RU2075830C1

RU2075830C1 - Radio receiving device for service signals transmitted at fixed frequency

Info

Publication number: RU2075830C1
Application number: RU93031637A
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Граевский; Николай Николаевич Слядзь
Original assignee: Вадим Николаевич Граевский; Николай Николаевич Слядзь
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: burglar alarm systems; call systems; systems of warning about deviations from normal conditions under control. SUBSTANCE: device has an antenna, an input unit, and a first gated high-frequency amplifier with its output connected to the input of a quartz resonator and to the input of a second gated high-frequency amplifier. The second amplifier output is connected to the input of a detector whose output serves as the output of the device. Control inputs of the first and second amplifiers are connected respectively to the first and second outputs of a gate generator which switches alternately the first amplifier or the second one to circuit at intervals (pauses). Both amplifiers operate at the frequency of a signal picked up by the antenna. Working frequency of the device is determined by the resonator natural frequency. High Q-factor of the resonator and the generator switching frequency chosen so that during the operation of either of the amplifiers the resonator oscillation amplitude has no time to change considerably allow the signal received by the detector to be amplified as compared with the input signal with a gain factor close to the product of the gain factor of the respective amplifier only at the working frequency. EFFECT: reduced minimum discernible signal comparable with that of a superheterodyne receiver having an intermediate-frequency filter with the same bandwidth as that of the used quartz resonator, which is provided by time separation of amplification and use of the quartz resonator simultaneously as a frequency setup unit and a filter without transforming the frequency of received signal. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема радиосигналов в системах сигнализации о кражах, взломах, угоне автомашин, в системах вызова, а также сигнализации об отклонении от нормы контролируемых условий. The invention relates to radio engineering and can be used to receive radio signals in alarm systems about thefts, burglaries, car thefts, call systems, as well as alarms about the deviation from the norm of controlled conditions.

Наиболее близким к изобретению является радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные антенну, входной блок, двухкаскадный усилитель высокой частоты и детектор, выход которого является выходом устройства [1]
Однако известное радиоприемное устройство обладает невысокой чувствительностью.Closest to the invention is a radio receiving device comprising a series-connected antenna, an input unit, a two-stage high-frequency amplifier and a detector, the output of which is the output of the device [1]
However, the known radio receiver device has a low sensitivity.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении чувствительности радиоприемного устройства. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the sensitivity of the radio receiving device.

Радиоприемное устройство для служебных сигналов, передаваемых на фиксированной частоте, содержащее последовательное соединенные антенну, входной блок, двухкаскадный усилитель высокой частоты, и детектор, выход которого является выходом устройства, в него введены кварцевый резонатор, подключенный к выходу первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты и стробирующий генератор, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго усилителей, двухкаскадного усилителя высокой частоты, выполненных стробируемыми, а стробирующий генератор выполнен в виде мультивибратора, выход которого соединен с последовательно включенными одновибратором включения первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, одновибратором паузы и одновибратором включения второго усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, при этом выходы одновибраторов включения первого и второго усилителей двухкаскадного усилителя высокой частоты являются соответственно первым и вторым выходами стробирующего генератора. A radio receiver for service signals transmitted at a fixed frequency, comprising a series-connected antenna, an input unit, a two-stage high-frequency amplifier, and a detector, the output of which is the output of the device, a quartz resonator connected to the output of the first amplifier of a two-stage high-frequency amplifier and gating a generator, the first and second outputs of which are connected to the control inputs of the first and second amplifiers, a two-stage high-frequency amplifier, is made gated, and the gating generator is made in the form of a multivibrator, the output of which is connected to a series-connected single-shot switching on the first amplifier of a two-stage high-frequency amplifier, a single-shot pause and one-shot to turning on a second amplifier of a two-stage high-frequency amplifier, while the outputs of a single-shot turning on the first and second high-stage amplifiers the frequencies are respectively the first and second outputs of the gating generator.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема радиоприемного устройства для служебных сигналов; на фиг. 2 временная диаграмма работы первого и второго стробируемых усилителей высокой частоты; на фиг. 3 структурная электрическая схема стробирующего генератора. In FIG. 1 is an electrical block diagram of a radio receiver for service signals; in FIG. 2 is a timing diagram of the operation of the first and second gated high frequency amplifiers; in FIG. 3 is a structural electrical diagram of a gating generator.

Радиоприемное устройство для служебных сигналов содержит антенну 1, соединенную через входной блок с входом стробируемого усилителя 3 высокой частоты, управляющий вход которого подключен к первому выходу стробирующего генератора 4, а выход подключен к кварцевому резонатору 5 и к входу стробируемого усилителя 6 высокой частоты /образующим совместно со стробируемым усилителем 3 двухкаскадный усилитель высокой частоты, осуществляющий усиление на частоте принимаемого сигнала/, управляющий вход которого подключен ко второму выходу стробирующего генератора 4, а выход соединен с входом детектора 7, выход которого является выходом приемного устройства. Кроме того, выход детектора соединен через цепь 8 автоматической регулировки усиления /АРУ/ с входами регулировки коэффициентов усиления усилителей 3 и 6. The radio receiver for service signals contains an antenna 1 connected through an input unit to the input of a high-frequency gated amplifier 3, the control input of which is connected to the first output of the gating generator 4, and the output is connected to a quartz resonator 5 and to the input of the high-frequency gated amplifier 6 / forming together with a gated amplifier 3, a two-stage high-frequency amplifier that amplifies the frequency of the received signal /, the control input of which is connected to the second output of the strobe generator 4, and the output is connected to the input of the detector 7, the output of which is the output of the receiving device. In addition, the output of the detector is connected via a circuit 8 of automatic gain control / AGC / to the gain control inputs of amplifiers 3 and 6.

Приемное устройство работает следующим образом. Служебный модулированный сигнал принимается антенной 1 и через входной блок 2, осуществляющий предварительную селекцию, поступает на вход усилителя 3. Если при этом на управляющий вход этого усилителя подано с первого выхода стробирующего генератора 4 отпирающее напряжение, то усилитель 3 находится во включенном состоянии и осуществляет усиление принятого сигнала. С выхода усилителя 3 сигнал поступает на кварцевый резонатор 4, подключенный параллельно выходу усилителя 3 и входу усилителя 6, причем поскольку частота принятого сигнала близка к собственной частоте кварцевого резонатора, то в нем на этой частоте возбуждаются колебания наибольшей амплитуды, которая пропорциональна амплитуде принятого сигнала. Кварцевый резонатор обладает высокой добротностью, поэтому процессы нарастания и затухания колебаний в нем на таких частотах протекают достаточно медленно. Когда с управляющего входа усилителя 3 снимается отпирающий сигнал, поступивший с первого выхода стробирующего генератора 4, усилитель 3 выключается, т.е. перестает функционировать в режиме усиления, и колебания в резонаторе начинают медленно затухать, поскольку вслед за этим с небольшой паузой включается усилитель 6 путем подачи на его управляющий вход отпирающего напряжения со второго выхода стробирующего генератора 4, то амплитуда колебаний кварцевого резонатора, поступающих на вход усилителя 6, существенно не уменьшается и на детектор 7, осуществляющий амплитудную модуляцию, будет поступать сигнал, который по сравнению с принятым антенной на рабочей частоте /частоте служебного сигнала/ усилен с коэффициентом усиления, близким к произведению коэффициентов усиления усилителей 3 и 6. После выключения усилителя 6 с некоторой паузой включается усилитель 3, т.е. цикл повторяется, кварцевый резонатор получает порцию энергии, поддерживающей уровень колебаний на рабочей частоте. Сигналы, частота которых находится вне его полосы пропускания, возбуждают в кварцевом резонаторе слабые колебания и соответственно на детектор такие сигналы будут поступать с незначительным коэффициентом усиления. The receiving device operates as follows. The service modulated signal is received by antenna 1 and through the input unit 2, which performs preliminary selection, is fed to the input of amplifier 3. If, at the same time, a control voltage is supplied to the control input of this amplifier from the first output of the gate generator 4, then amplifier 3 is in the on state and amplifies received signal. From the output of amplifier 3, the signal enters the quartz resonator 4, connected in parallel with the output of amplifier 3 and the input of amplifier 6, and since the frequency of the received signal is close to the natural frequency of the quartz resonator, oscillations of the greatest amplitude that are proportional to the amplitude of the received signal are excited at this frequency. A quartz resonator has a high Q factor; therefore, the processes of increase and damping of oscillations in it at such frequencies proceed rather slowly. When the unlocking signal from the first output of the gate generator 4 is removed from the control input of the amplifier 3, the amplifier 3 is turned off, i.e. ceases to function in the amplification mode, and the oscillations in the resonator begin to slowly decay, since after that, with a small pause, the amplifier 6 is turned on by supplying a trigger voltage to the control input from the second output of the gate generator 4, then the amplitude of the oscillations of the quartz resonator fed to the input of the amplifier 6 , does not significantly decrease, and a signal 7 will be received at the detector 7 performing amplitude modulation, which, in comparison with the received antenna, at the operating frequency / service signal frequency / Amplified with a gain close to the product of the gain amplifiers 3 and 6. After switching off the amplifier 6 is switched to a pause amplifier 3, i.e. the cycle repeats, the quartz resonator receives a portion of energy that maintains the level of oscillations at the operating frequency. Signals whose frequency is outside its passband excite weak oscillations in the quartz resonator and, accordingly, such signals will arrive at the detector with an insignificant gain.

Таким образом, частота собственных колебаний кварцевого резонатора определяет рабочую частоту приемного устройства. Thus, the natural frequency of the quartz resonator determines the operating frequency of the receiving device.

Схема 8 АРУ, включенная между выходом детектора 7 и входами регулировки коэффициентов усиления усилителей 3 и 6, обеспечивает, как и в известных приемных устройствах, нормальную амплитуду напряжения на выходе приемного устройства при разной напряженности поля сигналов. Схема АРУ широко известна /см. например, 2, с. 469 470/. The AGC circuit 8, connected between the output of the detector 7 and the gain control inputs of the amplifiers 3 and 6, provides, as in well-known receiving devices, the normal voltage amplitude at the output of the receiving device at different signal field strengths. The AGC scheme is widely known / cm. e.g. 2, p. 469,470 /.

Для уменьшения влияния помех время работы первого усилителя 3 -t₁ /см. фиг. 2/ желательно выбрать максимально возможным, т.к. при этом будут минимально расширяться спектры помех после первого усилителя. Первая пауза - t_пл, т. е. период времени между выключением усилителя 3 и включением усилителя 6, должна быть не меньше того периода времени, за который успеет значительно снизиться коэффициент усиления усилителя 3 и произойдет затухание колебаний частот на его выходе. Время работы второго усилителя 6 t₂ должно быть достаточным для уверенного детектирования усиленной амплитуды колебаний кварцевого резонатора, но значительно меньше периода затухания колебаний в резонаторе, чтобы детектор детектировал примерно постоянные колебания. Вторая пауза t_п2, т.е. времени между выключением усилителя 6 и включением усилителя 3, необходима, чтобы второй усилитель 6 успел полностью выключиться и произошло затухание колебаний на его выходе.To reduce the influence of interference, the operating time of the first amplifier is 3 -t ₁ / cm. FIG. 2 / it is advisable to choose the maximum possible, because in this case, the noise spectra will expand minimally after the first amplifier. The first pause is t _PL , i.e., the period of time between turning off the amplifier 3 and turning on the amplifier 6 should not be less than the period of time during which the gain of the amplifier 3 has time to significantly decrease and the oscillation of the frequencies at its output will be damped. The operating time of the second amplifier 6 t ₂ should be sufficient for reliable detection of the amplified amplitude of the oscillations of the quartz resonator, but significantly less than the period of attenuation of oscillations in the resonator, so that the detector detects approximately constant oscillations. The second pause t _p2 , i.e. time between turning off the amplifier 6 and turning on the amplifier 3, it is necessary that the second amplifier 6 has time to completely turn off and there is a damping of the oscillations at its output.

При слишком малых паузах возможна ситуация, когда первый и второй усилители функционируют одновременно. В результате схема будет иметь очень большой коэффициент усиления, что может привести к самовозбуждению, либо к проникновению нерабочих частот на выход устройства. If the pauses are too short, a situation is possible when the first and second amplifiers operate simultaneously. As a result, the circuit will have a very large gain, which can lead to self-excitation, or to the penetration of non-working frequencies to the output of the device.

Стробирующий генератор, обеспечивающий выполнение указанных требований, может быть выполнен в виде /см. фиг. 3/ мультивибратора 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные одновибратор 10 включения первого стробируемого усилителя (t₁), одновибратор 11 паузы (t_п1) и одновибратор 12 включение второго стробируемого усилителя (t₂). При этом выход одновибратора 10 включения первого усилителя является первым выходом стробирующего генератора, а выход одновибратора 12 включения второго усилителя вторым выходом стробирующего генератора. Вторая пауза определяется как разность периода меандра, генерируемого мультивибратором, и суммы длительностей импульсов, генерируемых одновибраторами.The gating generator, ensuring the fulfillment of these requirements, can be made in the form / cm. FIG. 3 / multivibrator 9, the output of which is connected in series to a single vibrator 10 to turn on the first gated amplifier (t ₁ ), a single vibrator 11 to pause (t _p1 ) and a single vibrator 12 to turn on the second gated amplifier (t ₂ ). The output of the one-shot 10 turning on the first amplifier is the first output of the gate generator, and the output of the one-shot 12 turning on the second amplifier is the second output of the gate generator. The second pause is defined as the difference between the meander period generated by the multivibrator and the sum of the pulse durations generated by the single vibrators.

В качестве стробируемого генератора может быть использован также мультивибратор с двумя противофазными выходами при условии, что усилители 3 и 6 выполнены так, что при подаче на них управляющего напряжения их коэффициент усиления нарастает с некоторой задержкой, а при снятии управляющего напряжения убывает достаточно быстро с тем, чтобы колебания на выходах каждого из усилителей успели затухнуть прежде, чем другой войдет в режим большого усиления. A multivibrator with two antiphase outputs can also be used as a gated generator, provided that the amplifiers 3 and 6 are made so that when a control voltage is applied to them, their gain increases with a certain delay, and when the control voltage is removed, it decreases rather quickly, so that the oscillations at the outputs of each of the amplifiers have time to decay before the other enters the high gain mode.

Стробируемые усилители высокой частоты могут быть выполнены по известным схемам усилительных каскадов /1, с. 428-436/ с тем отличием, что в них должен быть предусмотрен режим отпирания транзистора или лампы усилительного каскада по сигналу стробирующего генератора. Так, например, в транзисторном усилителе при выполнении каскада с CR-цепью автоматического смещения /1, с. 434/ между эмиттером и землей последовательно с резистором может быть включен нормально закрытый транзистор, открываемый при поступлении на его базу со входа управления напряжения с выхода стробирующего генератора. Gated high-frequency amplifiers can be made according to well-known schemes of amplifier stages / 1, p. 428-436 / with the difference that they must provide a mode for unlocking the transistor or lamp of the amplifier stage according to the signal of the gating generator. So, for example, in a transistor amplifier when performing a cascade with a CR-circuit of automatic bias / 1, p. 434 / between the emitter and the ground, a normally closed transistor can be connected in series with the resistor, which opens when it receives voltage from the gate generator output at its base from the control input.

Широко известно также выполнение входных блоков /1, с.421-427/ и детекторов /1, с.455-462/. The execution of input blocks / 1, p. 421-427 / and detectors / 1, p. 454-462 / is also widely known.

Служебные сигналы, принимаемые радиоприемным устройством, могут быть подвергнуты в передающем устройстве амплитудной модуляции, либо импульсной модуляции цифровым кодом. В зависимости от этого к выходу радиоприемного устройства может быть подключен демодулятор или пороговое устройство, либо детектор, выходы которого соединены с устройствами, сигнализирующими о приеме служебного сигнала. The service signals received by the radio receiver may be subjected to amplitude modulation or pulse modulation by a digital code in the transmitter. Depending on this, a demodulator or threshold device, or a detector, the outputs of which are connected to devices signaling the reception of a service signal, can be connected to the output of the radio receiver.

Ширина полосы приемника определяется полосой пропускания кварцевого резонатора, которая при обычной средней частоте, на которой работают, например, противоугонные устройства, 27 мГц составляет 1 2 кГц. При этом чувствительность такого приемника, определяемая шумами, будет сопоставима с чувствительностью супергетеродинного приемника с фильтром промежуточной частоты, имеющим такую же полосу пропускания. Частота работы стробирующего генератора определяет частоту дискретизации принимаемого сигнала и в соответствии с теоремой Котельникова должны быть выбрана минимум вдвое выше максимальной частоты в спектре частот принимаемых служебных сигналов. The receiver bandwidth is determined by the passband of the quartz resonator, which, at the usual average frequency at which, for example, anti-theft devices operate, 27 MHz is 1 2 kHz. In this case, the sensitivity of such a receiver, determined by noise, will be comparable with the sensitivity of a superheterodyne receiver with an intermediate-frequency filter having the same bandwidth. The frequency of operation of the gating generator determines the sampling frequency of the received signal, and in accordance with the Kotelnikov theorem, at least twice the maximum frequency in the frequency spectrum of the received service signals should be selected.

Таким образом, изобретение позволяет без преобразования частоты принимаемого сигнала получить чувствительность радиоприемного устройства прямого усиления, сопоставимую с чувствительностью супергетеродинного приемника, за счет разнесения усиления во времени и использования кварцевого резонатора одновременно в качестве задатчика частоты и фильтра. При этом по сравнению с супергетеродинным приемником достигнуто упрощение радиоприемного устройства, так как в нем отсутствуют гетеродин, смеситель и фильтр промежуточной частоты, а введенные стробирующий генератор и кварцевый резонатор можно считать адекватными гетеродину, содержащему автогенератор и кварц, стабилизирующий частоту. Thus, the invention allows, without converting the frequency of the received signal, to obtain the sensitivity of a direct-amplifying radio receiver device comparable to the sensitivity of a superheterodyne receiver, due to the time diversity and the use of a quartz resonator simultaneously as a frequency adjuster and filter. In this case, in comparison with a superheterodyne receiver, a simplification of the radio reception device was achieved, since it lacks a local oscillator, a mixer and an intermediate frequency filter, and the introduced gate generator and a quartz resonator can be considered adequate to a local oscillator containing a self-oscillator and quartz stabilizing the frequency.

Claims

1. A radio receiver for service signals transmitted at a fixed frequency, comprising a series-connected antenna, an input unit, a two-stage high-frequency amplifier and a detector, the output of which is the output of the device, characterized in that a quartz resonator is connected to the output of the first two-stage amplifier high-frequency amplifier, and a gating generator, the first and second outputs of which are connected to the control inputs of the first and second amplifiers of the two-stage amplifier frequency performed by the gated.

2. The device according to p. 1, characterized in that the gating generator is made in the form of a multivibrator, the output of which is connected to a series-connected single-shot of the first amplifier of a two-stage high-frequency amplifier, a pause single-vibrator and a single-shot of a second amplifier of a two-stage high-frequency amplifier, while the outputs of one-vibrators switching on the first and second amplifiers of a two-stage high-frequency amplifier are respectively the first and second outputs of the gating generator.