ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель относится, в общем случае, к области связи и, в частности к малогабаритным абонентским приемопередатчикам, работающим в диапазоне коротких волн.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является многодиапазонное портативное устройство связи [1], работающее в диапазоне сверхвысоких частот и содержащее приемопередатчик, включающий в себя передатчик, имеющий фильтр передающего тракта, и приемник, имеющий фильтр приемного тракта, причем каждый из фильтров передачи и приема имеет полосу пропускания, перестраиваемую по множественным диапазонам, и процессор, способный выбирать один из множественных диапазонов для эксплуатации портативного устройства связи и перестраивать каждый из фильтров передачи и приема на основании выбора одного из множественных диапазонов, при этом многодиапазонное портативное устройство связи выполнено с возможностью поддерживать связь в конкретной географической области покрытия, имеющей несколько беспроводных услуг, при этом процессор сконфигурирован с возможностью выбора предпочтительной беспроводной услуги из карты роуминга, и захвата сети, использующей эту услугу, в зависимости от географического положения пользователя и поставщика услуг.
Недостатком устройства-прототипа является малая дальность радиосвязи, ее недостаточная надежность и сильная зависимость от рельефа местности (искусственных и естественных препятствий).
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей, увеличение дальности радиосвязи и повышение ее надежности, в том числе в условиях сильно пересеченной местности.
Поставленная задача достигается тем, что в портативном устройстве коротковолновой радиосвязи, содержащем передающую часть абонентского терминала с фильтром передающего тракта и приемную часть абонентского терминала с полосовым фильтром приемного тракта, а также цифровой сигнальный процессор и усилитель радиочастоты, в передающую часть абонентского терминала дополнительно введены первый и второй преобразователи напряжения, драйвер модулятора, выходной транзисторный каскад, антенно-согласующее устройство, антенна штыревая, фильтр передающего тракта выполнен в виде выходного резонансного контура, при этом первый вход драйвера модулятора подключен ко входу устройства, а второй вход подключен к выходу второго преобразователя напряжения, выход драйвера модулятора соединен с первым входом выходного транзисторного каскада, второй вход которого соединен первым преобразователем напряжения, а выход со входом резонансного контура, выход которого соединен со входом антенно-согласующего устройства, выход которого соединен с антенной, при этом в приемной части абонентского терминала размещены процессор и усилитель радиочастоты, дополнительно введены входной резонансный контур, однокристальный приемник, встроенная аккумуляторная батарея, электронный ключ, первый и второй стабилизатор напряжения, аналого-цифровой преобразователь, постоянное записывающее устройство, оперативное записывающее устройство, жидко-кристаллический индикатор, соединитель, матрица клавиатуры, антенна магнитная, световой индикатор «Вызов», звуковой пьезоизлучатель «Вызов», синтезатор частоты и опорный генератор, причем выход магнитной антенны соединен со входом входного резонансного контура, выход которого соединен со входом усилителя радиочастоты, выход которого соединен со входом полосового фильтра приемного тракта, выход которого соединен с первым входом однокристального приемника, второй вход которого соединен с выходом синтезатора частоты, первый вход которого соединен с последовательно соединенными первым и вторым стабилизаторами напряжения, ко входу первого стабилизатора напряжения подключены первый вход-выход аналого-цифрового преобразователя и выход электронного ключа, первый вход которого подключен к встроенной аккумуляторной батарее, а второй вход которого подключен к первому входу цифрового сигнального процессора, второй вход-выход которого подключен к второму входу-выходу аналого-цифрового преобразователя, третий вход цифрового сигнального процессора подключен к выходу второго стабилизатора напряжения, четвертый вход цифрового сигнального процессора подключен к первому выходу опорного генератора, второй выход которого соединен с вторым входом синтезатора частот, третий вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом цифрового сигнального процессора, шестой и седьмой входы-выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами-выходами однокристального приемника, восьмой вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу постоянного записывающего устройства, девятый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу оперативного записывающего устройства, десятый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу жидко-кристаллического индикатора, одиннадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу соединителя, двенадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу матрицы клавиатуры, тринадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу передающей части абонентского терминала, первый вход которой подключен к синтезатору частот, а второй вход которой подключен на вход встроенной аккумуляторной батареи, при этом первый и второй выходы цифрового сигнального процессора подключены соответственно к световому индикатору «Вызов» и звуковому пьезоизлучателю «Вызов».
Поставленная задача достигается также тем, что в портативном устройстве коротковолновой радиосвязи, содержащем приемную часть абонентского терминала с полосовым фильтром приемного тракта, а также цифровой сигнальный процессор и усилитель радиочастоты, дополнительно введены входной резонансный контур, однокристальный приемник, встроенная аккумуляторная батарея, электронный ключ, первый и второй стабилизатор напряжения, аналого-цифровой преобразователь, постоянное записывающее устройство, оперативное записывающее устройство, жидко-кристаллический индикатор, соединитель, матрица клавиатуры, антенна магнитная, световой индикатор «Вызов», звуковой пьезоизлучатель «Вызов», синтезатор частоты и опорный генератор, причем выход магнитной антенны соединен со входом входного резонансного контура, выход которого соединен со входом усилителя радиочастоты, выход которого соединен со входом полосового фильтра приемного тракта, выход которого соединен с первым входом однокристального приемника, второй вход которого соединен с выходом синтезатора частоты, первый вход которого соединен с последовательно соединенными первым и вторым стабилизаторами напряжения, ко входу первого стабилизатора напряжения подключены первый вход-выход аналого-цифрового преобразователя и выход электронного ключа, первый вход которого подключен к встроенной аккумуляторной батарее, а второй вход которого подключен к первому входу цифрового сигнального процессора, второй вход-выход которого подключен к второму входу-выходу аналого-цифрового преобразователя, третий вход цифрового сигнального процессора подключен к выходу второго стабилизатора напряжения, четвертый вход цифрового сигнального процессора подключен к первому выходу опорного генератора, второй выход которого соединен с вторым входом синтезатора частот, третий вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом цифрового сигнального процессора, шестой и седьмой входы-выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами-выходами однокристального приемника, восьмой вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу постоянного записывающего устройства, девятый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу оперативного записывающего устройства, десятый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу жидкокристаллического индикатора, одиннадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу соединителя, двенадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу матрицы клавиатуры, тринадцатый вход-выход цифрового сигнального процессора подключен к входу-выходу передающей части абонентского терминала, первый вход которой подключен к синтезатору частот, а второй вход которой подключен на вход встроенной аккумуляторной батареи, при этом первый и второй выходы цифрового сигнального процессора подключены соответственно к световому индикатору «Вызов» и звуковому пьезоизлучателю «Вызов».
Достигаемым техническим результатом предлагаемого технического решения является создание комплекса технических средств помехоустойчивой и помехозащищенной радиосвязи, обеспечивающего работу в условиях сильно пересеченной местности, обеспечение работы устройства в низкоэнергетическом режиме одновременно с несколькими абонентами через базовую станцию на большом расстоянии в диапазоне коротких волн поверхностной волной, способной огибать значительные препятствия и обладающей известной проникающей способностью.
На фиг.1. представлена схема приемной части абонентского терминала предлагаемого устройства, которая содержит 1 - входной резонансный контур, настроенный на заданную частоту приема; 2 - усилитель радиочастоты (УРЧ), согласующий импедансы входного резонансного контура и следующего за ним полосового фильтра; 3 - полосовой фильтр (ПФ) выполняющего эффективную фильтрацию шумов за полосой входного сигнала; 4 - однокристальный приемник (ПРМ), переносящий спектр полезного сигнала с радиочастоты; 5 - цифровой сигнальный процессор (ЦСП), работающий по заданной программе, управляющий режимами подключенных к нему устройств и выполняющий роль модулятора-демодулятора сигналов, шифратора-дешифратора сообщений, осуществляющего диалоговый интерфейс с абонентом; 6 - встроенная аккумуляторная батарея (АБ), обеспечивающая автономную работу абонентского терминала в течение 10 дней; 7 - электронный ключ (ЭК), с помощью которого осуществляется включение/отключение терминала путем коммутации напряжения с аккумуляторной батареи; 8 - стабилизатор напряжения (СН) на 3.3 В, служащий для питания сигнального процессора и последующего стабилизатора пониженного напряжения; 9 - стабилизатор напряжения (СН) на 1.8 В, служащий для питания синтезатора частот; 10 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), управляемый сигнальным процессором, служащий для контроля текущего уровня напряжения аккумуляторной батареи для определения степени ее разряженности; 11 - постоянное записывающее устройство (ПЗУ), служащее для хранения памяти программы терминала, подключаемое к ЦСП через SPI; 12 - оперативное записывающее устройство (ОЗУ), служащее для хранения промежуточных данных программы терминала и принятых формализованных сообщений, подключаемое к ЦСП через SPI; 13 - жидко-кристаллический индикатор (ЖКИ), служащий для отображения информации меню оператора терминала, подключаемый к ЦСП через SPI; 14 - соединитель USB, предназначенный для управления терминалом, перезаписи рабочей программы терминала и для заряда аккумуляторной батареи; 15 - матрица клавиатуры (МК), для набора буквенно-цифровых сообщений и управления по меню оператора, а также для включения/отключения терминала; 16 - антенна магнитная (AM) приемная, встроенная внутрь корпуса терминала, служащая для приема радиосигналов из эфира; 17 - световой индикатор (СИ) "Вызов", предназначенный для индикации оператору факта приема и декодирования принятого формализованного сообщения; 18 - звуковой пьезоизлучатель (ЗП) "Вызов" предназначенный для звукового оповещения оператора о факте приема и декодирования принятого формализованного сообщения; 19 - синтезатор частоты (СЧ) и передаваемого сигнала на радиочастоте; 20 - опорный генератор (ОГ), формирующий опорную частоту СЧ и обеспечивающий синхронизацию работы сигнального процессора.
На фиг.2 представлена схема передающей части абонентского терминала предлагаемого устройства 21, которая одержит драйвер модулятора (ДМ) 22, первый 23 и второй 24 импульсные преобразователи напряжения (ПН), выходной транзисторный каскад усилителя мощности (УМ) 25, выходной резонансный контур 26, антенно-согласующее устройство (АНСУ) 27, антенна штыревая (АШ) 28.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Приемный абонентский терминал работает под управлением ЦСП (5), к которому подключены по стыку SPI устройства памяти ПЗУ (11) и ОЗУ (12), однокристальный приемник (4), СЧ (19) и ЖКИ (5). ЦСП работает от стабилизированного напряжения 3,3 В, поступающего от СН (8).
Работа устройства начинается с подачи напряжения от АБ (6) через ЭК (7) на СН (8). Степень заряженности АБ (6) контролирует ЦСП (5), к которому через SPORT 1 подключен АЦП (10), оцифровывающий напряжение АБ (6).
Входной сигнал с радиоэфира поступает на AM (16), связанную с входным резонансным контуром (1), выделенный контуром сигнал усиливается на УРЧ (2), фильтруется ПФ (3) и подается на однокристальный ПРМ (4). Управление режимами однокристального ПРМ (4) производится от ЦСП (5) через SPORT1, а тактовая частота fт поступает от СЧ (19), который в свою очередь тактируется сигналами ОГ (20) fог. Выделенный сигнал низкой частоты с однокристального приемника поступает для обработки (демодуляции и декодирования в соответствии с алгоритмом работы) по стыку SPI в ЦСП (5).
В ПЗУ (11) хранится память программы, по которой работает терминал. В ОЗУ (12) хранятся промежуточные данные, получаемые в результате работы программы. ЖКИ (13) предназначен для отображения оператору терминала вводимых и хранимых данных при работе через меню. Соединитель USB предназначен для зарядки встроенной АБ (6) и программирования терминала. МК (15), подключенная к ЦСП (5) через параллельные порты Р3/Р4 обеспечивает оператору удобство управления терминалом.
Подготовленная информация формализованного сообщения поступает на модуляционный вход ПРД (21) от ЦСП (5). СЧ (19) формирует несущую рабочую радиочастоту для ДМ (22). Промодулированный сигнал радиочастоты усиливается на выходном транзисторном каскаде УМ (25), нагружается на выходной резонансный контур, обеспечивая работу усилителя мощности в классе D для повышения КПД. Для эффективной передачи мощности в эфир АШ (28) подключается к выходным каскадам усилителя через АНСУ (27). ДМ (22) и выходной УМ (25) питаются каждый от собственного преобразователя напряжения, соответственно ПН (23) и ПН (24), получающих напряжения от АБ (6).
Приведенная конфигурация функциональных устройств абонентского терминала обеспечивает согласованную работу всего устройства под управлением программы сигнального процессора по заданным алгоритмам радиолинии.
Основное назначение устройства - работа в составе радиолинии управления для высоконадежного и скрытного доведения формализованных сообщений через базовую станцию в любых условиях одновременно нескольким абонентам в пределах указанной дальности, с возможностью квитирования полученных сообщений. Решение об использовании при разработке устройств передачи формализованных сообщений диапазона коротких волн обусловлено известными свойствами радиоволн нижней части диапазона коротких волн распространяться с огибанием препятствий и их проникающей способностью распространяться в грунте с умеренным ослаблением сигнала. При этом достигается надежное доведение сигнала в том числе в условиях пересеченной (горной) местности, в защищенные и в подземные сооружения. Устройство в радиоканале передачи данных использует назначенные (изменяемые) рабочие частоты, специальные способы формирования и приема сигналов в условиях непреднамеренных и преднамеренных помех
Источники информации
1. Патент №2386211, Н04В 1/52, опубл 10.04.2010 г.