Система симплексной радиосвязи с абонентами подвижных объектов

 

Использование: в радиотехнике для связи абонентов подвижных объектов с абонентами телефонной сети. Сущность изобретения: система симплексной радиосвязи с абонентами подвижных объектов содержит автоколебательный контур, дифференцирующие блоки, ждущие мультивибраторы, формирователь радиоимпульса, передатчик, приемник, усилитель-ограничитель, амплитудный детектор, контакты, кнопка, переключатель. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиосвязи абонентов подвижных объектов с абонентами обычной телефонной сети.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения независимой передачи сообщений в обоих направлениях между абонентами телефонной сети и подвижных объектов.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенной системы; на фиг.2 - временной график изменения напряжений, поясняющий работу системы.

Система содержит две одинаковые радиостанции, каждая из которых содержит автоколебательный мультивибратор 1, первый дифференцирующий блок 2, первый ждущий мультивибратор 3, формирователь радиоимпульса 4, передатчик 5, приемник 6, усилитель-ограничитель 7, амплитудный детектор 8, второй дифференцирующий блок 9, второй ждущий мультивибратор 10, контакты 11, кнопку 12, переключатель 13.

Система симплексной радиосвязи с абонентами подвижных объектов работает следующим образом.

При использовании радиостанции в предлагаемой системе требуется в приемнике 6 отключить обычное питание от усилителя радиочастоты и в качестве питания подать на него напряжение с выхода ждущего мультивибратора (ЖМВ) 10. Когда второй ЖМВ 10 находится в режиме ожидания, на его выходе существует напряжение, достаточное для работы усилителя приемника. В это время приемник 6 принимает радиосигнал, поступающий на его вход. При срабатывании ЖМВ 10 на его выходе пропадает напряжение (на время длительности импульса, которое равно 96 мкс). В это время приемник 6 заперт.

С выхода усилителя промежуточной частоты приемника в систему управления усилителем-ограничителем 7 снимается напряжение, которое после усиления детектируется амплитудным детектором 8. При поступлении на вход приемника 6 колоколообразного радиоимпульса от второй радиостанции этот радиоимпульс на выходе амплитудного детектора 8 превращается в импульс постоянного тока. В момент спадания напряжения (в конце импульса) вторая дифференцирующая цепь 9 выдаст отрицательный импульс, назначение которого в схеме - одновременный запуск первого ЖМВ 3 и второго ЖМВ 10.

Кроме того, в приемопередатчике обычно применяется одна антенна. При использовании его в предложенной системе симплексной радиосвязи требуются раздельные приемная и передающая антенны (см. фиг.4). В предлагаемой системе приемник и передатчик работают по очереди, но их (антенны) нужно расположить так, чтобы при работе передатчика на вход приемника не поступало большое напряжение, которое может перегрузить входной каскад.

Для этой цели возможно, например, в качестве антенн применить два взаимно-перпендикулярных полуволновых вибраторов.

В предложенной системе используются радиостанции, в которых в одну половину периода колебаний с частотой F = 2F_m работает передатчик (при этом приемник заперт), а во вторую - включен приемник (передатчик заперт). Этим создается возможность передавать за один полупериод радиосигнал в одном направлении, например, от стационарной радиостанции к подвижному объекту и за второй - в обратном. Таким образом, учитывая то обстоятельство, что передаваемый с частотой прерывания F = 2F_mрадиосигнал восстанавливается в месте приема в канал непрерывного поступления разговорного сообщения (со спектром ≅F_m), возможна независимая передача разговорных сообщений (и сигналов тонального вызова) в обоих направлениях.

В такой системе организации радиосвязи не требуется пользование тангентой и абоненты могут вести разговор как по обычному телефону (также и перебивая друг друга). Поэтому ее можно назвать квазидуплексной.

В процессе передачи сообщений одной из радиостанций в системе придана роль ведущей, а другой - ведомой. Ведущая - та, где работает автоколебательный мультивибратор (АМВ) 1. В исходном состоянии обе радиостанции находятся в режиме "ведомая" (постоянно включен приемник, а разговора нет). Одну из радиостанций в ведущий режим переводит инициатор разговора, нажимая кнопку (если он на подвижном объекте) или набирая номер абонентского комплекта РС (если он абонент АТС).

Ведущая радиостанция А работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе второго ЖМВ 10 существует напряжение, являющееся питанием каскада УРЧ 6. Поэтому приемник включен. На выходе ЖМВ1 3 в исходном положении напряжение равно 0. Передатчик 5 заперт. Мультивибратор АМВ 1 после нажатия кнопки начинает генерировать импульсы длительностью 2-3 мкс с частотой следования F = 2F_m, при F_m = 3 кГц. (первый график сверху для радиостанции А на фиг.5). Импульсы АМВ 1 поступают на ДЦ1 2, на выходе которого используются только отрицательные импульсы, возникающие при спадании напряжения импульсов АМВ 1 (второй график). Эти отрицательные импульсы запускают одновременно первый ЖМВ 3, и второй ЖМВ 10 (третий и пятый графики). Первый ЖМВ 3 включает передатчик 5, а второй ЖМВ 10 выключает приемник 6.

Положительный импульс на выходе первого ЖМВ 3 длительностью 70 мкс (если F = 6 кГц) обеспечивает питание в ранее запертом каскаде передатчика 5. Однако напряжение питания в этом каскаде не остается постоянным за время существования импульса, ибо формирователь радиоимпульса ФИ 4 превращает прямоугольный импульс первого ЖМВ 3 в колоколообразный. Этим обеспечивается ЭМС устройства с соседними по диапазону частот радиостанциями. Передатчик излучает колоколообразный радиоимпульс, показанный на четвертом сверху графике.

На выходе первого ЖМВ 10, который был запущен одновременно с первого ЖМВ 3, во время импульса будет нулевое напряжение, так как на его выходе имеется инвертор (до импульса на выходе было положительное напряжение, питающее УРЧ). Длительность (нулевого) импульса составляет 96 мкс, т.е. в течение 26 мкс после прекращения работы передатчика 5 приемник 6 будет еще заперт. Это предусмотрено для устранения самовозбуждения за счет возможного поступления на вход приемника 6 радиоволн, отраженных от соседних объектов и еще не затухших.

После окончания импульса ЖМВ 10 вновь включается приемник 6. Он принимает импульс радиосигнала, приходящий от станции Б (нижний график) до тех пор, пока не сработает второй ЖМВ (10) в следующий раз.

Однако при малом расстоянии Р между радиостанциями радиоимпульс передатчика Б, который включается сразу после окончания радиоимпульса, полученного от радиостанции А, поступит в приемник А раньше, чем тот откроется. Это приведет к сокращению длительности принятого импульса, но при ЧМ несущей частоты практически не скажется на качестве звукового сигнала. Вместе с тем следует учитывать, что от расстояния между радиостанциями будет зависеть длительность импульса, принимаемого в ведущей радиостанции.

Ведомая радиостанция Б работает следующим образом.

Первый ЖМВ 3 и второй ЖМВ 10 на ведомой радиостанции управляются не импульсами МВ 1 (питание на него не подано), а радиоимпульсами сигнала, приходящими на вход приемника 6. Для этого в приемнике 6 ведомой радиостанции подано питание на усилитель-ограничитель (УО) 7. На вход УО 7 ответвляется сигнал с выхода УПЧ 6 (верхний график на радиостанции Б ). С выхода УО 7 усиленный и ограниченный сигнал поступает на амплитудный детектор АД 8. На выходе АД 8 будет сигнал, близкий к меандру (второй сверху график), спад напряжения в котором (в конце принятого импульса), пройдя ДЦ 9 создает отрицательный импульс (третий график). Этот импульс и запускает одновременно первый ЖМВ 3 и второй ЖМВ 10.

В дальнейшем радиостанция Б работает так же, как и радиостанция А, т.е. сначала работает передатчик 5 и выключен приемник 6, а затем через 26 мкс после окончания излучения радиоволн включается приемник 6. Но поскольку здесь срабатывание ждущих мультивибраторов происходит в конце радиоимпульса длительностью t_ипер, излученного передатчиком А, то последовательность переключения приборов в радиостанции Б оказывается сдвинутой на t_ипер по сравнению с аналогичными переключениями в радиостанции А.

Рассмотрим теперь подробнее зависимость длительности времени приема радиоимпульса на ведущей радиостанции от расстояния R. Такая зависимость приводит к ограничению дальности радиосвязи в квазидуплексной системе.

Оценим изменение длительности принятого импульса t_и на радиостанции А в зависимости от R. При F = 6 кГ² (Т = 166 мкс) "окно приема t_пр= = 70 макс.

В исходном состоянии при R = 0 t_и = =70 - 26 = 44 мкс. Учтем зависимость t_распр. от расстояния t_распр.= = = 10^-5. Сдвиг сигнала в приемнике А за счет времени распространения 2t_распр.= · 10^-5 = · 10^-3_мкс. С ростом R первоначально будет справедлива зависимость t_и= [70-(26 - Rкм)]. Она будет справедлива до тех пор, пока выражение в круглых скобках не станет равным 0.

Это произойдет при R = · 3 = 3,9км.

На этом расстоянии будет приниматься полный радиоимпульса t_и = 70 мкм.

При дальнейшем увеличении расстояния t_и= [70 - (Rкм-3,9)]мкс . Длительность t_и будет вновь уменьшаться.

Сокращение в допустимых пределах длительности принимаемого импульса при ЧМ слабо сказывается на качестве звукового канала. Предполагая, что возможно сужение t_и до 10 мкм получим предельную дальность радиосвязи 10 = 70 - 20/3 (Rкм - 3,9) R = 12,9 км Таким образом, система симплексной радиосвязи с абонентами подвижных объектов обеспечивает независимую передачу сообщений в обоих направлениях между абонентами телефонной сети и подвижных объектов.

Формула изобретения

СИСТЕМА СИМПЛЕКСНОЙ РАДИОСВЯЗИ С АБОНЕНТАМИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащая две одинаковые радиостанции, каждая из которых содержит передатчик и приемник, отличающаяся тем, что каждую из радиостанций введены последовательно соединенные автоколебательный мультивибратор, первый дифференцирующий блок, первый ждущий мультивибратор и формирователь радиоимпульса, выход которого соединен с блоком питания каскада предварительного усиления передатчика, а выход усилителя промежуточной частоты приемника соединен с вторым входом первого ждущего мультивибратора через последовательно соединенные усилитель-ограничитель, амплитудный детектор и второй дифференцирующий блок, второй выход которого соединен с первым входом второго ждущего мультивибратора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого дифференцирующего блока, а выход второго ждущего мультивибратора соединен с блоком питания усилителя приемника, входы цепи питания усилителя-ограничителя и автоколебательного мультивибратора подключены к контактам переключателя, соединенного с кнопкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2