×
22.12.2019
219.017.f08b

ПЕРЕДАТЧИК СИСТЕМЫ БЛИЖНЕПОЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ СВЯЗИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технике связи, в частности магнитной связи, предназначено для организации канала передачи информации посредством модулирования низкочастотных магнитных полей и может быть использовано при разработке различных подземных, подводных и других систем связи. Передатчик содержит цифровой модулятор с двумя выходами, на первом выходе формируется одноразрядный дискретный частотно- или фазоманипулированный сигнал, а на втором выходе - цифровой сигнал, соответствующий амплитуде передаваемого сигнала. Выходы модулятора подключены к мостовому инвертору напряжения, причем число транзисторов в каждом верхнем плече мостовой схемы соответствует числу уровней амплитуд сигналов выбранного вида цифровой манипуляции. Выбор рабочей пары транзисторов верхних плеч происходит с использованием мультиплексора, управляемого сигналом со второго выхода модулятора, а частота и фаза переключения транзисторов задаются схемой управления транзисторами мостовой схемы по сигналу с первого выхода модулятора. Техническим результатом изобретения является повышение спектральной эффективности системы ближнепольной магнитной связи при одновременном обеспечении широкой полосы пропускания передающей магнитной антенны. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области передачи информации, а более конкретно - к устройствам для организации канала связи посредством модулирования низкочастотных магнитных полей и может быть использовано для передачи информации между различными подземными, подводными и другими объектами.

Известен способ беспроводной передачи данных посредством модулирования магнитных полей и устройство для его осуществления [Патент США US 2008/0171512, МПК Н04В 5/0, опубл. 17.06.2008]. Передатчик устройства выполнен на основе схемы прямого цифрового синтеза (ПЦС), предназначенной для формирования сигнала с двоичной частотной или фазовой манипуляцией. Для управления схемой ПЦС используется микроконтроллер. Выходной сигнал схемы ПЦС через развязывающий трансформатор поступает на усилитель мощности, а затем на передающую антенну.

Недостатком известного устройства является низкая спектральная эффективность системы связи, что является результатом применения простейших видов цифровой модуляции. Тогда как при малых расстояниях между передатчиком и приемником системы связи наблюдается, как правило, большой энергетический запас, который можно использовать для увеличения пропускной способности системы связи при фиксированной полосе частот.

Известен также способ формирования магнитных полей и устройство для его осуществления [Патент США US 2009/0322640, МПК HO1Q 7/08, опубл. 31.12.2009]. Сигнал от модулятора системы связи поступает на линейный усилитель мощности, нагрузкой которого является первичная обмотка трансформатора на тороидальном сердечнике. Вторичная обмотка трансформатора подключается к передающей рамочной магнитной антенне.

Недостатком известного устройства является низкая энергетическая эффективность, что связано с применением линейного усилителя мощности для формирования сигнала в передающей рамочной магнитной антенне.

Известно также портативное устройство для связи через землю, выбранное в качестве прототипа [Патент США US 2013/0196593, МПК Н04В 13/02, опубл. 01.08.2013, (прототип)]. Передатчик устройства содержит цифровой сигнальный процессор, выполняющий функции модулятора полезного сигнала. Применяемый вид цифровой модуляции - четырехпозиционная фазовая манипуляция (QPSK). Выход цифрового сигнального процессора подключен к микроконтроллеру, выполняющему функцию широтно-импульсного модулятора. Выходной сигнал с микроконтроллера преобразовывается в аналоговый вид с помощью цифро-аналогового преобразователя, а затем подается на драйверы, нагрузкой которых являются затворы полевых транзисторов схемы мостового инвертора напряжения. Нагрузкой мостовой схемы является резонансная передающая магнитная антенна.

Недостатками конструкции-прототипа являются узкая полоса частот резонансной передающей магнитной антенны и низкая спектральная эффективность системы связи. Последнее связано с применением созвездий цифровой модуляции с низкой позиционностью, что оправдано на больших расстояниях между передатчиком и приемником системы связи. Однако это не позволяет эффективно использовать спектральный ресурс канала связи при малых расстояниях в подвижных системах ближнепольной магнитной связи, когда наблюдается существенный энергетический запас.

Техническим результатом изобретения является повышение спектральной эффективности системы ближнепольной магнитной связи при одновременном обеспечении широкой полосы пропускания передающей магнитной антенны.

Заявляемый результат достигается тем, что в передатчике системы ближнепольной магнитной связи, включающем цифровой модулятор, схему мостового инвертора напряжения, драйверы транзисторов, передающую магнитную антенну, новым является то, что цифровой модулятор имеет два выхода, на первом выходе формируется одноразрядный частотно- или фазоманипулированный сигнал, который подается на схему формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы, с выхода которой сигналы подаются напрямую на драйверы управления транзисторами нижних плеч мостовой схемы и через два мультиплексора на драйверы управления транзисторами верхних плеч мостовой схемы, при этом управляющие входы мультиплексоров подключены ко второму выходу цифрового модулятора, формирующему сигнал управления амплитудой, мостовая схема содержит по два или более транзисторов в каждом верхнем плече, которые запитаны от отдельных источников питания, а нагрузкой мостовой схемы является передающая магнитная антенна.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием цифрового модулятора, имеющего два выхода - сигнал на первом выходе промодулирован по частоте/фазе, а сигнал с второго выхода содержит информацию об амплитуде передаваемого сигнала.

Вторым существенным отличием является наличие схемы мостового инвертора напряжения, в которой в каждом верхнем плече имеется по два или более транзисторов, запитанных от отдельных источников питания. Выбор рабочей пары транзисторов верхних плеч осуществляется с помощью мультиплексора, управляемого цифровым модулятором.

Данное изобретение поясняется чертежами: на фиг. 1 показана блок-схема передатчика системы ближнепольной магнитной связи, а на фиг. 2 показан пример формируемого передатчиком созвездия - амплитудно-фазовая манипуляция с шестнадцатипозиционным созвездием.

Передатчик системы ближнепольной магнитной связи включает в себя (фиг. 1) цифровой квадратурный амплитудный модулятор (1), ко входу которого подключен сигнал от внешнего источника данных. Модулятор (1) имеет два выхода: первый выход подключен к блоку (2) формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы; второй выход подключен к управляющим входам мультиплексоров (3) и (4). Выходы блока (2) формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы подключены через мультиплексоры (3) и (4) к драйверам (5) транзисторов верхних плеч мостовой схемы (6) и подключены напрямую к драйверам (7) транзисторов (8) нижних плеч мостовой схемы. Выходы драйверов (5) и (7) подключены к транзисторам мостовой схемы (6) и (8), нагрузкой (9) которой является передающая магнитная антенна. Мостовая схема имеет два транзистора (8) нижнего плеча, а число транзисторов (6) в каждом верхнем плече равно числу выходов мультиплексоров (3) и (4), числу силовых конденсаторов (10) мостовой схемы, числу питающих напряжений устройства и числу дискретных уровней амплитуды усилителя мощности. В случае, если для построения схемы мостового инвертора напряжения используются полевые транзисторы с технологическими диодами, дополнительно используются элементы, предотвращающие протекание токов между источниками питания А, Б (фиг. 1) через технологические диоды транзисторов верхних плеч. Для этой цели могут использоваться, например, последовательно соединенные диоды, полевые транзисторы противоположной проводимости и др. С помощью передатчика системы ближнепольной магнитной связи, выполненного согласно блок-схеме (фиг. 1), можно реализовать, например, шестнадцатипозиционную амплитудно-фазовую манипуляцию (фиг. 2).

Передатчик системы ближнепольной магнитной связи работает следующим образом. Цифровой сигнал от внешнего источника данных поступает на вход (фиг. 1) квадратурного амплитудного модулятора (1), формирующего сигнальное созвездие фазовой манипуляции (PSK), амплитудно-фазовой манипуляции (APSK) или частотной манипуляции (FSK), причем вид манипуляции определяется на программном уровне и может изменяться в процессе работы устройства для эффективного использования спектрального и энергетического ресурса канала связи. В силу того, что мощность сигнала изменяется обратно пропорционально шестой степени от расстояния между передатчиком и приемником, при расположении приемника системы связи вблизи передатчика используют спектрально-эффективные виды манипуляции высокого порядка, а на больших расстояниях - энергетически-эффективные виды манипуляции. Модулятор (1) выполняет перенос спектра полезного сигнала на несущую частоту и выдает на своем первом выходе, подключенном к блоку (2) формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы, одноразрядный дискретный сигнал, промодулированный по частоте/фазе, а на втором выходе, подключенном к мультиплексорам (3) и (4) выдает цифровой код, соответствующий амплитуде передаваемого сигнала. Например, для амплитудно-фазовой манипуляции APSK-16 (фиг. 2) сигнал на первом выходе модулятора (1) модулируется по фазе с дискретностью 30°, а два значения одноразрядного сигнала на втором выходе соответствуют двум значениям амплитуды передаваемого сигнала. При этом с помощью мультиплексоров (3) и (4) происходит выбор рабочей пары транзисторов верхних плеч мостовой схемы, подключенных к разным источникам питающего напряжения (Питание А, Б на фиг. 1). Блок (2) формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы формирует задержку переключения транзисторов полумостовых схем во избежание протекания сквозных токов (dead-time), а также обеспечивает защиту мостовой схемы от протекания сквозного постоянного тока через нагрузку. Драйверы (5) и (7) транзисторов (6) и (8) формируют управляющие сигналы для управления транзисторами (6) и (8) в импульсном режиме. Таким образом, мостовой инвертор напряжения формирует в нагрузке (9) промодулированный передаваемыми данными сигнал. В случае, если в качестве нагрузки (9) используется высокодобротная нерезонансная магнитная рамочная антенна, в процессе работы устройства происходит обмен реактивной энергией между индуктивной нагрузкой (9) и блоками силовых конденсаторов (10).

Заявляемое устройство передатчика системы ближнепольной магнитной связи было изготовлено и испытано. За счет того, что в передатчике возможно переключение между различными видами цифровой манипуляции с высокой спектральной эффективностью и с высокой энергетической эффективностью удается максимально использовать доступные возможности канала ближнепольной магнитной связи. Одновременно с этим усилитель мощности передатчика выполнен по простой схеме мостового инвертора напряжения без использования широтно-импульсной модуляции, что позволяет получить высокую энергетическую эффективность устройства в целом.

Передатчик системы ближнепольной магнитной связи, включающий цифровой модулятор, схему мостового инвертора напряжения, драйверы транзисторов, передающую магнитную антенну, отличающийся тем, что цифровой модулятор имеет два выхода, на первом выходе формируется одноразрядный частотно- или фазоманипулированный сигнал, который подается на схему формирования сигналов управления транзисторами мостовой схемы, с выхода которой сигналы подаются напрямую на драйверы управления транзисторами нижних плеч мостовой схемы и через два мультиплексора на драйверы управления транзисторами верхних плеч мостовой схемы, при этом управляющие входы мультиплексоров подключены ко второму выходу цифрового модулятора, формирующему сигнал управления амплитудой, мостовая схема содержит по два или более транзисторов в каждом верхнем плече, которые запитаны от отдельных источников питания, а нагрузкой мостовой схемы является передающая магнитная антенна.
ПЕРЕДАТЧИК СИСТЕМЫ БЛИЖНЕПОЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ СВЯЗИ
ПЕРЕДАТЧИК СИСТЕМЫ БЛИЖНЕПОЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ СВЯЗИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 324 items.
27.03.2016
№216.014.c5b2

Станок шарошечного бурения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. Станок включает мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578684
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.0515

Композиция для получения сорбента на основе карбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к композиции для получения сорбента для очистки загрязненных объектов от нефтепродуктов. Композиция содержит следующие компоненты в масс. %: карбамидоформальдегидная смола 25-30; шлам газоочистки производства алюминия 8-12; магнетит 5-7; пенообразователь, содержащий ПАВ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587440
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.053a

Способ измерения расстояния между бортовой и наземной приёмопередающими станциями

Изобретение относится к способам измерения расстояния и может быть использовано в радионавигации и радиолокации. Достигаемый технический результат изобретения - сокращение времени и повышение точности измерения расстояния между бортовой и наземной приемопередающими станциями. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587471
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2c21

Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов

Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов и может найти применение в электротехнической промышленности. Способ включает сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579846
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d16

Кормоприготовитель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для приготовления комбикормов. Кормоприготовитель содержит корпус в виде стоек на опорной плите, цилиндрическую рабочую камеру с торцевыми крышками, в которой расположены ведущий и ведомый элементы с измельчающими зубьями....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579773
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30da

Устройство для бурения скважин

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах и шахтах, а также для проходки технологических скважин, в том числе при бурении сложноструктурных пород. Устройство для бурения скважин содержит корпус, вращательно-подающий механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580118
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.367a

Способ вентиляции глубоких карьеров

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров. Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581644
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3692

Способ возведения свайного фундамента

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений на свайных ростверках. Способ возведения свайного фундамента включает устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581853
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36ef

Способ определения температуры застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581383
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36f6

Устройство для уплотнения снега

Изобретение относится к машине для уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в зимнее время. Устройство для уплотнения снега включает рабочий орган, агрегатированный с тягачом, и вибровозбудитель колебаний. Рабочий орган выполнен в виде уплотняющей плиты (1) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581667
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 1-10 of 74 items.
20.02.2013
№216.012.288c

Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр

Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр относится к технике сверхвысоких частот и может быть использован в селективных трактах приемных и передающих систем. Достигаемый технический результат-повышение технологичности изготовления, а также улучшение его селективных свойств. Микрополосковый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475900
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3bc9

Микрополосковый двухполосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов на двух несущих частотах. Техническим результатом является улучшение селективных свойств двухполосного полосно-пропускающего фильтра за счет возможности расположения двух полос пропускания на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480866
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.07.2013
№216.012.5840

Микрополосковый диплексер

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для объединения или разделения сигналов на двух несущих частотах. Технический результат - повышение частотно-селективных свойств диплексера за счет как угодно близкого расположения по частоте полосы пропускания низкочастотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488200
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.01.2014
№216.012.9903

Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относятся к технике сверхвысоких частот и предназначено для частотной селекции сигналов. Технический результат заключается в расширении высокочастотной полосы заграждения полосно-пропускающего микрополоскового фильтра и уменьшении его размеров. Микрополосковый фильтр содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504870
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.04.2014
№216.012.bb78

Полосковый фильтр с широкой полосой заграждения

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат - увеличение протяженности полосы заграждения фильтра и уровня затухания в ней. Полосковый фильтр с широкой полосой заграждения, содержащий подвешенную между экранами диэлектрическую пластину, на обе поверхности которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513720
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c28f

Управляемый фазовращатель

Управляемый фазовращатель относится к технике высоких и сверхвысоких частот и может использоваться для управления фазой сигналов в антенных решетках и системах передачи информации. Достигаемый технический результат - упрощение конструкции. Управляемый фазовращатель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515556
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.09.2014
№216.012.f375

Полосно-пропускающий свч фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может использоваться в селективных трактах приемных и передающих систем. Технический результат - увеличение уровня подавления в полосах заграждения. Полосно-пропускающий СВЧ фильтр, содержащий полосковые резонаторы на подвешенной подложке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528148
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.12.2014
№216.013.1234

Датчик слабых высокочастотных магнитных полей

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой датчик слабых высокочастотных магнитных полей и может применяться в первую очередь в магнитометрии. Датчик содержит диэлектрическую подложку, на верхней стороне которой нанесены полосковые проводники двух микрополосковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536083
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.19fa

Оптический многослойный полосно-пропускающий фильтр

Фильтр может быть использован в оптических устройствах связи и спектрометрах комбинационного рассеяния света. Фильтр содержит симметричную конструкцию из чередующихся диэлектрических слоев с высоким и низким показателем преломления, образующую систему однослойных резонаторов, разделенных один...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538078
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.03.2015
№216.013.30b1

Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем. Достигаемый технический результат - расширение полосы рабочих частот и улучшение селективных свойств. Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий Фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543933
Дата охранного документа: 10.03.2015
+ добавить свой РИД