RU105099U1

RU105099U1 - RADIO STATION

Info

Publication number: RU105099U1
Application number: RU2011100316/09U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Завьялов; Алексей Николаевич Ляшук
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2011-05-27

Abstract

Радиостанция, содержащая антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой ПЧ, микросхемы приемника, а также громкоговоритель, микрофон, синтезатор, ГУН, первый выход которого через усилитель мощности подключен к антенному коммутатору, второй его выход - к смесителю, а третий выход - к первому входу синтезатора, опорный генератор, выход которого подсоединен ко второму входу синтезатора, при этом первый вход ГУН соединен с выходом синтезатора, отличающаяся тем, что в радиостанцию введены демодулятор четырехуровневой FSK, вход которого подключен к выходу микросхемы приемника, блок обработки, первый выход которого подключен к УНЧ, причем к первому входу блока обработки подсоединен выход демодулятора, а ко второму входу блока обработки - микрофон, модулятор четырехуровневой FSK, вход которого подключен ко второму выходу блока обработки, при этом первый выход модулятора подключен к входу опорного генератора, а второй выход - к второму входу ГУН, блок управления, имеющий выходной разъем для связи с ЭВМ, при этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления подключены соответственно к вход-выходу синтезатора, к вход-выходу демодулятора, к вход-выходу блока обработки и к вход-выходу модулятора. A radio station containing an antenna, a receiver made according to a two-conversion superheterodyne circuit, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, first IF amplifier, receiver microcircuit, as well as a loudspeaker, microphone, synthesizer, VCO, the first output of which is connected through a power amplifier to the antenna switch, its second output to the mixer, and the third output to the first input of the synthesizer, a reference generator, the output of which is connected to the second input of the synthesizer, while the VCO input is connected to the synthesizer output, characterized in that a four-level FSK demodulator is inserted into the radio station, the input of which is connected to the output of the receiver microcircuit, the processing unit, the first output of which is connected to the ULF, and the demodulator output is connected to the first input of the processing unit, and to the second the input of the processing unit is a microphone, a four-level FSK modulator, the input of which is connected to the second output of the processing unit, while the first output of the modulator is connected to the input of the reference generator, and the second output to the second input VCO, a control unit having an output connector for communication with a computer, while the first, second, third and fourth inputs and outputs of the control unit are connected respectively to the input-output of the synthesizer, to the input-output of the demodulator, to the input-output of the processing unit and to the input -output modulator.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована для оперативной связи в качестве устройства для передачи и приема голосовой и телеметрической информации по радиоканалу.The utility model relates to radio engineering and can be used for operational communication as a device for transmitting and receiving voice and telemetry information over a radio channel.

Широко распространенны радиостанции, в которых используются аналоговые принципы формирования и обработки сигналов. Аналоговые радиостанции при своей относительно простой реализации позволяют обеспечить достаточно высокие тактико-технические характеристики радиоканала при хорошем качестве принимаемого сигнала. При этом одним из главных недостатков данного класса радиостанций является не эффективное использование радиочастотного спектра. Типичная ширина радиочастотного спектра передаваемого сигнала у распространенных УКВ ЧМ радиостанций составляет (12,5…25) КГц, что фактически в современных условиях ограничивает количество пользователей выделенного частотного ресурса. Также эксплуатации подобных радиостанций свойственны пользовательские неудобства, такие как, например, доступность передаваемой речевой информации, вследствие недостаточного уровня закрытия передаваемой информации при использовании аналоговых видов модуляции.Widespread radio stations that use analog principles of the formation and processing of signals. Analogue radio stations, with their relatively simple implementation, can provide sufficiently high tactical and technical characteristics of the radio channel with good quality of the received signal. Moreover, one of the main disadvantages of this class of radio stations is the inefficient use of the radio frequency spectrum. The typical width of the radio frequency spectrum of the transmitted signal in common VHF FM radio stations is (12.5 ... 25) KHz, which in fact in modern conditions limits the number of users of the allocated frequency resource. Also, the operation of such radio stations is characterized by user inconvenience, such as, for example, the availability of transmitted voice information, due to the insufficient level of closure of transmitted information when using analog modulation types.

Введение в радиостанцию цифровой обработки, алгоритмов кодирования-декодирования речевого сигнала позволяет обеспечить новые положительные пользовательские качества радиостанции.Introduction to the radio station of digital processing, algorithms for encoding-decoding a speech signal allows us to provide new positive user qualities of the radio station.

Известны радиостанции, [Патент на полезную модель №62315 U1. Радиостанция. / Лукин И.И., Володин В.Т., Маркин А.В., Мистюков Г.Н., - Опубл. 27.03.2007; патент на полезную модель - №48133 U1. Радиостанция. / Гармонов А.В., Нестеров Л.Ю., Мистюков Г.Н., Дружинин А.В., Найденов Е.А., Глущенко А.В., Дьюков С.Ю. - Опубл. 10.09.2005] в которых используется цифровая обработка сигналов для решения задач по повышению надежности связи и разборчивости передаваемого речевого сообщения, для обеспечения более высокой конфиденциальности переговоров и секретности передаваемой информации. Однако возникающая избыточность кода при преобразовании низкочастотных сигналов в цифровой вид с последующим их кодированием заставляет повышать битовую скорость передачи в канале связи, что приводит к расширению ширины спектра, увеличению внеполосных излучений, то есть ухудшению спектральной эффективности радиостанции.Known radio stations, [Utility Model Patent No. 62315 U1. Radio station. / Lukin I.I., Volodin V.T., Markin A.V., Mistyukov G.N., - Publ. 03/27/2007; Utility Model Patent No. 48133 U1. Radio station. / Garmonov A.V., Nesterov L.Yu., Mistyukov G.N., Druzhinin A.V., Naydenov E.A., Glushchenko A.V., Dyukov S.Yu. - Publ. September 10, 2005] that use digital signal processing to solve problems of increasing the reliability of communication and intelligibility of the transmitted voice message, to ensure higher confidentiality of negotiations and secrecy of the transmitted information. However, the resulting redundancy of the code when converting low-frequency signals to digital form with their subsequent encoding forces to increase the bit rate of the transmission channel, which leads to an expansion of the spectrum width, an increase in out-of-band emissions, i.e., a deterioration in the spectral efficiency of the radio station.

Известна радиостанция [Свидетельство на полезную модель №20177 U1. Телеметрическая радиостанция с встроенным модемом. / Дашкевич В.А., Кудряшов А.И., Михайлова Н.Е., Аксенова Л.К., Чистякова В.Г., Попов А.Н. - Опубл. 20.10.2001] для передачи телеметрической информации, имеющая в своем составе модем, который служит средством для преобразования потока данных из одного формата в другой, а также осуществляет функцию связи с внешними устройствами. Недостатком подобных радиостанций является узкий спектр их применения - передача телеметрической информации осуществляется с невысокой информационной скоростью, при этом при передаче голосовой информации с помощью дополнительного входа для речевого сигнала [Свидетельство на полезную модель №23221 U1. Телеметрическая связная радиостанция для транспортного средства. / Аксенова Л.К., Чистякова В.Г., Дашкевич В.А., Михайлова Н.Е., Кудряшов А.И., Карушев И.П. - Опубл. 27.05.2002] должен быть использован аналоговый метод модуляции, требующий широкой полосы излучаемого спектра частот, так как свойства телеметрического (цифрового) канала не позволяют передавать оцифрованную речевую информацию в режиме реального времени.Known radio station [Certificate for utility model No. 2017 U1. Telemetric radio station with built-in modem. / Dashkevich V.A., Kudryashov A.I., Mikhailova N.E., Aksenova L.K., Chistyakova V.G., Popov A.N. - Publ. 20.10.2001] for transmitting telemetric information, which includes a modem, which serves as a means to convert the data stream from one format to another, and also performs the function of communication with external devices. The disadvantage of such radio stations is the narrow spectrum of their application - telemetry information is transmitted at a low information rate, while transmitting voice information using an additional input for a speech signal [Certificate for Utility Model No. 23221 U1. Telemetric communication radio station for a vehicle. / Aksenova L.K., Chistyakova V.G., Dashkevich V.A., Mikhailova N.E., Kudryashov A.I., Karushev I.P. - Publ. May 27, 2002] an analog modulation method should be used, requiring a wide band of the emitted frequency spectrum, since the properties of the telemetric (digital) channel do not allow transmitting digitized speech information in real time.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является радиостанция [Свидетельство на полезную модель №18123 U1. Радиостанция. / Сигова Т.А., Мартынов А.В., Комелькова Н.В. - Опубл. 20.05.2001], содержащая антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя промежуточной частоты (ПЧ), микросхемы приемника, выход которой через усилитель низких частот (УНЧ) подключен к громкоговорителю, а также синтезатор, генератор, управляемый напряжением (ГУН), первый выход которого через усилитель мощности (УМ) подключен к антенному коммутатору, второй выход - к смесителю, а третий выход - к первому входу синтезатора, опорный генератор (ОГ), выход которого подсоединен ко второму входу синтезатора, при этом первый вход ГУН соединен с выходом синтезатора, а ко второму входу ГУН через микрофонный усилитель подсоединен микрофон.The closest analogue to the claimed utility model is a radio station [Certificate of utility model No. 18123 U1. Radio station. / Sigova T.A., Martynov A.V., Komelkova N.V. - Publ. 05/20/2001] containing an antenna, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, intermediate frequency amplifier (IF), a receiver microcircuit, the output of which is connected to a low-frequency amplifier (VLF) to loudspeaker, as well as a synthesizer, voltage-controlled oscillator (VCO), the first output of which is connected to the antenna switch through a power amplifier (PA), the second output to the mixer, and the third output to the first syn ezatora, a reference oscillator (FG), whose output is connected to a second input synthesizer, wherein the first input of the VCO output is connected to the synthesizer and to the second input of the VCO through the microphone amplifier is connected microphone.

Достоинством радиостанции является простота структуры, с помощью которой реализуется речевой канал связи. При этом недостатком является не эффективное использование частотного ресурса, вследствие использования аналоговой частотной модуляции, и невозможность получения современного набора функциональных свойств, таких как цифровое качество речи с возможностью ее шифрования (скремблирования), а также передачу телеметрической информации, например, с датчиков мониторинговых систем технологического оборудования или информацию о местоположении движущихся объектов.The advantage of the radio station is the simplicity of the structure with which the voice communication channel is implemented. The disadvantage is the inefficient use of the frequency resource due to the use of analog frequency modulation, and the inability to obtain a modern set of functional properties, such as digital speech quality with the possibility of encryption (scrambling), as well as the transmission of telemetry information, for example, from sensors of monitoring systems of technological equipment or location information of moving objects.

Задачей создания полезной модели является повышение спектральной эффективности использования частотного ресурса, а также повышения функциональности систем радиосвязи и качества передачи речи на краях зон покрытия.The task of creating a utility model is to increase the spectral efficiency of using the frequency resource, as well as to increase the functionality of radio communication systems and the quality of voice transmission at the edges of coverage areas.

Поставленная задача достигается тем, что в радиостанцию содержащую антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой ПЧ, микросхемы приемника, а также последовательно соединенный УНЧ и громкоговоритель, микрофон, синтезатор, ГУН, первый выход которого через усилитель мощности подключен к антенному коммутатору, второй его выход - к смесителю, а третий выход - к первому входу синтезатора, опорный генератор, выход которого подсоединен ко второму входу синтезатора, при этом первый вход ГУН соединен с выходом синтезатора, согласно заявляемому техническому решению введены демодулятор четырехуровневой FSK (Frequency-shift keying, частотная манипуляция) (4FSK демодулятор), вход которого подключен к выходу микросхемы приемника, блок обработки, первый выход которого подключен к УНЧ, причем к первому входу блока обработки подсоединен выход демодулятора, а ко второму входу блока обработки - микрофон, модулятор четырехуровневой FSK (4FSK модулятор), вход которого подключен к второму выходу блока обработки, при этом первый выход модулятора подключен ко входу опорного генератора, а второй выход - к второму входу ГУН, блок управления, имеющий выходной разъем для связи с ЭВМ, при этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления подключены соответственно к вход-выходу синтезатора, к вход-выходу демодулятора, к вход-выходу блока обработки и к вход-выходу модулятора.The task is achieved in that the radio station contains the antenna, the receiver, made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, amplifier of the first IF, receiver microcircuit, as well as a series-connected VLF and loudspeaker, microphone, synthesizer , VCO, the first output of which through a power amplifier is connected to the antenna switch, its second output is to the mixer, and the third output is to the first input of the synthesizer, the reference gene a radiator, the output of which is connected to the second input of the synthesizer, while the first input of the VCO is connected to the output of the synthesizer, according to the claimed technical solution, a four-level FSK (Frequency-shift keying, frequency shift keying) demodulator (4FSK demodulator) is introduced, the input of which is connected to the output of the receiver chip, a processing unit, the first output of which is connected to the ULF, with a demodulator output connected to the first input of the processing unit, and a microphone, a four-level FSK modulator (4FSK modulator), the input of which is connected to the second input of the processing unit о is connected to the second output of the processing unit, while the first output of the modulator is connected to the input of the reference generator, and the second output is connected to the second input of the VCO, the control unit having an output connector for communication with a computer, while the first, second, third and fourth input the outputs of the control unit are connected respectively to the input-output of the synthesizer, to the input-output of the demodulator, to the input-output of the processing unit and to the input-output of the modulator.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1.), на котором приведена структурная схема предлагаемой радиостанции, поясняющая принцип ее работы.The essence of the utility model is illustrated in the drawing (Fig. 1.), which shows the structural diagram of the proposed radio station, explaining the principle of its operation.

Радиостанция содержит антенну 1, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора 2, преселектора 3, смесителя 4, усилителя первой ПЧ 5, микросхемы приемника 6, демодулятора четырехуровневой FSK 7. Выход демодулятора 7 подключен к первому входу блока обработки 8, ко второму входу которого подключен микрофон 9, при этом первый выход блока обработки соединен через УНЧ 10 с громкоговорителем, а второй выход блока обработки - с входом модулятора четырехуровневой FSK 12. Первый выход модулятора 12 подключен к входу опорного генератора 13, а второй выход - к второму входу ГУН 14, при этом первый вход ГУН 14 соединен с выходом синтезатора 15. Первый выход ГУН 14 через УМ 16 подключен к антенному коммутатору 2, при этом второй выход ГУН 14 - к смесителю 4, а третий выход ГУН 14 - к первому входу синтезатора 15, к второму входу которого подключен выход опорного генератора 13. При этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления 17, имеющего выходной разъем 18 для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входу-выходу синтезатора 15, демодулятора 7, блока обработки 8 и модулятора 12.The radio station contains an antenna 1, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch 2, a selector 3, a mixer 4, an amplifier of the first IF 5, a receiver chip 6, a four-level FSK demodulator 7. The output of the demodulator 7 is connected to the first input processing unit 8, to the second input of which a microphone 9 is connected, while the first output of the processing unit is connected through the ULF 10 to a loudspeaker, and the second output of the processing unit is connected to the input of the modulator four-level th FSK 12. The first output of the modulator 12 is connected to the input of the reference oscillator 13, and the second output is connected to the second input of the VCO 14, while the first input of the VCO 14 is connected to the output of the synthesizer 15. The first output of the VCO 14 is connected via antenna 16 to the antenna switch 2, the second output of the VCO 14 to the mixer 4, and the third output of the VCO 14 to the first input of the synthesizer 15, to the second input of which the output of the reference generator 13 is connected. In this case, the first, second, third and fourth inputs-outputs of the control unit 17, having output connector 18 for communication with a computer, respectively connected to the input the output of the synthesizer 15, the demodulator 7, the processing unit 8 and the modulator 12.

Радиостанция работает следующим образом. В режиме приема радиочастотный сигнал с антенны 1 через антенный коммутатор 2 поступает на преселектор 3, который осуществляет предварительную фильтрацию и усиление радиочастотных сигналов, поступающих с антенны 1. Фильтрация в преселекторе может быть выполнена, например, фильтрами на LC элементах или с использованием структур на поверхностно-акустических волнах, а усиление радиочастотных сигналов - распространенными однокаскадными высокочастотными (ВЧ) схемами усиления, например, каскадом на биполярном транзисторе по схеме общий эмиттер. Далее сигнал поступает на смеситель 4, который может быть выполнен, по двойной балансной схеме на диодах Шоттки, где посредством ВЧ сигнала синтезатора частот, состоящего из ГУН 14, микросхемы синтезатора 15 и опорного генератора 13, и переносится на первую промежуточную частоту (ПЧ). Синтезатор 15 представляет собой типичную микросхему цифрового программируемого синтезатора частот на основе импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), например, цифровой синтезатор ADF4216 компании Analog Devices. Опорный генератор 13 определяет температурную стабильность ВЧ сигнала, подаваемого на смеситель и УМ и представляет собой термокомпенсированный кварцевый генератор, например, серии TS307 компании Jauch. В УПЧ 5 происходит фильтрация радиочастотного спектра сигнала, например, с помощью кварцевых или керамических фильтров ПЧ компании Murata, и дальнейшее усиление, после чего сигнал поступает на вход микросхемы приемника 6, представляющей собой типичную микросхему УКВ ЧМ приемника, например, ТА31136 компании Toshiba. Микросхема приемника 6 выполняет функции преобразования сигнала с 1-й ПЧ на 2-ю ПЧ, узкополосной фильтрации, амплитудного ограничения, усиления сигнала 2-й ПЧ с последующим его детектированием частотным детектором. Далее сигнал подается на 4FSK демодулятор 7, который выполняет демодуляцию низкочастотного аналогового сигнала и формирует на выходе битовый поток принятых данных со скоростью, необходимой для выполнения процедур цифровой обработки блоком 8. Демодулятор 7 и блок обработки 8 могут быть выполнены как на специализированных микросхемах, реализующих функции демодуляции сигналов с 4FSK модуляцией и функции цифровой обработки, так и на цифровых сигнальных процессорах (ЦСП) или ПЛИС общего назначения. Блок обработки 8 в режиме приема выполняет такие функции, как депакетирование, дешифрация, декодирование сигнала. При работе в режиме приема речевых сигналов блок обработки 8 выдает восстановленный речевой сигнал через усилитель низких частот 10 на громкоговоритель 11, при работе в режиме обмена данными (телеметрической информацией) блок обработки 8 выдает принятые данные в блок управления 17 с возможностью последующей их трансляции на выходной разъем 18 линии связи с внешней ЭВМ.The radio station operates as follows. In the receiving mode, the radio frequency signal from the antenna 1 through the antenna switch 2 is fed to the preselector 3, which pre-filters and amplifies the radio-frequency signals coming from the antenna 1. Filtering in the preselector can be performed, for example, by filters on LC elements or using structures on the surface -acoustic waves, and amplification of radio-frequency signals by common single-stage high-frequency (HF) amplification schemes, for example, by a cascade on a bipolar transistor according to the general emitt p. Next, the signal is supplied to the mixer 4, which can be performed according to a double balanced circuit on Schottky diodes, where, through the RF signal of the frequency synthesizer, consisting of VCO 14, the synthesizer chip 15 and the reference oscillator 13, and transferred to the first intermediate frequency (IF). Synthesizer 15 is a typical microchip of a digital programmable frequency synthesizer based on a phase-locked-loop phase-locked loop (PLL), for example, the digital synthesizer ADF4216 from Analog Devices. The reference oscillator 13 determines the temperature stability of the RF signal supplied to the mixer and the PA and is a thermally compensated crystal oscillator, for example, Jauch TS307 series. In the RF amplifier 5, the radio frequency spectrum of the signal is filtered, for example, using Murata quartz or ceramic IF filters, and then amplified, after which the signal is fed to the input of the receiver 6, which is a typical VHF FM receiver chip, for example, Toshiba's TA31136. The receiver microcircuit 6 performs the functions of converting a signal from the 1st IF to the 2nd IF, narrow-band filtering, amplitude limiting, amplifying the signal of the 2nd IF with its subsequent detection by a frequency detector. Next, the signal is supplied to the 4FSK demodulator 7, which performs demodulation of the low-frequency analog signal and generates a bitstream of received data at the output speed necessary for performing digital processing by unit 8. Demodulator 7 and processing unit 8 can be performed as on specialized microcircuits that implement functions signal demodulation with 4FSK modulation and digital processing functions, as well as on digital signal processors (DSP) or general FPGAs. The processing unit 8 in the receiving mode performs functions such as depacketting, decryption, decoding of the signal. When operating in the mode of receiving speech signals, the processing unit 8 provides a restored speech signal through the low-frequency amplifier 10 to the loudspeaker 11, when operating in the mode of exchanging data (telemetric information), the processing unit 8 provides the received data to the control unit 17 with the possibility of their subsequent transmission to the output connector 18 of a communication line with an external computer.

В режиме передачи речи низкочастотный сигнал с микрофона 9 поступает на блок обработки 8, который в режиме передачи выполняет преобразование речевого сигнала в битовую (цифровую) последовательность, его кодирование и сжатие. На блок 8 с блока управления 17 при работе в режиме обмена данными поступает телеметрическая информация, которая также подвергается процедуре помехоустойчивого кодирования. Блок обработки 8 выполняет функции шифрации, пакетирования информационной последовательности (телеметрической или речевой) и с необходимой для качественной передачи речевого сигнала в цифровом канале связи скоростью направляет битовый поток на 4FSK модулятор 12, где из битовой последовательности формируются дебиты (символы). Способ реализации модулятора 12 и демодулятора 7 возможен как с применением специализированных микросхем с функцией модуляции сигналов 4FSK, или ЦСП, или ПЛИС общего назначения. В соответствии с типом символа (дебита 00, 01, 10 или 11) в модуляторе 12 формируется постоянное напряжение на время, равное длительности символа, после чего уже сформированный 4FSK сигнал пропускается через фильтр с импульсной характеристикой типа «приподнятый косинус». Далее сглаженный аналоговый сигнал (битовая последовательность с постоянной составляющей, ограниченная по полосе частот «сверху») поступает на модуляционный вход опорного генератора 13 и второй (модуляционный) вход ГУН 14, реализуя, таким образом, так называемую «двухточечную» модуляцию (аналоговую ЧМ модуляцию, при которой диапазон модулирующих частот расширен «вниз» вплоть до постоянной составляющей). Амплитуды аналоговых сигналов на выходах модулятора 12, с целью обеспечения минимального разброса индекса модуляции в широком диапазоне частот и формирования требуемого значения ширины излучаемого радиочастотного спектра в используемой сетке частот, устанавливаются в соответствии со значениями крутизны модуляционных характеристик ОГ 13 и ГУН 14. Далее модулированный ВЧ сигнал с ГУН 14 усиливается УМ 16 и через антенный коммутатор 2 поступает на антенну 1. Блок управления 17 осуществляет оперативное по соответствующему вход-выходу управление демодулятором 7, модулятором 12, блоком обработки 8 и синтезатора 15. Блок управления 17 может быть выполнен на микроконтроллере общего назначения, например, ATMEGA 16 компании Atmel.In the speech transmission mode, the low-frequency signal from the microphone 9 is fed to the processing unit 8, which in the transmission mode performs the conversion of the speech signal into a bit (digital) sequence, its encoding and compression. On block 8 from the control unit 17 when operating in a data exchange mode, telemetry information is received, which is also subjected to a noise-resistant coding procedure. Processing unit 8 performs the functions of encryption, packetization of the information sequence (telemetric or speech) and, with the speed necessary for high-quality transmission of the speech signal in the digital communication channel, directs the bit stream to 4FSK modulator 12, where debit (symbols) are formed from the bit sequence. The implementation method of the modulator 12 and the demodulator 7 is possible using specialized microcircuits with a function of modulating 4FSK signals, or a DSP, or general FPGA. In accordance with the type of symbol (flow rate 00, 01, 10 or 11), a constant voltage is generated in the modulator 12 for a time equal to the duration of the symbol, after which the already generated 4FSK signal is passed through a filter with an impulse response of the “raised cosine” type. Further, the smoothed analog signal (a bit sequence with a constant component limited by the frequency band “from above”) is fed to the modulation input of the reference generator 13 and the second (modulation) input of the VCO 14, thus realizing the so-called “point-to-point” modulation (analogue FM modulation) at which the range of modulating frequencies is expanded “down” up to a constant component). The amplitudes of the analog signals at the outputs of the modulator 12, in order to ensure the minimum spread of the modulation index in a wide frequency range and generate the required width of the emitted radio frequency spectrum in the used frequency grid, are set in accordance with the steepness of the modulation characteristics of OG 13 and VCO 14. Next, the modulated RF signal with VCO 14, the PA 16 is amplified and, through the antenna switch 2, is fed to the antenna 1. The control unit 17 carries out the control via the corresponding input-output e demodulator 7, the modulator 12, the processing unit 8 and synthesizer 15. The control unit 17 may be configured for a general purpose microcontroller, for example, ATMEGA 16 of Atmel.

Положительный эффект повышения спектральной эффективности (сужение полосы используемых частот), и, за счет этого, более полное использование частотного ресурса, повышение качества передачи речи на краях зон покрытия радиостанции и функциональности системы радиосвязи достигается комбинацией свойств - использованием в радиостанции четырехуровневой частотной манипуляции (четырехуровневой FSK), относящейся к классу модуляций с постоянной огибающей и позволяющей кодировать два информационных бита на один символ, что, в два раза снижает скорость передачи и позволяет использовать усилитель мощности радиостанции в режиме с повышенным КПД (например, при работе активных элементов усилителя мощности в режиме В или С), свойствами цифрового канала связи, который менее подвержен искажениям и интерференции, чем аналоговый, а также применением цифровой обработки, осуществляющей эффективное сглаживание и предкоррекцию модулирующего сигнала. Дополнительный положительный эффект - простота схемы аналогового тракта приема-передачи радиостанции, свойственная известным и распространенным ЧМ радиостанциям, вследствие отсутствия в тракте приема-передачи радиостанции узлов, обеспечивающих их линейность, и, следовательно, более высокая технологичность изготовления радиостанции. Функциональность радиостанции обеспечена возможностью связи с внешней ЭВМ или другими интерфейсными устройствами, позволяющими радиостанции работать как автономно, так и в качестве промежуточных и оконечных звеньев в составе сетевых систем связи, а также возможностью изменения набора функций и характеристик радиостанции программным образом.The positive effect of increasing spectral efficiency (narrowing the band of used frequencies), and, due to this, a fuller use of the frequency resource, improving the quality of voice transmission at the edges of the coverage areas of the radio station and the functionality of the radio communication system, is achieved by a combination of properties - using a four-level frequency shift keying (four-level FSK in the radio ), which belongs to the class of modulations with a constant envelope and allows one to encode two information bits per symbol, which halves the speed transmission speed and allows you to use the power amplifier of a radio station in a mode with high efficiency (for example, when the active elements of a power amplifier are in mode B or C), the properties of a digital communication channel, which is less prone to distortion and interference than analog, as well as the use of digital processing, providing effective smoothing and pre-correction of the modulating signal. An additional positive effect is the simplicity of the analogue transmission and reception circuit of a radio station, which is characteristic of well-known and widespread FM radio stations, due to the lack of nodes in the transmission and transmission path of the radio station that ensure their linearity, and, therefore, the higher manufacturability of the radio station. The functionality of the radio station is ensured by the ability to communicate with an external computer or other interface devices that allow the radio station to operate both autonomously and as intermediate and terminal links as part of network communication systems, as well as the ability to change the set of functions and characteristics of the radio station programmatically.

Радиостанция была реализована на базе тракта приема-передачи аналоговой УКВ ЧМ радиостанции «Motorola CM140». Для реализации цифровой обработки низкочастотных сигналов (канального кодирования-декодирования, модуляции-демодуляции сигналов 4FSK, пакетирования-депакетирования) были использованы цифровые низкочастотные процессоры СМХ7141 и вокодеры СМХ618; блок управления был выполнен на контроллере ATMEGA16. В режиме передачи речи и данных ширина радиочастотного спектра на выходе УМ по уровню минус 40 дБ составила 5.2 кГц (фиг.2, кривая 1), что позволяет повысить в два раза эффективность использования радиостанцией частотного ресурса по сравнению работой радиостанции в обычным аналоговым режимом при минимально возможной сетки частот 12.5 кГц (фиг.2, кривая 2), в котором ширина радиочастотного спектра составляет примерно 11 кГц.The radio station was implemented on the basis of the receive-transmit path of the analog VHF FM radio station "Motorola CM140". For the implementation of digital processing of low-frequency signals (channel coding-decoding, modulation-demodulation of 4FSK signals, packetization-de-packeting) digital low-frequency processors СМХ7141 and vocoders СМХ618 were used; the control unit was implemented on an ATMEGA16 controller. In the mode of speech and data transmission, the width of the radio frequency spectrum at the output of the PA by the level of minus 40 dB was 5.2 kHz (Fig. 2, curve 1), which allows to double the efficiency of the radio station using the frequency resource compared to the operation of the radio station in the usual analog mode with a minimum a possible frequency grid of 12.5 kHz (figure 2, curve 2), in which the width of the radio frequency spectrum is approximately 11 kHz.

Claims

A radio station containing an antenna, a receiver made according to a two-conversion superheterodyne circuit, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, first IF amplifier, receiver microcircuit, as well as a loudspeaker, microphone, synthesizer, VCO, the first output of which is connected through a power amplifier to the antenna switch, its second output to the mixer, and the third output to the first input of the synthesizer, a reference generator, the output of which is connected to the second input of the synthesizer, while the VCO input is connected to the synthesizer output, characterized in that a four-level FSK demodulator is inserted into the radio station, the input of which is connected to the output of the receiver microcircuit, the processing unit, the first output of which is connected to the ULF, and the demodulator output is connected to the first input of the processing unit, and to the second the input of the processing unit is a microphone, a four-level FSK modulator, the input of which is connected to the second output of the processing unit, while the first output of the modulator is connected to the input of the reference generator, and the second output to the second input VCO, a control unit having an output connector for communication with a computer, while the first, second, third and fourth inputs and outputs of the control unit are connected respectively to the input-output of the synthesizer, to the input-output of the demodulator, to the input-output of the processing unit and to the input -output modulator.