УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВАЯ РАДИОСТАНЦИЯ
ULTRA-SHORT WAVE RADIO STATION

Изобретение относится к средствам связи, а именно к средствам радиосвязи ультракоротковолнового (УКВ) диапазона, и может быть использовано в качестве УКВ радиостанции для обеспечения радиосвязи в сетях связи с подвижными объектами для различных министерств в промышленности, сельском хозяйстве и других ведомствах.
Радиосвязь находит все большее применение во многих областях современной жизни, в том числе в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте. Для обеспечения радиосвязи применяются радиосредства, работающие в широком диапазоне частот.
Известна радиостанция, содержащая антенну, антенный коммутатор, приемный тракт, состоящий из преселектора и приемника, передающий тракт, состоящий из фильтра низкой частоты (ФНЧ) и передатчика, модуль управления, клавиатуру, подключенную к модулю управления и индикатору, аккумуляторную батарею, подключенную непосредственно к передатчику, блок преобразования напряжения, вход которого подключен к аккумуляторной батарее, а выход подключен к преселектору, приемнику и модулю управления [1].
Недостатком известной радиостанции является ограниченные ее возможности по образованию радиоканалов, передачи по ним информации определенного типа, в том числе телефонных и телеграфных сообщений и данных в цифровом виде.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является УКВ радиостанция 50 РТМ из комплекса радиостанций «Гранит-М», предназначенная для организации симплексной радиосвязи в диапазоне частот (33-46) МГц, структурная схема и технические возможности которой приведены в [2] на стр. 30 (рис. 2.3).
Упомянутая УКВ радиостанция 50 РТМ содержит приемопередатчик, представляющий собой унифицированный блок, выполненный на функциональных элементах и полупроводниковых приборах, пульт управления, антенну и антенно-согласующее устройство (АСУ).
Радиостанция 50 РТМ обеспечивает посылку и прием вызова сигналов тональных частот (1000 или 1450 Гц), ведение симплексной связи в телефонном и громкоговорящем режимах.
Основным недостатком известной радиостанции является ведение симплексной радиосвязи с передачей только телефонных сообщений в ограниченном и узком УКВ диапазоне частот, что резко сужает возможности использования ее на существующих радиосетях.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей радиостанции в части обеспечения организации симплексных и дуплексных радиоканалов в расширенном УКВ диапазоне частот, передачи по ним телефонных, телеграфных сообщений и данных с повышенной достоверностью передачи информации.
Поставленная цель достигается тем, что в ультракоротковолновую радиостанцию, содержащую приемопередатчик, выносной пульт управления и антенну, дополнительно введены оконечная аппаратура (OA) телефонной связи, блок телеграфной связи, блок цифрового уплотнения, блок антенных фильтров и отдельное радиоприемное устройство (РПУ), а приемопередатчик выполнен в виде унифицированного блока, состоящего из блока управления и коммутации (УК), пульта управления, микро-ЭВМ, базового приемовозбудителя, включающего в себя усилитель низкой частоты (НЧ), унифицированный синтезатор частот (СЧ), опорный генератор, высокочастотный коммутатор, устройство обмена информацией, приемник и буферный усилитель, блока согласования приемопередатчика, управляемого генератора, усилителя мощности, переключателя передачи радиостанции, фильтра дополнительной селекции и автоматического согласующего устройства, при этом первые входы-выходы блока УК приемопередатчика подключены к первым входам-выходам микро-ЭВМ, вторые входы-выходы которой соединены с входами-выходами пульта управления, выход и вход блока УКВ подключены соответственно к первому входу и первому выходу усилителя низкой частоты (НЧ), второй выход которого соединен со входом унифицированного синтезатора частот (СЧ), управляющий вход которого соединен с управляющим выходом опорного генератора, первый, второй и третий управляющие выходы унифицированного СЧ подключены к управляющим входам соответственно высокочастотного коммутатора, приемника и буферного усилителя, первый и второй высокочастотные выходы высокочастотного коммутатора подключены соответственно к первому входу приемника, выход которого соединен со вторым входом усилителя НЧ, и к первому входу буферного усилителя, выход которого соединен со входом управляемого генератора, третьи входы-выходы микро-ЭВМ соединены с входами-выходами устройства обмена информацией (ОИ), вторые, третьи и четвертые входы-выходы которого подключены ко входам-выходам соответственно усилителя НЧ, унифицированного СЧ и приемника, четвертые входы-выходы микро-ЭВМ соединены с входами-выходами блока согласования приемопередатчика, первый и второй выходы которого подключены ко входам соответственно фильтра дополнительной селекции и автоматического согласующего устройства, вход высокочастотного коммутатора соединен с выходом переключателя передачи радиостанции, выход управляемого генератора соединен со входом усилителя мощности, выход которого соединен со входом переключателя передачи радиостанции, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом фильтра дополнительной селекции, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом автоматического согласующего устройства, второй и третий выходы блока согласования приемопередатчика подключены к входам соответственно фильтра дополнительной селекции и автоматического согласующего устройства, к первому и второму высокочастотным входам-выходам которого подключены высокочастотные входы-выходы соответственно антенны и блока антенных фильтров, к которому подключены входы-выходы отдельного РПУ, пятые входы-выходы микро-ЭВМ соединены с входами-выходами выносного пульта управления, а ко вторым, третьим и четвертым входам-выходам блока УК подключены входы-выходы соответственно оконечной аппаратуры (OA) телефонной связи, блока телеграфной связи, имеющего в своем составе телеграфный ключ, и блока цифрового уплотнения.
Поставленная цель достигается также тем, что блок управления и коммутации (УК) содержит блок подключения цепей, усилитель низкой частоты (НЧ), регенератор, коммутатор, переключатель, блок регистров, устройство вывода информации, приемник тонального вызова (ПТВ), согласователь уровней, устройство обмена информацией, измеритель промежуточной частоты (ПЧ), формирователь меток времени (MB) и блок памяти, при этом первые, вторые и третьи входы-выходы блока подключения цепей подключены соответственно к первым входам-выходам усилителя НЧ, к первым и вторым входам-выходам коммутатора, третьи входы-выходы которого соединены со вторыми входами-выходами усилителя НЧ, четвертые входы-выходы коммутатора соединены с первыми входами-выходами блока регистров, вход которого соединен с выходом переключателя, выход коммутатора соединен со входом регенератора, выход которого соединен со входом коммутатора, пятые и шестые входы-выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам-выходам согласователя уровней, вход которого соединен со входом ПТВ, выход которого соединен со входом устройства вывода информации, выход которого соединен с первым входом устройства обмена информацией, первый выход которого соединен со входом переключателя, вторые входы-выходы блока регистров соединены с первыми входами-выходами устройства обмена информацией, вторые и третьи входы-выходы которого подключены к входам-выходам соответственно измерителя ПЧ и блока памяти, второй выход устройства обмена информацией соединен со входом формирователя MB, выход которого соединен со вторым входом устройства обмена информацией, при этом первыми входами-выходами блока УК являются четвертые входы-выходы устройства обмена информацией, которые соединены с первыми входами-выходами микро-ЭВМ, вторыми, третьими и четвертыми входами-выходами блока УК являются соответственно четвертые, пятые и шестые входы-выходы блока подключения цепей, а выход и вход согласователя уровней являются соответственно выходом и входом блока УК, вход-выход переключателя соединяется с внешней электронной вычислительной машиной (Вн. ЭВМ).
Поставленная цель достигается и тем, что приемник базового приемовозбудителя содержит первый, второй, третий и четвертый усилители высокой частоты (ВЧ), блок автоматической настройки контуров (АНК), коммутатор поддиапазонов, первый смеситель, линию задержки, подавитель импульсных помех, кварцевый фильтр, разветвитель, усилитель первой промежуточной частоты (ПЧ1), второй смеситель, кварцевый генератор и ограничитель-дискриминатор, при этом выходы первого, второго, третьего и четвертого усилителей ВЧ подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам коммутатора поддиапазонов, пятый вход которого соединен с выходом блока АНК, управляющий выход которого подключен параллельно к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого усилителей ВЧ, выход коммутатора поддиапазонов соединен со входом первого смесителя, выход которого соединен со входами линии задержки и подавителя импульсных помех, управляющий выход которого соединен с управляющим входом линии задержки, выход которой соединен со входом кварцевого фильтра, выход которого соединен со входом разветвителя, выход которого соединен со входом усилителя первой промежуточной частоты (ПЧ1), выход которого соединен со входом второго смесителя, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом кварцевого генератора, выход второго смесителя соединен со входом ограничителя-дискриминатора, при этом вход первого усилителя ВЧ, соединенного со входами второго, третьего и четвертого усилителей ВЧ, является входом приемника, выходом которого является второй выход разветвителя и выход ограничителя-дискриминатора, вход-выход блока АНК является входом-выходом приемника, управляющим входом которого является управляющий вход первого смесителя, соединенный с управляющим выходом унифицированного синтезатора частот.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая ультракоротковолновая радиостанция отличается наличием новых блоков: оконечной аппаратуры (OA) телефонной связи, блока телеграфной связи (БТС), блока цифрового уплотнения, блока антенных фильтров и отдельного радиоприемного устройства, выполнением приемопередатчика, включающего в себя блок УК, пульт управления, базовый приемовозбудитель, блок согласования приемопередатчика, управляемый генератор, усилитель мощности, переключатель передачи радиостанции, фильтр дополнительной селекции и автоматическое согласующее устройство, а также изменением связей между известными блоками, что позволило достичь поставленной цели.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна». Сравнение с известными техническими решениями и прототипом показывает, что введение новых блоков с их соответствующими связями позволило расширить функциональные возможности предлагаемой радиостанции в части образования дуплексных радиоканалов в расширенном УКВ диапазоне частот, передачи по ним телефонных, телеграфных сообщений и цифровых данных с повышенной достоверностью передачи информации. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели критерию «существенные отличия». Изобретение явным образом не следует из уровня техники и имеет соответствующий технический уровень. Кроме того, она промышленно применима, что подтверждается изготовлением опытного образца ультракоротковолновой радиостанции, получением положительных результатов в процессе испытаний образца, в том числе получением новых технических характеристик радиостанции и обеспечении передачи по образованным радиоканалам различной информации, включая телефонные и телеграфные сообщения, телекодовую информацию и цифровые данные.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема ультракоротковолновой радиостанции, на фиг. 2 и 3 приведены структурные схемы соответственно блока управления и коммутации (УК) и приемника базового приемовозбудителя.
Ультракоротковолновая радиостанция содержит (фиг. 1) приемопередатчик 1, включающий в себя блок 2 управления и коммутации (УК), пульт 3 управления, микро-ЭВМ 4, базовый приемовозбудитель 5, состоящий из усилителя низкой частоты (УНЧ) 6, унифицированного синтезатора частот (УСЧ) 7, опорного генератора (ОГ) 8, высокочастотного коммутатора 9, устройства обмена информацией (УОИ) 10, приемника Пи буферного усилителя 12, блок 13 согласования приемопередатчика, управляемый генератор 14, усилитель мощности 15, переключатель передачи 16 радиостанции, фильтр 17 дополнительной селекции и автоматическое согласующее устройство 18, а также содержит антенну 19, выносной пульт 20 управления (ПУ), оконечную аппаратуру 21 телефонной связи, блок 22 телеграфной связи, имеющий в своем составе телеграфный ключ, блок 23 цифрового уплотнения, блок 24 антенных фильтров и отдельное радиоприемное устройство (РПУ) 25.
Первые входы-выходы блока УК 2 приемопередатчика 1 подключены к первым входам-выходам микро-ЭВМ 4, вторые входы-выходы которой соединены с входами-выходами пульта 3 управления, выход и вход блока 2 УК подключены соответственно к первому входу и первому выходу усилителя 6 низкой частоты (НЧ), второй выход которого соединен со входом унифицированного синтезатора частот (СЧ) 7, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом опорного генератора 8. Первый, второй и третий управляющие выходы унифицированного СЧ 7 подключены к управляющим входам соответственно высокочастотного коммутатора 9, приемника 11 и буферного усилителя 12, первый и второй выходы высокочастотного коммутатора 9 подключены соответственно к первому входу приемника 11, выход которого соединен со вторым входом усилителя НЧ 6, и к первому входу буферного усилителя 12, выход которого соединен со входом управляемого генератора 14. Третьи входы-выходы микро-ЭВМ 4 соединены с входами-выходами устройства 10 обмена информацией (ОИ), вторые, третьи и четвертые входы-выходы которого подключены ко входам-выходам соответственно усилителя НЧ 6, унифицированного СЧ 7 и приемника 11, четвертые входы-выходы микро-ЭВМ 4 соединены с входами-выходами блока 13 согласования приемопередатчика, первый и второй выходы которого подключены ко входам соответственно фильтра 17 дополнительной селекции и автоматического согласующего устройства 18.
Вход высокочастотного коммутатора 9 соединен с выходом переключателя 16 передачи радиостанции, выход управляемого генератора 14 соединен со входом усилителя мощности 15, выход которого соединен со входом переключателя 16 передачи радиостанции, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом фильтра 17 дополнительной селекции, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом автоматического согласующего устройства 18. Второй и третий выходы блока 13 согласования приемопередатчика подключены к входам соответственно фильтра 17 дополнительной селекции и автоматического согласующего устройства 18, к первому и второму высокочастотным входам-выходам которого подключены высокочастотные входы-выходы соответственно антенны 19 и блока 24 антенных фильтров, к которому подключены входы-выходы отдельного радиоприемного устройства (РПУ) 25. Пятые входы-выходы микро-ЭВМ 4 соединены с входами-выходами выносного пульта 20 управления, а ко вторым, третьим и четвертым входам-выходам блока 2 УК подключены входы-выходы соответственно оконечной аппаратуры (OA) 21 телефонной связи, блока 22 телеграфной связи и блока 23 цифрового уплотнения.
Блок 2 управления и коммутации содержит (фиг. 2) блок 26 подключения цепей, усилитель 27 низкой частоты (НЧ), регенератор 28, коммутатор 29, переключатель 30, блок 31 регистров, устройство 32 вывода информации, приемник 33 тонального вызова (ПТВ), согласователь 34 уровней, устройство 35 обмена информацией, измеритель 36 промежуточной частоты (ПЧ), формирователь 37 меток времени (MB) и блок 38 памяти.
Первые, вторые и третьи входы-выходы блока 26 подключения цепей подключены соответственно к первым входам-выходам усилителя 27 НЧ, к первым и вторым входам-выходам коммутатора 29, третьи входы-выходы которого соединены со вторыми входами-выходами усилителя 27 НЧ, четвертые входы-выходы коммутатора 29 соединены с первыми входами-выходами блока 31 регистров, вход которого соединен с выходом переключателя 30, выход коммутатора 29 соединен со входом регенератора 28, выход которого соединен со входом коммутатора 29, пятые и шестые входы-выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам-выходам согласователя 34 уровней, вход которого соединен со входом ПТВ 33, выход которого соединен со входом устройства 32 вывода информации, выход которого соединен с первым входом устройства 35 обмена информацией, первый выход которого соединен со входом переключателя 30, вторые входы-выходы блока 31 регистров соединены с первыми входами-выходами устройства 35 обмена информацией. Вторые и третьи входы-выходы устройства 35 обмена информацией подключены к входам-выходам соответственно измерителя 36 ПЧ и блока 38 памяти, второй выход устройства 35 обмена информацией соединен со входом формирователя меток времени 37, выход которого соединен со вторым входом устройства 35 обмена информацией. При этом первыми входами-выходами блока 2 УК являются четвертые входы-выходы устройства 35 обмена информацией, которые соединены с первыми входами-выходами микро-ЭВМ 4, вторыми, третьими и четвертыми входами-выходами блока 2 УКВ являются соответственно четвертые, пятые и шестые входы-выходы блока 26 подключения цепей, а выход и вход согласователя 34 уровней являются соответственно выходом и входом блока 2 УК, вход-выход переключателя 30 соединяется с внешней электронной вычислительной машиной (Вн. ЭВМ).
Приемопередатчик 1 является основной частью радиостанции и выполняет функции передачи, приема, обработки радиосигнала и выдачи его в нужной форме на оконечные устройства, в качестве которых используются оконечная аппаратура (OA) 21 телефонной связи, блок 22 телеграфной связи, имеющий в своем составе телеграфный ключ, и блок 23 цифрового уплотнения.
Блок 2 управления и коммутации (УК) предназначен для коммутации низкочастотных цепей в зависимости от режима работы, сопряжения оконечной аппаратуры и базового приемовозбудителя 5 по уровням сигналов, измерения уровня принятого сигнала, энергонезависимого хранения значений подготовленных частот, адресов корреспондентов, цифровых кодограмм и кодов настройки блоков.
Усилитель 27 НЧ обеспечивает усиление низкочастотного сигнала до уровня, достаточного для работы оконечной аппаратуры телефонной связи.
Регенератор 28 предназначен для восстановления цифровой информации, принятой по каналу связи. Он представляет собой формирующее устройство с тактовой синхронизацией.
Коммутатор 29 обеспечивает коммутацию низкочастотных сигналов (НЧ сигналов), поступающих от оконечной аппаратуры (OA) телефонной связи на модулятор, размещенный в базовом приемовозбудителе 5, а также принятых сигналов от блока 5 к оконечной аппаратуре.
Приемник тонального вызова 33 состоит из полосового фильтра с частотой настройки 1000 Гц, интегратора и компаратора. При наличии в принятом радиостанцией сигнале составляющих с частотой 1000 Гц, последние выделяются в полосовом фильтре, детектируются, интегрируются и, если их уровень превышает пороговый, происходит срабатывание компаратора. Выходное напряжение компаратора через устройство 32 вывода информации и устройство 35 обмена информацией передается в микро-ЭВМ 4, которая обеспечивает световую индикацию приема вызова на цифровом табло пульта 3 управления.
Согласователь 34 уровней предназначен для согласования уровней сигналов с оконечной аппаратуры с входными (выходными) уровнями радиостанции.
Устройство 35 обмена информацией предназначено для осуществления взаимодействия блока 2 УК с микро-ЭВМ 4 радиостанции, при котором происходит передача информации от блока 2 к микро-ЭВМ 4 и обратно посредством набора соответствующего адреса. Обмен осуществляется словами, содержащими целое число байт, при этом каждый байт содержит восемь двоичных разрядов.
Измеритель 36 промежуточной частоты включает в себя усилитель-детектор, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, компаратор, блок управления и реверсивный счетчик. С помощью преобразователя кода информация о значении напряжения промежуточной частоты через устройство обмена информации каждый раз выдается в микро-ЭВМ 4, когда в ней осуществляется опрос поступающих адресов.
Формирователь 37 меток времени состоит из опорного генератора, устройства вывода информации, делителя с фиксированным коэффициентом деления и программируемого таймера. В зависимости от режима работы микро-ЭВМ 4 таймер через устройство ввода информации посылает в микро-ЭВМ запросы, по которым она осуществляет отсчет длительности промежутков времени и выдает их в другие блоки.
Блок 38 памяти обеспечивает хранение информации, вводимой и изменяемой оператором радиостанции, разрушение которой недопустимо при отключении питания радиостанции. Блок 38 состоит из блока управления перепрограммируемой памятью со встроенным в него устройством обмена информацией, микросхем памяти, стабилизатора напряжения и ключей.
Приемник 11 содержит (фиг. 3) первый 39, второй 40, третий 41 и четвертый 42 усилители высокой частоты (ВЧ), блок 43 автоматической настройки контуров (АНК), коммутатор 44 поддиапазонов, первый смеситель 45, линию задержки 46, подавитель 47 импульсных помех, кварцевый фильтр 48, разветвитель 49, усилитель 50 первой промежуточной частоты (ПЧ1), второй смеситель 51, кварцевый генератор 52 и ограничитель-дискриминатор 53.
гет1
Выходы первого 39, второго 40, третьего 41 и четвертого 42 усилителей ВЧ подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам коммутатора 44 поддиапазонов, пятый вход которого соединен с выходом блока 43 АНК, управляющий выход которого подключен параллельно к управляющим входам первого 39, второго 40, третьего 41 и четвертого 42 усилителей ВЧ, выход коммутатора 44 поддиапазонов соединен со входом первого смесителя 45, выход которого соединен со входом линии задержки 46 и подавителя 47 импульсных помех, выход которого соединен с управляющим входом линии 46 задержки, выход которой через кварцевый фильтр 48 соединен со входом разветвителя 49, выход которого соединен со входом усилителя 50 первой промежуточной частоты (ПЧ1), выход которого соединен со входом второго смесителя 51, выход которого соединен со входом ограничителя-дискриминатора 53, управляющий выход кварцевого генератора 52 соединен с управляющим входом второго смесителя 51. При этом вход первого 39 усилителя ВЧ, соединенный со входами второго 40, третьего 41 и четвертого 42 усилителей ВЧ, является высокочастотным входом приемника 11, соединенным с выходом высокочастотного коммутатора 9, выходом приемника 11 являются выход разветвителя 49 и выход ограничителя-дискриминатора 53, управляющим входом приемника 11 является управляющий вход первого смесителя 45, на который от унифицированного синтезатора частот 7 подается частота первого гетеродина f, вход-выход блока 43 АНК является входом-выходом приемника 11.
Каждый из четырех (39-42) усилителей ВЧ настроен на усиление сигналов в своем поддиапазоне, например, первый 39 усилитель ВЧ усиливает сигналы в диапазоне от 30,0 до 38,0 МГц, второй усилитель 40 - от 38,0 до 48,0 МГц, третий усилитель 41 - от 48,0 до 62,0 МГц и четвертый усилитель 42 - от 62,0 до 80,0 МГц. Перестройка контуров усилителей ВЧ производится управляющим напряжением, вырабатываемым блоком 43 автоматической настройки контуров. Управление блоком 43 осуществляется с помощью команд в виде кода частоты, поступающих через устройство 10 обмена информацией с выхода микро-ЭВМ 4.
гет2
Высокочастотный сигнал с выхода усилителей ВЧ через коммутатор 44 поддиапазонов поступает на вход первого смесителя 45, на другой вход которого поступает сигнал первого гетеродина с выхода унифицированного СЧ 7. В первом смесителе 45 осуществляется преобразование ВЧ сигнала в сигнал первой промежуточной частоты, который через линию 46 задержки, кварцевый фильтр 48 и разветвитель 49 подается на вход усилителя 50 первой промежуточной частоты. С выхода усилителя 50 сигнал первой промежуточной частоты передается на вход второго смесителя 51, на управляющий вход которого с выхода кварцевого генератора 52 поступает сигнал второго гетеродина f. Преобразованный во втором смесителе 51 сигнал второй промежуточной частоты через ограничитель-дискриминатор 53 поступает с выхода приемника 11 на вход усилителя 6 низкой частоты. Одновременно с этим с выхода кварцевого фильтра 48 сигнал поступает на вход разветвителя 49, после которого сигнал первой промежуточной частоты (ПЧ1) подается на блок 2 управления и коммутации для анализа помеховой обстановки в выбранном поддиапазоне частот.
При наличии в составе принятого сигнала на выходе первого смесителя 45 импульсных помех в подавителе 47 импульсных помех формируются блокирующие импульсы, которые при помощи ключевых схем «вырезают» помеху из полезного сигнала.
Пульт управления 3 предназначен для подготовки к работе и управления радиостанцией в процессе ее функционирования. Он служит для управления радиостанцией непосредственно с ее передней панели.
Пульт 3 управления содержит устройство обмена, устройство индикации и опроса клавиатуры, светодиодный индикатор, цифровой индикатор и клавиатуру. Светодиодный индикатор предназначен для индикации режимов работы и представляет собой шестнадцатиразрядный сдвиговый регистр, выходные сигналы которого через элементы усиления управляют свечением светодиодов.
Цифровой индикатор служит для отображения информации, предназначенной для оператора радиостанции и представляет собой, например, вакуумный люминесцентный индикатор на восемь десятичных разрядов.
Клавиатура состоит из двадцати кнопок с контактами мембранного типа, электрически соединенных в матрицу из восьми строк и четырех столбцов.
Пульт работает в двух режимах: индикации и опроса клавиатуры.
В режиме индикации с микро-ЭВМ 4 поступает управляющее слово индикации, которое через устройство обмена пульта подается на устройство индикации и опроса клавиатуры. Устройство индикации и опроса клавиатуры в соответствии с поступившей информацией управляет работой цифрового индикатора.
В режиме опроса клавиатуры пульт 3 управления работает следующим образом. При нажатии любой из кнопок клавиатуры с устройства индикации и опроса клавиатуры проходит сигнал «ЗАПОС» через устройство обмена в микро-ЭВМ 4. Микро-ЭВМ 4 выявляет источник запроса, анализирует код нажатой кнопки и выполняет все действия, связанные с этим кодом.
Микро-ЭВМ 4 предназначена для управления работой составных частей радиостанции. Связь микро-ЭВМ с периферийными блоками осуществляется через последовательную магистраль ввода-вывода, которая состоит из пяти шин: информация, синхронизация, адрес/данные, ввод/вывод и запрос. В состав каждого периферийного блока входит устройство обмена, при помощи которого происходит передача информации от микро-ЭВМ к блоку и обратно. Каждому устройству обмена присвоен адрес, посредством которого микро-ЭВМ различает их.
Микро-ЭВМ содержит процессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, формирователь сигналов последовательного обмена, кодер-декодер сигнально-кодовой связи, генератор тактовых импульсов (ГТИ) и вспомогательные узлы.
Процессор является основным функциональным узлом микро-ЭВМ и предназначен для формирования команд управления и обеспечения взаимодействия между составными частями микро-ЭВМ. Программа управления состоит из команд, которые хранятся в ПЗУ в виде восьмиразрядных слов.
Микро-ЭВМ 4 работает в двух режимах: в режиме ожидания и в режиме обработки поступающих от оператора команд. В режиме ожидания микро-ЭВМ находится до тех пор, пока на шине «ЗАПОС» не появится сигнал, который вырабатывается в устройствах обмена информацией из команд, приходящих с внешних органов управления радиостанции, от оконечной аппаратуры и аппаратуры адаптации.
Получив запрос, микро-ЭВМ 4 выполняет все необходимые действия, передает нужные команды периферийным устройствам (блокам) обмена информацией и вновь переходит в режим ожидания.
Усилитель низкой частоты (НЧ) 6 предназначен для усиления сигналов низкой частоты, формирования амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приемного и передающего трактов и коммутации НЧ сигналов в зависимости от видов и режимов работы, формирования импульсов при приеме телекодовой информации. Усилитель НЧ 6 содержит выходной широкополосный усилитель низкочастотных сигналов, активные фильтры низкой частоты с различной частотой среза, полосой фильтр, модуляционный усилитель, схемы управления и ключи. Управление режимами работы усилителя НЧ 6 производится микро-ЭВМ 4 через устройство 10 обмена информацией. Коммутация НЧ сигналов производится управляющими ключами. Перевод усилителя НЧ из режима приема в режим передачи с помощью переключателя передачи 16 радиостанции.
Работа усилителя НЧ 6 в режиме приема происходит следующим образом. Сигнал с ограничителя-дискриминатора поступает на подавитель шумов и одновременно ключами коммутируется на входы четырех фильтров. В зависимости от вида работы в усилителе используются следующие фильтры: первый -для выделения сигналов телефонной связи, второй - сигналов цифровой информации и адаптации, третий - сигналов телекодовой связи и четвертый - телеграфных сигналов.
Унифицированный синтезатор частот (СЧ) 7 предназначен для формирования сигнала возбуждения в режиме передачи и сигнала гетеродина для работы первого смесителя в режиме приема. Унифицированный СЧ 7 построен с использованием фазовой автоподстройки частоты (ФАГТЧ) генератора, управляемого напряжением (ГУН) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи.
Конструктивно усилитель СЧ 7 состоит из двух печатных плат: платы генератора, включающего в себя частотно-фазовый детектор (ЧФД), делитель частоты и генератор, управляемый напряжением (ГУН), и платы модулятора, включающего в себя большую интегральную схему частотного модулятора (ЧМ), фазовый модулятор (ФМ) и регулируемый аттенюатор.
Широкополосная частотная модуляция выходного колебания синтезатора осуществляется путем непосредственной частотной модуляции частоты генератора управляемого напряжением и одновременной косвенной частотной модуляции опорного колебания, поступающего с выхода опорного генератора 8 базового приемовозбудителя 5 радиостанции.
Опорный генератор 8 вырабатывает высокочастотный сигнал (ВЧ сигнал) с определенной частотой, например, 10 МГц, стабилизированный кварцем и предназначенный для использования в качестве опорного генератора для унифицированного СЧ 7.
Высокочастотный коммутатор 9 предназначен для коммутации высокочастотных сигналов с выхода унифицированного синтезатора частот 7 на вход первого смесителя 44 приемника 11 в режиме приема или на вход буферного усилителя 12 базового приемовозбудителя 5 в режиме передачи для дальнейшего усиления по мощности.
Устройство обмена информацией (ОИ) 10 предназначено для осуществления взаимодействия микро-ЭВМ 4 с блоками радиостанции, при котором происходит передача информации от микро-ЭВМ 4 к блоку 10 и обратно посредством набора соответствующего адреса. Обмен осуществляется словами, содержащими целое число байт, при этом каждый байт содержит восемь двоичных разрядов.
Приемник 11 базового приемовозбудителя 5 в указанном выше составе предназначен для приема высокочастотных сигналов, их усиления, преобразования, детектирования и предварительного усиления низкочастотных сигналов. Он построен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты.
Буферный усилитель 12 предназначен для усиления поступающего с выхода унифицированного синтезатора частот 7 и исключения влияния цепей нагрузки на него.
Блок 13 согласования приемопередатчика предназначен для осуществления подстройки выходных цепей передачи и приема с антенной 19 посредством автоматического согласующего устройства по командам, поступающим от микро-ЭВМ 4.
Управляемый генератор 14 предназначен для обеспечения усиления сигнала базового приемовозбудителя 5 при одновременной активной фильтрации внеполосных излучений. Генератор состоит из коммутатора поддиапазонов, управляемого двоичным кодом поддиапазона, вырабатываемого в микро-ЭВМ 4, генератора управляемого напряжением, обеспечивающего формирование высокочастотных колебаний с определенным уровнем мощности на нагрузке, фазового детектора, детектора синхронизма, служащего для блокировки широкополосного усилителя мощности при отсутствии синхронизма и схемы стабилизации уровня выходной мощности автогенератора в пределах нескольких ватт.
Усилитель мощности 15 предназначен для усиления высокочастотного (ВЧ) сигнала, поступающего с выхода управляемого генератора 14. Он представляет собой широкополосный усилитель и состоит из предварительного каскада, обеспечивающего развязку широкополосного усилителя и управляемого генератора, выходного каскада, усиливающего ВЧ сигнал до полной мощности, схемы ограничения тока, схемы защиты, гармонического фильтра, датчика температуры, датчиков падающей и отраженной волны.
Переключатель 16 передачи радиостанции предназначен для установки различных режимов работы радиостанции в зависимости от вида обеспечиваемых связей и типа используемых для передачи каналов связи.
Фильтр 17 дополнительной селекции предназначен для фильтрации побочных колебаний в спектре передатчика радиостанции, а также для улучшения характеристик блокирования приемника 11. Он построен по схеме полосового квазиполиномиального фильтра с постоянной относительной полосой пропускания в рабочем диапазоне частот и состоит из полосового фильтра, входного регистра памяти, преобразователей уровня, преобразователя кода и выходных ключей.
Автоматическое согласующее устройство 18 предназначено для автоматического согласования входного сопротивления антенны 19 с волновым сопротивлением фильтра 17 дополнительной селекции. В основе работы устройства 18 лежит принцип компенсации реактивных составляющих входного (выходного) сопротивления антенны 19 и трансформирования ее активного сопротивления заданному значению, например, 50 Ом.
Антенна 19 представляет собой двухметровую штыревую антенну и предназначена для приема и излучения электромагнитных колебаний. Она состоит из двух металлических штырей, изготовленных из двух стальных трубок диаметром десять и двенадцать миллиметров, соединенных между собой и с амортизатором, на котором установлена антенна. В некоторых случаях может быть использована антенна высотой один метр.
Выносной пульт 20 управления (ВПУ) предназначен для управления УКВ радиостанцией в случаях нахождения оператора вдали от приемопередатчика 1 или при установке ее в труднодоступной для оператора зоне.
Выносной пульт 20 управления имеет все органы управления и индикации подобно тем, что размещены на пульте 3 управления. Функциональное построение и принципы работы аналогичны пульту 3 управления. Конструктивно выносной ПУ 20 выполнен в виде законченного блока с собственным уплотнением.
В качестве оконечной аппаратуры 21 телефонной связи может быть использована микротелефонная гарнитура (МТГ), с помощью которой осуществляется ведение телефонной связи и прием слухового телеграфа.
Блок 22 телеграфной связи (БТС), имеющий в своем составе телеграфный ключ, предназначен для передачи телеграфных сигналов при ведении телеграфной связи.
Блок 23 цифрового уплотнения предназначен для преобразования цифровой информации, поступающей от оконечных устройств со скоростями 1,2 или 2,4 кбит/с по стыку С1-ФЛ в групповой сигнал со скоростью 19,2 кбит/с при передаче по радиоканалу и обратное преобразование группового сигнала со скоростью 19,2 кбит/с в индивидуальные цифровые каналы со скоростью передачи 1,2 или 2,4 кбит/с на приеме.
Блок 24 антенных фильтров предназначен для обеспечения независимой совместной работы УКВ радиостанции с отдельным радиоприемным устройством 25, подключенным к блоку, на одну общую антенну 19 при организации автоматической дуплексной радиосвязи.
Отдельное радиоприемное устройство 25 предназначено для приема радиосигналов при ведении дуплексной радиосвязи.
При использовании отдельного РПУ 25 обеспечивается независимая работа на одну антенну 19. При работе УКВ радиостанции совместно с отдельным РПУ 25 необходимо заранее подготовленные частоты (ЗПЧ) использовать парами (четные и нечетные номера) в разных поддиапазонах с целью исключения возможных помех друг другу (УКВ радиостанции и отдельного РПУ 25).
Предлагаемая УКВ радиостанция обеспечивает беспоисковую бесподстроечную двухстороннюю радиосвязь как с однотипными радиостанциями, так и с другими радиостанциями, совместимыми по диапазону рабочих частот и видам модуляции. В радиостанции обеспечивается подготовка и переключение от внешнего устройства автоматизации до шестнадцати заранее подготовленных частот (ЗПЧ) с временем перехода с одной ЗПЧ на другую не более 100 мс в автоматическом режиме, а при ручном переключении с пульта 3 управления обеспечивается доступ к десяти ЗПЧ. Настройка на рабочую частоту при ее подготовке производится автоматически за время не более восьми секунд. При этом в УКВ радиостанции обеспечиваются следующие виды работ:
телефонная связь с посылкой и приемом сигнала вызова тональной частоты 1000 Гц, посылкой и приемом избирательного (ИВ) и циркулярного (ЦВ) вызовов;
слуховой тональный телеграф;
цифровая сигнально-кодовая связь.
Основными режимами работы радиостанции являются прием и передача при всех видах работы, симплекс, двухчастотный симплекс, дуплекс при подключении отдельного приемного устройства или аналогичной радиостанции через блок разделительных фильтров, автоматизированный переход на резервную частоту при выявлении сильных помех на основной рабочей частоте, дежурный прием и ретрансляция сигналов однотипных радиостанций в двухчастотном симплексе.
При ведении телефонной связи для работы в телефонном канале необходимо установить на радиостанции вид работы «ТЛФ».
В этом виде работы в радиостанции передача и прием информации обеспечивается с оконечной аппаратуры 21, использующей стандартный телефонный канал с полосой (0,3-3,4) кГц, или микротелефонной гарнитуры.
Для работы в цифровом канале вид работы для радиостанции остается таким же, как и в телефонном канале - «ТЛФ».
Для ведения телеграфной связи необходимо установить на радиостанции вид работы «ТЛГ» и подключить к радиостанции телеграфный ключ из состава блока 22 телеграфной связи (БТС). При этом осуществляется передача телеграфной информации с помощью телеграфного ключа, а прием информации с помощью микротелефонной гарнитуры (МТГ), входящей в состав оконечной аппаратуры 21 телефонной связи и подключенной к ней.
Передача и прием тонального вызова с частотой 1000 Гц обеспечиваются при телефонном, цифровом и телеграфном видах работы.
Для передачи тонального вызова необходимо нажать кнопку вызова на пульте 3 управления радиостанции. При этом на табло пульта 3 высвечивается соответствующее слово индикации. Аналогично при приеме тонального вызова на табло пульта 3 управления также высвечивается соответствующее слово индикации. При ответе на вызов (при нажатии тангенты на оконечной аппаратуре 21 телефонной связи) индикация вызова сбрасывается. Для сброса индикации используется кнопка «Сброс» на пульте 3 управления.
При ведении сигнально-кодовой связи (СКС) на радиостанции устанавливается вид работы «ТК» (телекод). В режиме сигнально-кодовой связи обрабатываются четырех- и пятизначные кодограммы, которые различаются порядком их подготовки, передачи и приема.
Перед передачей кодограммы набирается с помощью кнопок пульта 3 управления номер кодограммы и записывается в память. Для передачи кодограммы с избирательным вызовом (ИВ) осуществляется набор адресного вызова абонента, нажатие кнопки «ТК» и набор номера нужной кодограммы. После нажатия кнопки «вызов» радиостанция автоматически передает кодограмму, при этом на табло пульта 3 управления высвечивается соответствующая индикация. Каждое последующее нажатие кнопки «вызов» приводит к передаче той же кодограммы тому же абоненту. После передачи кодограмм инициатор вхождения в связь производит отбой связи путем нажатия кнопки «сброс» на пульте 3 управления.
Прием кодограмм сопровождается появлением на табло пульта соответствующих индикации и звуковой сигнализации в телефонах.
При приеме кодограмм каждая из них записывается в память радиостанции для того, чтобы оператор, не прочитавший кодограмму из-за каких-либо причин, мог вызвать ее для чтения из памяти.
Работа предлагаемой УКВ радиостанции происходит следующим образом.
Тракт для приема сигналов включает: антенну 19, автоматическое согласующее устройство 18, фильтр 17 дополнительной селекции, переключатель 16 передачи радиостанции, высокочастотный коммутатор 9 базового приемовозбудителя и приемник 11. При этом высокочастотный сигнал с антенны 19 через автоматическое согласующее устройство 18, фильтр 17 дополнительной селекции, переключатель 16 и через замкнутые контакты высокочастотного коммутатора 9 поступает в приемник 11, где происходит его усиление, двойное преобразование частоты и детектирование. Низкочастотный сигнал, предварительно усиленный усилителем НЧ 6, подается в блок 2 УК, где происходит его окончательное формирование по уровню и коммутация на соответствующие цепи для подачи на различные виды оконечной аппаратуры, включая оконечную аппаратуру телефонной связи 21, например, телефонный аппарат или микротелефонную гарнитуру из состава оборудования рабочих мест оператора или другого должностного лица, а также на аппаратуру 22 адаптации или блок 23 цифрового уплотнения.
При режиме передачи формирование высокочастотного колебания с заданной частотой, модулированного низкочастотным сигналом от оконечной аппаратуры, происходит в унифицированном синтезаторе 7 частот (СЧ), который устанавливает выходную частоту в соответствии с кодами частоты, полученными от микро-ЭВМ 4. Стабильность выходного колебания унифицированного СЧ 7 определяется опорным генератором 8 с фиксированной частотой, например, 10 МГц. Привязка частот осуществляется при помощи кольца автоподстройки частоты. В унифицированном СЧ 7 осуществляется также частотная модуляция выходного колебания.
Модулированный сигнал от оконечной аппаратуры 21 телефонной связи (с выхода микротелефонной гарнитуры) поступает в блок 2 УК, где коммутируется в зависимости от вида работы и подается на модуляционный вход блока 5 приемовозбудителя, откуда он поступает в унифицированный СЧ 7.
С выхода унифицированного СЧ 7 блока 5 приемовозбудителя модулированный ВЧ сигнал через буферный усилитель 12 поступает на управляемый генератор 14, где производится фильтрация нежелательных колебаний в спектре высокочастотного сигнала и некоторое усиление по мощности, после чего ВЧ сигнал поступает на усилитель 15 мощности, в котором усиливается до необходимого уровня. Далее ВЧ сигнал через замкнутые контакты переключателя 16 передачи подается на фильтр 17 дополнительной селекции, где происходит дополнительная фильтрация его спектра, а затем через автоматическое согласующее устройство 18 поступает в антенну 19 для излучения в эфир.
Технический результат от предлагаемой ультракоротковолновой радиостанции заключается в расширение функциональных возможностей радиостанции в части обеспечения организации симплексных и дуплексных радиоканалов в расширенном УКВ диапазоне частот, передачи по ним телефонных, телеграфных сообщений и данных с повышенной достоверностью передачи информации, достигаемый за счет новой совокупности блоков с их соответствующими связями с известными блоками. При этом диапазон работы радиостанции расширился с 30 до 80 МГц вместо (33-46) МГц по сравнению с прототипом, увеличилось количество режимов и видов работы, в том числе наравне с телефонной связью обеспечивается передача по радиоканалам телеграфной информации и данных, организация телекодовой связи с автоматическим установлением соединения и ведения связи.
Кроме того, в предлагаемой УКВ радиостанции повысилась надежность работы станции и улучшилось качество радиосвязи за счет обеспечения возможности автоматической настройки приемного и передающего трактов, ведения постоянного контроля и выбора оптимальных с точки зрения помеховой обстановки рабочих частот.
Наработка на отказ радиостанции по сравнению с прототипом увеличилась в 2,5 раз (с 2000 до 5000 часов), при этом примерно на 20 процентов уменьшились массогабаритные характеристики радиостанции за счет объединения в приемовозбудителе функций передатчика и приемника, а также использования унифицированного синтезатора частот для передатчика и приемника.
Источники информации
1. RU, патент на полезную модель №56085 U1, МПК Н04В 1/38, 2006.
2. Аппаратура подвижной радиосвязи для агропромышленного комплекса: Справочное пособие / И.М. Пышкин, И.И. Дежурный, В.М. Кузьмин и др.; под ред. И.М. Пышкина. - М.: Радио и связь, 1984, с. 24-51.