet (3) połączona jest z urządzeniem cyfrowym (5), zaś układ przełącznika antenowego (2) składa się z K połączonych równolegle przełączników (P1, P2 ...Pk), posiadających W wejść (W1, W2....Ww) sygnału radiowego, sterownika (7) oraz rozdzielacza sygnału (6), przy czym przełączniki antenowe (P1, P2 ...Pk) przyłączone są poprzez wejścia (W1, W2....Ww) do anten odbiorczych (1), do rozdzielacza sygnału (6) oraz do sterownika (7), a rozdzielacz sygnału (6) połączony jest ze sterownikiem (7), zaś antena referencyjna (AR) przyłączona jest do rozdzielacza sygnału (6), przy czym układ przełącznika antenowego (2) połączony jest również z platformą radia programowalnego (4) poprzez K przełączników (P1, P2 . ...Pk) oraz poprzez rozdzielacz sygnału (6), a liczba W wejść sygnału radiowego do przełączników antenowych (P1, P2...Pk) określona jest zależnością: W > (N + K).