CN2322322Y - 主备数字再生中继机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于实时自报式遥测系统的主备数字再生中继机,它是在机箱内装有收发信机和由以单片机为核心,连有表明目标地址附加字节的三个四位级联开关、主备工作方式选择开关的主控电路和由限幅放大、带通滤波、全通移相网络、整形、鉴相、阻抗变换、低通滤波、迟滞电压比较、缓冲、载波检测,两级反相部分组成的解调电路构成,其结构简单,成本低,既有一般数字再生机的优点,又可用单一频率构成多级中继的实时自报式遥测系统,抗干扰强,工作性能稳定可靠。

Description

主备数字再生中继机

本实用新型是涉及一种用于实时自报式遥测系统、转发实时遥测数据，可工作于主备方式的主备数字再生中继机。

目前实时自报式遥测系统用的中继机有模拟和数字再生两种。模拟中继机在使用中存在噪声累加，抗干扰能力差，误码率较高，需要占多个频率，既浪费频率资源又易形成交叉干扰，给组建多级中继的实时自报式遥测系统造成困难；虽美国生产有5252型中继机，但该机为其可靠性，一个中继站需采用两台中继机，分别以主备方式工作，为此，两台中继机之间安有自动切换开关。正因如此，由于自动切换开关自身的故障可引致两台中继机工作异常，产生不可靠性，同时还因自动切换开关作用距离限制两台中继机之间的距离，由于外界因素，如雷电，而导致中继机的故障，影响正常工作。

本实用新型的目的就是针对上述情况而提供一种新型的在实时自报式遥测系统中用的主备数字再生中继机。

本实用新型是这样来实现的，在其机箱内装一解调电路、主控电路及收发信机，主控电路以单片机为核心，连有表明目标地址附加字节的三个四位级联开关、主备工作方式选择开关，解调电路由限幅放大部分、带通滤波部分、全通移相网络、整形部分、鉴相部分、阻抗变换部分、四阶有源低通滤波部分、迟滞电压比较部分、缓冲部分、载波检测部分、两级反相部分构成；主控电路由单片机及其地址锁存器及程序只读存储器，包括有输入口扩展、工作状态设置、扩展口选通、触发器、掉电、复位、触发器置位维持、测试、清零、接口、正脉冲产生、时钟、汇接、调制、程序监控、电源、收发转换、限幅钳位电路构成。

本实用新型其结构简单，成本低，可靠性好，既有一般数字再生中继机的优点，又可用单一频率构成多级中继的实时自报式遥测系统，两台分别工作于主备方式的中继机构成一个中继站，由于两台中继机是完全相互独立，只要两中继机之间能通过收发信机相互联络，两者之间的距离不受其他限制，工作性能稳定可靠。

以下结合附图对本实用新型的结构及工作情况作详细说明。

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的剖面图。

图3为本实用新型的解调电路图。

图4为本实用新型主控电路图。

由图1给出，本实用新型是机箱1和箱盖2由合页10连接在一起，箱盖2上有锁3，机箱1侧面有天线插座5、传感器插座4、电源插座3，机箱1内装有底板6，在底板6一面上装有收发信机11(如图2所示)，另一面上装有双层的主控板9和解调器板7，主控板9上装有主控电路(如图4所示电路)，解调器板7上装有解调电路(如图3所示电路)，两电路之间由带状线8连通，底板上面为电池室12，收发信机11输入、输出的高频信号通过机箱1上的天线插座连接到天线上，太阳能电池通过机箱1上的电源插座和机箱内的蓄电池连接，传感器插座上可同外部的增加传感器连接。

所说的解调器板上的解调电路包括一个由运算放大器U1：A以及电阻R1、R2、电容C1、二极管D1、D2组成的限幅放大部分。运算放大器U1采用双运算放大器集成电路片LM358。电容C1和主控电路上的电阻R100串接在收发信机的音频输出端和运算放大器U1：A的反相输入端2之间，由运算放大器U1：B及电阻R4、R5、R59、电容C2、C3组成的放大电路由其输入端5经电阻R3串接在U1：A的输出端。其放大倍数由电阻R59与电阻R5之比决定。

该电路还包括一个由运算放大器U2：A、U2：B以及电阻R6～R21、电容C5～C8组成的二级二阶压控电压源型带通滤波器。运算放大器U2为四运算放大集成电路片LM324。电容C4串接在限幅放大器U1：B的输出端7和带通滤波器的输入端电阻R6之间。

该电路还包括一个由运算放大器U2：D以及电阻R22～R27、电容C10、C9组成的全通移相网络，其输入端电阻R22连接带通滤波器U2：B的输出端7。

该电路还包括一个由比较器U3：D以及电阻R29～R31组成的整形电路。比较器U3采用四比较器集成电路片LM339。电阻R28串接在运算放大器U2：D的输出端14和比较器U3：D的输入端11之间。

该电路还包括一个由比较器U3：A以及电阻R39、R40、R42组成的另一整形电路。电阻R38串接在运算放大器U2：B的输出端7和比较器U3：A的输入端5之间。

该电路还包括一个由异或门U4：C组成的鉴相器。其输入端8连接比较器U3：D的输出端13，输入端9连接比较器U3：A的输出端2，异或门U4是四组异或门集成电路片CD4030。

该电路还包括一个由三极管T1、二极管D5、电阻R55、R56、R58、电容C23C22组成的阻抗变换器。电阻R57串接在异或门U4：C的输出端10和三极管T1的基极之间。

该电路还包括一个由运算放大器U2：C以及电阻R51～R54、电容C18～C21组成的四阶有源低通滤波器。其输入端电阻R54连接阻抗变换器输出电阻R55。

该电路还包括一个由比较器U3：C以及电阻B45～R48、电位器W1、电容C15组成的迟滞电压比较器。由电阻R49、R50、电容C16、C17组成的低通滤波器串接在比较器U3：C的反相输入端8和运算放大器U2：C的输出端8之间。

该电路还包括一个由异或门U4：A以及电阻R43或R44组成的缓冲器。连接接地电阻R44时，异或门U4：A的输入和输出同相；连接电源电阻R43时，异或门U4：A的输入和输出反相，异或门U4：A的输入端2连接比较器U3：C的输出端14。

该电路还包括一个由比较器U3：B以及电阻R33、R34、R36、R37、二极管D3、D4、电容C12组成的载波检测电路。电阻R35、电容C13串接在载波检测电路的输入端二极管D3的正极端和运算放大器U2：B的输出端7之间。

该电路还包括一个由与非门U5：C和U5：D组成的两级反相电路。与非门U5：D的输入端12连接比较器U3：B的输出端1，与非门U5：D的输出端11连接与非门U5：C的输入端8、9。

该电路还包括一个由与非门U5：A、U5：B组成的两级反相器。与非门U5：A的输入端1、2连接与非门U5：B的输出端4。与非门U5：B的输入端5连接与非门U5：C的输出端10。与非门U5：B的输入端6连接异或门U4：A的输出端3。与非门U5为四组二输入与非门集成电路片CD4011。

该电路是这样工作的：来自收发信机的FSK信号经电阻R100、电容C1耦合到运算放大器U1：A和U1：B组成的两级限幅放大，其作用是抑制幅度过大的噪声信号和干扰信号及适量放大FSK信号。

限幅放大的PSK信号经电容C4耦合到运算放大器U2：A、U2：B组成的二级二阶压控电压源型带通滤波器，抑制带外噪声，放大有效的FSK信号，提高信噪比，以降低解调器的误码率。

经带通滤波器放大的FSK信号分三路：

一路耦合到U2：D组成的全通移相网络。

移相的FSK信号经比较器U3：D构成的整形电路，整形为对称的方波，到鉴相器异或门U4：C的输入端8。

带通滤波器输出的另一路直接由比较器U3：A构成的整形电路整形为对称方波到鉴相器异门U4：C的输入端9。

由异或门U4：C构成鉴相器两输入端的信号来自同一个FSK信号源。区别在于一路是直接到鉴相器的输入端，另一路是经过全通相移网络移相后到鉴相器的输入端。全通相移网络产生的相位移即是鉴相器两输入端的相位差，也就是鉴相器输出的脉冲宽度。

鉴相器的输出经晶体管T1阻抗变换，运算放大器U2：C构成的低通滤波器滤除高频分量，缓变的直流分量送到由比较器U3：C组成的迟滞型电压比较器进行判决，即得数据信号。

若FSK信号的占号频率小于空号频率，判决器输出反码。经由异或门U4：A和电阻R44构成的同相缓冲器输出是反码。

若FSK信号的占号频率大于空号频率，判决器输出原码，经由异或门U4：A和电阻R43构成的反相缓冲器仍为反码输出。

带通滤波器输出的另一路经由二极管D3、D4、电阻R37、电容C12、C13构成的倍压检波电路，检波输出的直流电位耦合到比较器U3：B构成的电平检测电路的输入端7。若带通滤波器无输出，或者输出的信号幅度小，经倍压检波电路检波产生的直流输出电压是零或者比较低。比较器U3：B的输入端7的电位低于其参考端6的电位，输出端1的电位是零。经与非门U5：D反相后输出的 READY信号是高电平，再经与非门U5：C反相输出低电平的READY信号，表明此时解调器没有数据信号输出。一旦带通滤波器输出的FSK信号幅度足够大，经倍压检波电路检波产生的直流电位高于比较器U3：B的参考端6的电位，比较器U3：B的输出端1的电位是高电平。经与非门U5：D反相后输出低电平的 READY信号，再经与非门U5：C反相输出高电平的READY信号，表明数据端此时输出的数据有效。

异或门U4：A输出端3输出的反码数据信号和与非门U5：C输出端10输出的READY信号分别加到与非门U5：B的输入端5和6。与非门U5：B的输入端5的READY信号作为允许/禁止的控制信号。当解调器无FSK信号输入，READY为低电平禁止与非门U5：B的输入端6的信号通过，与非门U5：B的输出端4输出的DATA信号保持高电平，经与非门U5：A反相输出的 DATA信号保持低电平。若解调器有FSK信号输入，READY为高电平，允许与非门U5：B输入端6上的数据信号通过，与非门U5：B的输出端4输出正逻辑的DATA数据信号；再经与非门U5：A反相，输出负逻辑的DATA数据信号。

所说的主控电路由单片机U25、地址锁存器U28、程序只读存储器U29构成单片机基本电路，单片机U25是集成电路片80C35。地址锁存器是8位锁存器集成电路片74HC573。程序只读存储器U29是电可编程序只读存储器集成电路27C16。单片机U25的八位总线DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7分别连接地址锁存器U27的输入端1D、2D、3D、4D、5D、6D、7D、8D和程序只读存储器U29的数据输出端D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7；地址锁存器U28的输出端1Q、2Q、3Q、4Q、5Q、6Q、7Q、8Q分别连接程序只读存储器的地址线A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，单片机的1/0口P20、P21、P22分别连接程序只读存储的地址线A8、A9、A10，单片机U25的地址锁存允许端ALE连接地址锁存器U28的允许锁存输入端C，单片机U25的程序选通允许端 PSEN连接程序只读存储器U29的输出控制端 OC，地址锁存器U28的输出控制端 OC和接地端VSS接地，电源端VCC连接三端稳压器U17的输出端O，程序只读存储器U29的片选端E和接地端USS接地，编程端VPP和电源端VCC连接三端稳压器U17的输出端O，晶体SJT1跨接在单片机U25的XTAL1和XTAL2两端，负载电容C50、C51分别连接在XTAL1和XTAL2与地之间，构成单片机U25的时钟电路。

本电路还包括一个由可选通三态缓冲器U30、U31、U32、U33、U34组成的输入口扩展电路。可选通三态缓冲器为集成电路片MC14503。可选通三态缓冲器的输出端连接单片机U25的总线，USS端接地，电源端VCC接三极管T7的发射极。

本电路还包括一个由排阻RP1、RP2、RP3八位编码开关K1，三位编码开关K2、四位编码开关K5、K6、K7，二位编码开关K8组成的中继机工作状态设置电路。排阻RP1、RP2、RP3的公共端连接三端稳压器U17的输出端O，编码开关K1、K2、K5、K6、K7、K8的公共端接地。电阻R104、R105、R106的一端连接三端稳压器U17的输出端0，另一端分别和编码开关K2的各个位端相连，接到可选通三态缓冲器的输入端。编码开关K1、K5、K6、K7、K8的各个位端分别和排阻RP1、RP2、RP3的各电阻相连，接到可选通三态缓冲器相应的输入端。

本电路还包括一个由译码电路U27：B、与非门U26：C、U26：D组成的扩展口选通电路。译码电路U27是二一四译码集成电路片MC14556，与非门U26是四组二输入与非门集成电路片MC14011。译码电路U27：B的输入端A和B分别连接单片机U25的P16口和P17口。单片机U25的读线 RD连接与非门U26：C的输入端8、9。与非门U26：C的输出端10连接与非门U26：D的输入端12。与非门U26：D的输入端13连接RS触发器的输出端E。与非门U26：D的输出端11连接译码电路U27：B的片选端E。译码电路U27：B的输出端 Q0连接可选通三态六同相缓冲器U30的控制端DA、DB和U31的控制端DB；U27：B的输出端 Q1连接U31和U32的控制端DA；U27：B的输出端 Q2连接U32的控制端DB和U33的控制端DA、DB。U27：B的输出端 Q3连接U34的控制端DA、DB。在单片在U25的1/0口P16、P17和读线 RD的共同作用下，完成对扩展的30个输入口的读操作，即把中继机的状态设置和触发信号读入单片机的内存。

本电路还包括一个由与非门U9：A、U9：B组成的RS触发器。来自汇接电路的正脉经与非门U9：C反相，产生负脉冲触发RS触发器。来自U9：D的负脉冲使RS触发器复位，与非门U9：A的输出端3即RS触发器的输出端E。

本电路还包括一个由或门U11：B、与非门U12：D、U18：A、U18：D、三端稳压器U17、三极管T5、T6、电阻R64、R76、R77、R78、电容C28、C37、C38组成的掉电5V电路。或门U11是四组二输入或门集成电路片MC14071，与非门U12、U18是四组二输入与非门MC14011，三端稳压器U17是5V三端稳压集成电路片7805，三极管T5用3DK4，三极管T6用BD244。电阻R64、电容C28组成RC积分电路。RC积分电路的输出端连接或门U11：B的输入端5。RC积分电路的输入端和或门U11：B的输入端6连接RS触发器的输出端E。或门U11：B的输出端4连接与非门U12：D输入端12、13。与非门U12：D的输出端连接与非门U18：A、U18：D的输入端1、2、12、13。电阻R76串接在三极管T5的基极和与非门U18：A、U18：D的输出端3、11之间。三极管T5的发射极接地。电阻R78串连在三极管T5的集电极和三极管T6的基极之间。电阻R77串接在三板管T6的基极和12V电源之间。三极管T6的发射极连接12V电源；集电极连接三端稳压器U17的输入端I，电容C37连接在稳压器U17的输入端I和地之间，电容C38连接在稳压器U17的输出端O和地之间。三端稳压器U17的输出端O输出掉电5V电压，经过二极管D14连接三极管T7的发射极，经过二极管D15连接单片机的电源端VCC，经电阻R103连接单片机的单步端SS，直接连接单片机的振荡器控制电位端VDD和外存取端EA、地址锁存器U28的电源端VCC、程序存贮器U29的电源端VCC和编程端VPP、计数器U20、U21、U22的电源端VCC，以及相关的予置数输入端、移位寄存器U23的电源端VCC、与非门U24的电源端VCC、排阻RP1、RP2、RP3的公共端、电阻R104、R105、R106、二极管D6的负极端、电容C52。

本电路还包括一个由与非门U14：D、U14：A、电阻R68、电容C29组成的单片机复位电路。电阻R68、电容C29组成RC积分电路。RC积分电路的输出端连接与非门U14：D的输入端12，输入端和与非门U14：D的输入端13连接RS触发器的输出端E，与非门U14：D的输出端11连接与非门U14：A的输入端1、2，与非门U14：A的输出端3连接单片机的复位端 RESET。

本电路还包括一个由与非门U12：B、U12：C、U12：A、异或门U10：C、电阻R69、电容C30组成的RS触发器置位维持电路。电阻R69、电容C30组成又一RC积分电路，该积分电路的输出端连接与非门U12：A的输入端2，输入端和与非门U12：A的输入端1连接单片机的复位端 RESET。与非门U12：A的输出端3连接异或门U10：C的输入端8。异或门U10：C的输入端9连接RS触发器的输出端E，输出端10连接与非门U12：C的输入端8、9，与非门U12：C的输出端10连接与非门U12：B的输入端5，与非门U12：B的输入端6连接RS触发器的输出端E。与非门U12：B的输出端4连接与非门U9：D的输入端12。RS触发器触发翻转，异或门U10：C的输出端10输出宽度是两上升沿延时电路延时之和的负脉冲。该负脉冲经与非门U12：C和U12：B两次反相之后，加到与非门U9：D的输入端12。与非门U9：D的输出端11连接RS触发器的与非门U9：B的输入端6。这样，RS触发器触发翻转置位，至少维持这两个上升沿延时电路延时之和。

本电路还包括一个由按钮开关K3、电阻R107组成的测试电路。电阻R107一端接地，一端连接开关K3的一端，开关K3的另一端连接值守5V电源，即兰极管，T7的发射极。电阻R107和开关K3的接点G连接可选通三态缓冲器U32的输入端D1和汇接电路或门U7：A的输入端4。

本电路还包括一个由按钮开关K4、电阻R108组成的清零电路。电阻R108一端接地，一端连接开关K4的一端，开关K4的另一端连接值守5V电源，即三极管T7的发射极。电阻R108和开关K4的接点H连接可选通三态缓冲器U32的输入端D2和汇接电路或门U7：A的输入端5。

本电路还包括一个由与非门U26：A、U26：B、电阻R109、R110、R111、R112组成的变型的RS触发器，作为中继机和增量式传感器的接口电路。电阻R109、R110、R111、R112的一端分别和与非门U26：A、U26：B的输入端连接，电阻R109、R110的另一端相连接传感器的一端，电阻R111、R112的另一端相连接传感器另一端。与非门U26：A的输出端3和U26：B的输入端6相连，接到可选通三态缓冲器U31的输入端D4，与非门U26：B的输入出端4和U26：A的输入端1相连接到异或门U6：D的输入端12。

本电路还包括一个由异或门U6：D、电阻R60、电容C24组成的正脉冲产生电路。电阻R60和电容C24的一端连接异或门U6：D的输入端13。电阻R60的另一端连接异或门U6：D的输入端12，电容C24的另一端接地，异或门U6：D的输出端11连接汇接电路U7：B的输入端9、10，传感器接口电路产生的电平变换，经该电路后产生宽100μS的正脉冲。

本电路还包括一个由异或门U6：B与非门U8：B、U8：A、电阻R61、电容C25组成的上升沿正脉冲产生电路。电阻R61和电容C24的一端连接到异或门U6：B的输入端6，电容C25的另一端接地，电阻R61的另一端连接异或门U6：B的输入端5和与非门U8：B的输入端6，异或门U6：B的输出端4连接与非门U8：B的输入端5，与非门U8：B的输出端4连接与非门U8：A的输入端1、2。与非门U8：A的输出端3连接汇接电路U7：B的输入端11、12。

本电路还包括一个由分频振荡器U13、电阻R66、R67、电容C31组成的时钟电路。分频振荡器U13为24级分频器集成电路片MC14521B。电阻R66、R67、电容C31的一端连接在一起，电阻R66的另一端连接分频振荡器U13的输出端OT2，电阻R67的另一端连接U13的输入端1N1，电容C31的另一端连接U13的输入端IN2和输出端OT1。依据U13的振荡频率和定时报告的周期决定电阻R65连接U13的分频输出端。电阻R65的另一端连异或门U6：C的输入端8。

本电路还包括一个由异或门U6：C、与非门U8：C、U8：D、电阻R62、电容C26组成的上升沿正脉冲产生电路。电阻62、电容C26的一端连接到异或门U6：C的输入端9；电容C26的另一端接地；电阻R62的另一端连接异或门U6：C的输入端8和与非门U8：C的输入端8，异或门U6：C的输出端10连接与非门U8：C的输入端9，与非门U8：C的输出端10连接与非门U8：D的输入端12、13。与非门U8：D的输出端11连接汇接电路U7：A的输入端2和可选通三态缓冲器U32的输入端D3。

本电路还包括由或门U7：B、U7：A组成的汇接电路。或门U7：A是两组四输入或门集成电路片MC14072。或门U7：B的输出端13连接或门U7：A的输入端3。或门U7的输出端1连接反相器与非门U4：C的输入端9。

本电路还包括一个由异或门U6：A、与非门U14：C、U18：B、U18：C、三端稳压器U16、三极管T3、T4、二极管D12、电阻R71、R72、R73、R74、R75、电容C34、C35、C36组成的10V掉电电路。异或门U6：A的输入端1和2分别连接单片机U25的1/0口P25和P26。异或门U6：A的输出端3连接由电阻R75、电容C36组成低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端连接与非门U14：C的输出端8、9，与非门U14：C的输出端10连接与非门U18：B、U18：C的输入端5、6、8、9，电阻R74串接在三极管T3的基极和与非门U18：B、U18：C的输出端4、10之间，三极管T3的发射极接地，电阻R72和发光二极管D12串联后和电阻R73并联，串接在三极管T4的基极和三极管T3的集电极之间，三极管T4的发射极连接12V电源，电阻R71串接在三极管的基极和12V电源之间，三极管T4的集电极连接三端稳压器U16的输入端，电容C34连接在U16的输入端和地之间，电容C35连接在U16的输出端和地之间，三端稳压器U16的输出端连接运算放大器U19的电源端8和偏置电阻R87；经二极管D9连接到收发信机的电源端RXV，经电阻R70连接到三极管T2的基极，对于采用独立的接收机和发射机，三端稳压器U16的输出端经二极管D8接发射机电源。三极管T3为3DK4，三极管T4为BD244，三端稳压器U16为10V三端稳压集成电路片7810。

本电路还包括一个由可予置二进制计数器U20、U21、U22、移位寄存器U23：A、U23：B、与非门U24：B、运算放大器U19：A、U19：B、电阻R81至R99、电容C42至C49、C52、电位器W2组成的调制器。计数器U20、U21、U22为可予置二进制计数集成电路片74LS193，移位寄存器U23为两组移位寄存集成电路片MC14015，与非门U24为四组二输入与非门集成电路片MC14011，运算放大器U19为双运算放大集成电路片LM358，二进制计数器U20、U21、U22、移位寄存器U23、与非门U24的电源端VCC分别连接掉电5V电源即三端稳压器U17的输出端0，接地端VSS接地。运算放大器U19的电源端VCC连接掉电10V电源，即三端稳压器U16的输出端0，接地端VSS接地。三个二进制计数器U20、U21、U22级联组成一个可予置二进制计数器。计数器U20的减计数端CD连接单片机U25的时钟输出端XTAL2。计数器U20、U21、U22的予置数输入端P0、P1、P2、P3根据FSK频率和单片机U25的时钟频率确定是接地、接掉电5V电源即三端稳压器U17的输出端O或者是接单片机U25的数据输出端P27。计数器U20、U21、U22的加计数端CU接掉电5V电源，清零端Mr接地。计数器U21的减计数端CD连接计数器U20的借位端TCD，计数器U22的减计数端连接计数器U21的借位端TCD，计数器U22的借位端TCD连接计数器U20、U21、U22的置入端PL。移位寄存器U23：B、U23：A的时钟端1和9连接计数器U22的输出端Q0，U23：A的D端连接U23：B的输出端Q3，与非门U24：B的输出端4连接U23：B的D端，U24：B的输入端5、6连接U23：A的输出端Q3，U23：B的复位端R接地，U23：A的复位端RST经电阻R99接地，经电容C52连接掉电5V电源，电阻R91、R92、R93、R94、R95、R96、R97、R98的一端依次分别连接移位寄存器U23：B的输出端Q3、Q2、Q1、Q0和U23：A的输出端Q3、Q2、Q1、Q0。另一端汇接在一起，经电阻R90接地。电阻90上的电压是移位寄存器各输出端通过各自相连的电阻提供的电流在电阻R90上产生的压降叠加的结果。它是一个阶梯状的正弦波。这个正弦波是可予置二进制计数器输出方波的16分频。电阻R90的正弦波经隔直流电容C49耦合到由运算放大器U19：B、电阻R88、R89、电容C47、C48组成的低通滤波器。电阻R86、R87是运算放大器的偏置电路。由运算放大器U19：A、电阻R84、R85、电位器W2组成低频放大器，放大量由电阻R84与R85之比决定。电位器W2的一端连接有源低通滤波器U19：B的输出端7，另一端经电容C46接地，调节端连接运算放大器U19：A的同相输入端3。运算放大器U19：A的输出端1经隔直流电容C44耦合到由电阻R81、R82、R83构成的T型衰减网络。输出的FSK信号经电容C42耦合到收发信机的MIC端。经电容C43输出没有衰减的FSK信号可作有线传输。

本电路还包括一个由异或门U10：B、U10：A、二极管D6、电阻R63、电容C27组成的程序监控电路。二极管D6和电阻R63并联，二级管的负极连接三端稳压器U17的输出端O，正极端连接异或门U10：B的输入端6。电容C27的正极端连二极管的正极端，负极端接地。异或门U10：B的输出端4连接异或门U10：A的输入端2。异或门U10：B的输入端5和U10：A的输入端1连接三极管T7的发时极，即值守5V电源，异或门U10：A的输出端3连接或门U11：A的输入端2。或门U11：A的输入端1连接单片机U25的1/0口P24、输出端3连接与非门U9：D的输入端13。

本电路还包括一个由三端稳压电源U15、电容C33、C32组成的值守10V电源电路，三端稳压电源U15为10V三端稳压器7810，三端稳压器U15的输入端接12V电源。电容C32一端连接三端稳压器U15的输入端I，一端接地。电容C33的正极端连接三端稳压器U15的输出端O，负极端接地。三端稳压器U15输出端O经带状线连接到解调电路，提供10V电源，经二极管D11连接到收发信机的正电源端，直接连接到三极管T7的集电极。

本电路还包括一个由三极管T7、电阻R79、R80、电容C40、C41组成的值守5V电源电路。三极管T7为3DK4。电阻R79、R80串联连接在三极管T7的集电极和地之间。电阻R79和R80的接点连接三极管T7的基极。电容C40的正极连接三极管T7的基极，负极接地。电容C41的一端连接三极管的发射极，一端接地。三极管T7的发射极输出5V的稳定电压。三极管T7发射极的输出经稳压二极管D13连接单片机的电源端VCC。二极管D13可以是2.6V的稳压二极管。三极管T7的发射极还通过带状线连接到解调电路，提供5V电源。三极管T7的发射极还连接主控板上各值守电路的电源端提供5V电压。例如集成电路U6～U14、U18、U26、U27、U30～U34的电源端VCC。

本电路还包括一个由三极管T2、二极管D7、电阻R70组成的收发信机收发转换控制电路。三极管T2为3DK4，三极管T2的发射极接地，电阻R70串接在三极管T2的基极和三端稳压器U16的输出端O之间。二极管D7的负极连接三极管T2的集电极，正极连接收发信机的PTT端。

本电路还有一个二极管D10，负极端连接12V电源，正极端经电源插座连接外部的太阳能电池，它一方面保证由太阳能电池向中继机内的蓄电池充电，另一方面避免蓄电池放电。二极管D10为3A的硅二极管IN5407。

本电路还包括一个由二极管D16、D17、电阻R101组成的数据信号限幅钳位电路。二极管D16、D17串联，二极管D16的负极接三极管T7的发射极，即5V电源，二极管D17的正极接地，二极管D16、D17的接点连接单片机U25的输入端TO和电阻R101。电阻R101的另一端经带状线连接到解调电路的负逻辑数据输出端 DATA。

本电路还可括一个由二极管D18、D19、电阻R102组成的READY信号限幅钳位电路。二极管D18、D19串联，二极管D18的负极连接5V电源，二极管D19的正极接地。二极管D18、D19的接点B连接电阻R102，电阻R102的另一端经带状线连接到解调电路的READY信号输出端，二极管D18、D19和电阻R102的接点B连接可选通三态缓冲器U32的输入端D4和异或门U6：B的输入端5。

本电路中异或门U6、U10为四组异或门集成电路片MC14070，或门U7是两组四输入或门集成电路片MC14072，或门U11是四组二输入或门集成电路片MC14071，与非门U8、U9、U12、U14、U18、U24、U26是四组二输入与非门集成电路片MC14011。

该电路的工作是这样的，数字再生中继机通常处于值守状态，收发信机工作于接收状态，主控板上的主要耗能电路，如单片机U25、地址锁存器U28、程序存储器U29、调制器等都工作于掉电方式，以便最大限度的降低中继机的值守功能耗。以接收遥测信号为例，中继机的工作情况是：

收发信机音频输出端输出的FSK信号经电阻R100、电容C1耦合到解调电路的输入端，输出正逻辑的READY控制信号和负逻辑的 DATA数据信号到主控电路。

READY信号经由二极管D18、D19和电阻R102组成的限幅钳位电路限制到0-5V。READY信号再经由异或门U6：B、与非门U8：B、U8：A组成的上升沿正脉冲产生电路形成100μS的正脉冲，再经或门U7：B、U7：A组成的汇接电路，与非门U9：C反相产生负脉冲触发RS触发器。RS触发器翻转，输出端E由低电平变为高电平。在此高电平的作用下，兰极管T5、T6导通，三端稳压器U17输出5V电压供单片机U25、地址锁存器U28、程序存储器U29、调制器的可予置二进制计数器U20、U21、U22、移位寄存器U23、与非门U24等需要掉电5V电源的电路。由于复位电路的作用，单片机U25的复位端 RESET最少再维持50ms低电平，保证单片机U25完成复位。单片机U25的复位端 RESET由低电平上升为高电平，开始执行予定的程序。

单片机U25的1/0口P24首先输出低电平，维持RS触发器工作状态。接着，读入设置的中继机工作状态和触发信号种类。若READY信号有效，则单片机U25就判定此次触发启动来至接收到的FSK信号，单片机U25转入读由解调电路输出到TO口的负逻辑异步串行数据信号 DATA，并把它们存入内存。

中继机转发的遥测数据信号可以分为两类：一类是直接转发遥测站的实时遥测数据信号；一类是转发由前级中级转发的实时遥测数据信号。遥测信号的种类是由附加字节的目标地址码确定。

单片机U25把接收到的遥测数据检错、纠错、判决，认定接收的遥测数据正确。若接收到的遥测数据是第一类由遥测站直接发送的数据，单片机U25把中继机直接服务地址R×R和遥测数据的地址鉴别码相比较，遥测数据的地址属于中继机直接服务地址R×R限定的范围，根据中继机上设置的目标地址TX置换接收的遥测数据的附加字节。若中继机设置为主工作方式，在单片机U25的控制下，中继机立即转入发送过程。

若接收到的遥测数据是属于第二类，即由中继机转发的数据，单片机U25把中继服务地址R×P和接收的遥测数据的附加字节相比较，两者一致，认定属于本中继机转发的数据，根据中继机上设置的目标地址TX置换接收的遥测数据的附加字节。若中继机设置为主工作方式，在单片机U25的控制下，中继机立即转入发送过程。

对于设置为备用工作方式的中继机，在确认属于本中继机转发的数据，根据中继机上设置的目标地址TX置换接收的遥测数据的附加字节，进入监测状态。如果备用中继机接收到主中继机转发的实时遥测数据，则备用中继机即转入掉电值守状态。如果备用中继机在预定的时间内没有接收到主中继机转发的实时遥测数据，则备用中继机代替主中继机工作，转入发送实时遥测数据过程。

单片机U25的1/0口 P25、P26输出高低相反的电位分别到异或门U6：A的输入端1和2。异或门U6：A的输出端3输出高电平，经滤波、二次反相之后，驱动三极管T3、T4导通，三端稳压器U16输出10V电压。在独立使用接收机和发射机的情况，三端稳压器U16输出的10V电压可作为发射机的电源。在使用收发信机的情况，该10V输出电压通过电阻R70使得三极管T2饱和导通，收发信机的PTT线接地电位，由接收转为发送状态。与此同时，单片机U25把待转发的实时遥测数据信号通过1/0口P27以固定格式和速率输出异步串行码到调制器。

调制器是三个可予置二进制计数器U20、U21、U22级联组成的可予置二进制计数器。单片机U25的时钟输出端XTAL2输出的时钟信号加到可予置二进制计数器U20的减计数端CD。根据单片机输出的时钟频率分频产生FSK频率的分频次数进而来确定可予置二进制计数器U20、U21、U22的予置数输入端P0、P1、P2、P3连接高电平、低电平或者是单片机U25输出的数据线。单片机输出的时钟信号经过级联的二进制计数器分频产生的方波耦合到由移位寄存器U23：B、U23：A组成的阶梯状正弦波发生器，完成16次分频、形成阶梯状正弦波。该阶梯状正弦波经由U19：B组成的低通滤波器、U19：A组成的电压放大器获得FSK信号，再经T衰减器耦合到收发信机的MIC端，完成遥测数据的发送。

在数据发送完毕之后，单片机U25的1/0口P25、P26同时输出高电平，异或门U6：A输出低电平，三极管T3、T4截止，三端稳压器U16停止输出，三极管T2截止，收发信机的PTT线恢复高电平，由发送状态回到接收状态。最后单片机U25的1/0口P24输出高电平，经与非门U9：D反相后变成低电平加到与非门U9：B的输入端6，RS触发器再次翻转，输出端E恢复低电平，三极管T5、T6截止，三端稳压器U17中止输出，中继机恢复值守状态，表示一次数据转发任务完成。

对其它几种触发方式的工作过程，主要区别在于根据触发信号源决定程序的各个走向。

按测试按钮开关K3运行测试程序，发送单片机内存的遥测数据。

按清零按钮开关K4，运行清零程序，将单片机内存的遥测数据置零。

定时电路U13周期性的产生脉冲触发信号，发送单片机内存的遥测数据。

外接增量式传感器有事件发生时(如翻斗雨量计翻转)，更新单片机内存的遥测数据，且将其发送出去。

在单片机U25上电的同时，程序监控电路也立即启动。由电阻R63、电容C27组成的积分电路开始通过电阻R63向电容C27充电。如果由于某种原因，单片机U25脱离程序运行。中继机在最大可能的工作时间内未能恢复掉电值守状态，则在电容C27充电达到异或门U10：B组成的反相器的阀值电位后，异或门U10：B输出低电位，经异或门U10：A反相后输出高电位到或门U11：A的输入端。再经与非门U9：D反相，输出低电平迫使RS触发器翻转，输出端E变为低电平，中继机恢复值守状态。

Claims (7)

1、一种主备数字再生中继机，是机箱和箱盖由合页(10)连接在一起，箱盖(2)有锁(3)，机箱(1)侧面有天线插座(5)、传感器插座(4)、电源插座(3)，机箱(1)内装有底板(6)，其特征在于底板(6)一面上装有收发信机(11)，另一面上装有双层的主控板(9)和解调器板(7)，主控板(9)上装有主控电路，解调器板(7)上装有解调电路，两电路之间由带状线(8)连通，底板上面为电池室(12)。

2、根据权利要求1所说的主备数字再生中继机，其特征在于所说的解调器板(7)上的解调电路是由限幅放大部分、带通滤波部分，全通移相网络、整形部分、鉴相部分、阻抗变换部分、四阶有源低通滤波部分、迟滞电压比较部分、缓冲部分、载波检测部分、两级反相部分构成，主控电路由单片机及其地址锁存器、程序只读存储器，包括有输入口扩展、工作状态设置、扩展口选通、触发器、掉电、复位、触发器置位维持、测试、清零、接口、正脉冲产生、时钟、汇接、调制器、程序监控、电源、收发转换、限幅钳位各部分电路构成。

3、根据权利要求1或2所述的主备数字再生中继机，其特征在于所说的解调电路中的限幅放大部分是由运算放大器U1：A及电阻R1、R2、电容C1、二极管D1、D2构成，电容C1和主控电路上的电阻R100串接在收发信机的音频输出端和运算放大器U1：A的反相输入端2之间，由运算放大器U1：B及电阻R4、R5、R59、电容C2、C3组成的放大器电路由其输入端5经电阻R3接在U1：A的输出端；带通滤波部分由运算放大器U2：A、U2：B、电阻R6--R21、电容C5--C8组成，电容C4串按在限幅放大器U1：B的输出端7和电阻R6之间；全波移相网络由运算放大器U2：D、电阻R22--R27、电容C8、C9构成，电阻R22连接U2：B的输出端7；整形部分一个由比较器U3：D、R29、R30、R31组成，一个由比较器U3：A、电阻R39、R40、R41组成，电阻R28串接在运算放大器U2：D的输出端14和比较器U3：D的输入端11之间，电阻R38串接在运算放大器U2：B的输出端7和比较器U3：A的输入端5之间。

4、根据权利要求1或2所述的主备数字再生中继机，其特征在于所说的解调电路中的阻抗变换部分是由三极管T1、二极管D5、电阻R55、R56、R58、电容C23构成，电阻R57串接在异或门U4：C的输出端10和三极管T1的基极之间；四阶有源低通滤波部分由运算放大器U2：C、电阻R51--R54、电容C18--C21组成，输入端电阻R54连接阻抗变换器输出端电阻R55；迟滞电压比较部分由比较器U3：C、电阻R45--R48、电位器W1、电容C15构成，电阻R49、R50、电容C16、C17组成的低通滤波器串接在比较器U3：C的反相输入端8和运算放大器U2：C输出端8之间；载波检测部分由比较器U3：B、电阻R33、R34、R36、R37、二极管D3、D4、电容C12构成，电阻R35、电容C13串接在输入端二极管D3的正极端和运算放大器U2：B的输出端之间；两级反相部分一个由与非门U5：C、U5：D构成，另一个由与非门U5：A、U5：B构成，与非U5：D的输入端12连接比较器U3：B的输出端1，与非门U5：D的输出端11连接与非门U5：C的输入端8、9；与非门U5：A的输入端1、2连接与非门U5：B的输出端4，与非门U5：B的输入端5连接与非门U5：C的输出端10，与非门U5：B的输入端6连接异或门U4：A的输出端3。

5、根据权利要求1或2所述的主备数字再生中继机，其特征在于所说的主控电路中的输入口扩展部分是由可选通三态缓冲器U30--U34构成，其输出端连接单片机U25的总线，Uss端接地，电源端Vcc接三极管T7的发射极；工作状态设置部分由排阻RP1、RP2、RP3、八位编码开关K1、三位编码开关K2、四位编码开关K5、K6、K7、二位编码开关K8组成，排阻RP1、RP2、RP3的公共端连接三端稳压器U17的输出端O，编码开关K1、K2、K5～K8的公共端接地，电阻R104、R105、R106的一端连接三端稳压器U17的输出端O，另一端分别和编码开关K2的各个位端相连，接到可进通三态缓冲器的输入端，编码开关K1、K5--K8的各个位端分别和排阻RP1、RP2、RP3的各电阻相连，接到可选通三态缓冲器相应的输入端。

6、根据权利要求1或2所述的主备数字再生中继机，其特征在于所说的主控电路中的扩展口选通是由译码电路U27：B、与非门U26：C、U26：D构成；触发器由与非门U9：A、U9：B组成；掉电部分由或门U11：B、与非门U12：D、U18：A、U18：D、稳压器U17、三极管T5、T6、电阻R64、R76、R77、R78、电容C28、C37、C38构成；复位部分由与非门U14：D、U14：A、电阻R68、电容C29组成单片机复位电路；触发器置位维持由与非门U12：B、U12：C、U12：A、异或门U10：C、阻R69、电容C30构成RS触发置位维持电路；接口电路由与非门U26：A、U26：B、电阻R109--R112构成；异或门U6：D、电阻R60、电容C24构成正脉冲产生电路，异或门U6：B、与非门U8：B、US：A、电阻61、电容C25和异或门U6：C、与非门US：C、U8：D、电阻R62、电容C26分别构成两上升沿正脉冲产生电路。

7、根据权利要求1或2所述的主备数字再生中继机，其特征在于所说的主控电路中的调制器是由可予置二进制计数器U20、U21、U22、位移奇存器U23：A、U23：B、与非门U24：B、运算放大器U19：A、U19：B、电阻R81--R99、电容C42--C49、C52、电位器W2构成，异或门U10：B、U10：A、二极管D6、电阻R63、、电容C27构成程序监控电路。

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