RU2804517C1 - Портативная широкодиапазонная радиостанция - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам радиосвязи. Техническим результатом является обеспечение организации радиоканалов в широком диапазоне частот, передачи по ним данных с повышенной достоверностью передачи информации. Упомянутый технический результат достигается тем, что в портативной широкодиапазонной радиостанции, содержащей приемопередатчик, автоматическое согласующее устройство, антенну и выносной пульт управления, приемопередатчик выполнен в виде унифицированного блока, состоящего из цифрового модуля, блока обработки информации, клавиатуры, дисплея, передающего тракта, состоящего из цифроаналогового преобразователя, фильтров сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора, гетеродина передающего тракта, блока переключаемых полосовых фильтров, усилителя мощности, блока диапазонных фильтров и направленного ответвителя, приемного тракта, состоящего из блока диапазонных фильтров, входного аттенюатора, малошумящего усилителя, блока фильтров сосредоточенной селекции, смесителя, гетеродина приемного тракта, усилителя промежуточной частоты, драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром и аналого-цифрового преобразователя, а в состав радиостанции введены две антенны, модуль навигации ГЛОНАСС/GPS, состоящий из антенны GPS/ГЛОНАСС, предварительного полосового фильтра, малошумящего усилителя, разветвителя, первого полосового фильтра, радиомодуля GPS, второго полосового фильтра и радиомодуля ГЛОНАСС, блок интерфейсов, включающий в себя аудиоинтерфейс, пользовательский интерфейс и интерфейс внешних устройств, шумостойкая гарнитура и устройство ввода радиоданных. 1 ил.

Description

Изобретение относится к средствам связи, а именно к средствам радиосвязи, и может быть использовано для обеспечения радиосвязи в сетях связи с подвижными объектами для различных министерств в промышленности, сельском хозяйстве и других ведомствах.

Радиосвязь находит все большее применение во многих областях современной жизни, в том числе в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте. Для обеспечения радиосвязи применяются радиосредства, работающие в широком диапазоне частот.

Известна радиостанция, содержащая антенну, антенный коммутатор, приемный тракт, состоящий из преселектора и приемника, передающий тракт, состоящий из фильтра низкой частоты и передатчика, модуль управления, клавиатуру, подключенную к модулю управления и индикатору, аккумуляторную батарею [1].

Недостатком известной радиостанции является ограниченные ее возможности по образованию радиоканалов, передачи по ним информации только определенного типа, в том числе телефонных и телеграфных сообщений и данных в цифровом виде.

Известна также ультракоротковолновая (УКВ) радиостанция 50 РТМ из комплекса радиостанций «Гранит-М», предназначенная для организации симплексной радиосвязи в диапазоне частот (33-46) МГц, структурная схема и технические возможности которой приведены в [2] на стр. 30 (рис. 2.3).

Упомянутая УКВ радиостанция 50 РТМ содержит приемопередатчик, представляющий собой унифицированный блок, выполненный на функциональных элементах и полупроводниковых приборах, пульт управления, антенну и антенно-согласующее устройство (АСУ).

Радиостанция 50 РТМ обеспечивает посылку и прием вызова сигналов тональных частот (1000 или 1450 Гц), ведение симплексной связи в телефонном и громкоговорящем режимах.

Основным недостатком известной радиостанции является ведение симплексной радиосвязи с передачей только телефонных сообщений в ограниченном и узком УКВ диапазоне частот, что резко сужает возможности использования ее на существующих радиосетях, а также громоздкость оборудования станции.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа ультракоротковолновая радиостанция по патенту РФ №2594180 С1, МПК Н04В 7/26 от 10.08.2016 г. [3]. Эта радиостанция содержит приемопередатчик, включающий в себя блок управления и коммутации (УК), пульт управления, микро-ЭВМ, базовый при-емовозбудитель, состоящий из усилителя низкой частоты, унифицированного синтезатора частот, опорного генератора, высокочастотного коммутатора, устройства обмена информацией, приемника и буферного усилителя, блок согласования приемопередатчика, управляемый генератор, усилитель мощности, переключатель передачи радиостанции, фильтр дополнительной селекции и автоматическое согласующее устройство, а также содержит антенну, выносной пульт управления, оконечную аппаратуру телефонной связи, блок телеграфной связи, имеющий в своем составе телеграфный ключ, блок цифрового уплотнения, блок антенных фильтров и отдельное радиоприемное устройство (РПУ).

Ультракоротковолновая радиостанция по прототипу работает в диапазоне частот от 30 до 80 МГц и обеспечивает следующие виды работ:

телефонную связь с посылкой и приемом сигнала вызова тональной частоты 1000 Гц, посылкой и приемом избирательного и циркулярного вызовов;

слуховой тональный телеграф;

цифровую сигнально-кодовую связь.

Основными режимами работы указанной радиостанции являются прием и передача при всех видах работы, симплекс, двухчастотный симплекс, дуплекс при подключении отдельного приемного устройства или аналогичной радиостанции.

Основными недостатками устройства по прототипу являются ограниченный диапазон частот, в котором работает радиостанция, и передача информации в аналоговом режиме, а также громоздкость оборудования станции, что затрудняет возможность ее использования в качестве портативной радиостанции.

Задачей предлагаемого изобретения является создание портативной широкодиапазонной радиостанции, обеспечивающей возможность организации сети радиосвязи и предоставления подвижным абонентам расширенного объема предоставляемых услуг связи, включая телефонную связь, передачу данных и электронную почту.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей радиостанции в части обеспечения организации радиоканалов в расширенном диапазоне частот, передачи по ним телефонных сообщений и данных, обеспечения файлового обмена с повышенной достоверностью передачи информации и расширенного объема предоставляемых услуг связи подвижным абонентам.

Поставленная цель достигается тем, что в портативной широкодиапазонной радиостанции, содержащей приемопередатчик, автоматическое согласующее устройство, антенну и выносной пульт управления радиостанцией, приемопередатчик выполнен в виде унифицированного блока, состоящего из цифрового модуля, блока обработки информации, клавиатуры, дисплея, передающего тракта, состоящего из цифро-аналогового преобразователя, фильтров сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора, гетеродина передающего тракта, блока переключаемых полосовых фильтров, усилителя мощности, блока диапазонных фильтров и направленного ответвителя, приемного тракта, состоящего из блока диапазонных фильтров, входного аттенюатора, малошумящего усилителя, блока фильтров сосредоточенной селекции, смесителя, гетеродина приемного тракта, усилителя промежуточной частоты, драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром и аналого-цифрового преобразователя, в состав радиостанции дополнительно введены две антенны, модуль навигации ГЛОНАСС/GPS, состоящий из антенны GPS/ГЛОНАСС, предварительного полосового фильтра, малошумящего усилителя, разветвителя, первого полосового фильтра, радиомодуля GPS, второго полосового фильтра и радиомодуля ГЛОНАСС, блок интерфейсов, включающий в себя аудио интерфейс, пользовательский интерфейс и интерфейс внешних устройств, шумостойкую гарнитуру и устройство ввода радиоданных, при этом первые входы-выходы цифрового модуля приемопередатчика соединены с первыми входами-выходами блока обработки информации, вторые и третьи входы-выходы цифрового модуля подключены ко входам-выходам соответственно клавиатуры и дисплея, вторые входы-выходы блока обработки информации соединены со входами-выходами цифроаналогового преобразователя передающего тракта, выход которого соединен со входом фильтров сигналов квадратур I и Q, выход которых соединен со входом квадратурного модулятора, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина передающего тракта, выход квадратурного модулятора соединен со входом блока переключаемых полосовых фильтров, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого соединен со входом блока диапазонных фильтров, выход которого соединен со входом направленного ответвителя, вход-выход которого соединен со входом-выходом автоматического согласующего устройства, выход направленного ответвителя соединен с высокочастотным входом блока диапазонных фильтров приемного тракта приемопередатчика, высокочастотный выход которого соединен со входом входного аттенюатора, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя, выход которого соединен со входом блока фильтров сосредоточенной селекции, выход которого соединен со входом смесителя, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина приемного тракта, выход смесителя соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), входы-выходы которого соединены с четвертыми входами-выходами цифрового модуля; первые, вторые и третьи высокочастотные входы-выходы автоматического согласующего устройства подключены к высокочастотным входам-выходам соответственно первой, второй и третьей антенн радиостанции; высокочастотный вход-выход антенны GPS/ГЛОНАСС модуля навигации ГЛОНАСС/GPS соединен с высокочастотным входом-выходом предварительного полосового фильтра, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя, выход которого соединен со входом разветвителя, первый выход которого соединен со входом первого полосового фильтра, выход которого соединен со входом радиомодуля GPS, выход которого соединен с первым входом цифрового модуля, второй выход разветвителя соединен со входом второго полосового фильтра, выход которого соединен со входом радиомодуля ГЛОНАСС, выход которого соединен со вторым входом цифрового модуля; пятые, шестые, седьмые и восьмые входы-выходы цифрового модуля подключены ко входам-выходам соответственно аудио интерфейса, пользовательского интерфейса, интерфейса внешних устройств блока интерфейсов и выносного пульта управления радиостанцией, к абонентскому входу-выходу которого подключен вход-выход шумостойкой гарнитуры, девятые входы-выходы цифрового модуля соединены со входами-выходами устройства ввода радиоданных (УВРД).

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая портативная широкодиапазонная радиостанция отличается наличием новых блоков и их выполнением: выполнением приемопередатчика, включающего в себя цифровой модуль, блок обработки информации, клавиатуру, дисплей, передающий тракт, состоящий из цифроаналогового преобразователя, фильтров сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора, гетеродина передающего тракта, блока переключаемых полосовых фильтров, усилителя мощности, блока диапазонных фильтров и направленного ответвителя, приемный тракт, состоящий из блока диапазонных фильтров, входного аттенюатора, малошумящего усилителя, блока фильтров сосредоточенной селекции, смесителя, гетеродина приемного тракта, усилителя промежуточной частоты, драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром и аналого-цифрового преобразователя, двух антенн, модуля навигации ГЛОНАСС/GPS, состоящего из антенны GPS/ГЛОНАСС, предварительного полосового фильтра, малошумящего усилителя, разветвителя, первого полосового фильтра, радиомодуля GPS, второго полосового фильтра и радиомодуля ГЛОНАСС, блока интерфейсов, включающего в себя аудио интерфейс, пользовательский интерфейс и интерфейс внешних устройств, шумостойкой гарнитуры и устройства ввода радиоданных (УВРД), а также изменением связей между известными блоками, что позволило достичь поставленной цели.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».

Сравнение с известными техническими решениями и прототипом показывает, что введение новых блоков с их соответствующими связями позволило расширить функциональные возможности предлагаемой портативной широкодиапазонной радиостанции в части образования радиоканалов в широком диапазоне частот, передачи по ним данных, телефонных и текстовых сообщений в реальном масштабе времени, обеспечения файлового обмена и электронной почты с повышенной достоверностью передачи информации. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию «существенные отличия».

Изобретение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Кроме того, портативная радиостанция промышленно применима, что подтверждается изготовлением опытных образцов радиостанции и получением положительных результатов в процессе испытаний, в том числе получением новых технических характеристик радиостанции.

На чертеже представлена структурная электрическая схема портативной широкодиапазонной радиостанции.

Портативная широкодиапазонная радиостанция содержит приемопередатчик 1, включающий в себя цифровой модуль 2, блок 3 обработки информации, клавиатуру 4, дисплей 5, передающий тракт 6, состоящий из цифроаналогового преобразователя 7, фильтров 8 сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора 9, гетеродина 10 передающего тракта, блока 11 переключаемых полосовых фильтров, усилителя 12 мощности, блока 13 диапазонных фильтров и направленного ответвителя 14, автоматическое согласующее устройство 15, приемный тракт 16, состоящий из блока 17 диапазонных фильтров, входного аттенюатора 18, малошумящего усилителя 19, блока 20 фильтров сосредоточенной селекции, смесителя 21, гетеродина 22 приемного тракта, усилителя 23 промежуточной частоты (ПЧ), драйвера 23 аналого-цифрового преобразователя с фильтром и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 25, первой 26, второй 27 и третьей 28 антенн радиостанции, модуль 29 навигации ГЛОНАСС/GPS, состоящий из антенны 30 GPS/ГЛОНАСС, предварительного полосового фильтра 31, малошумящего усилителя 32, разветвителя 33, первого полосового фильтра 34, радиомодуля 35 GPS, второго полосового фильтра 36, радиомодуля ГЛОНАСС 37; блок 38 интерфейсов, включающий в себя аудио интерфейс 39, пользовательский интерфейс 40 и интерфейс 41 внешних устройств, выносной пульт 42 управления радиостанцией, шумостойкую гарнитуру 43 и устройство 44 ввода радиоданных (УВРД).

Первые входы-выходы цифрового модуля 2 приемопередатчика 1 радиостанции соединены с первыми входами-выходами блока 3 обработки информации, вторые и третьи входы-выходы цифрового модуля 2 подключены ко входам-выходам соответственно клавиатуры 4 и дисплея 5, вторые входы-выходы блока 3 обработки информации соединены со входами-выходами цифроаналогового преобразователя 7 передающего тракта 6, выход которого соединен со входом фильтров 8 сигналов квадратур I и Q, выход которых соединен со входом квадратурного модулятора 9, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина 10 передающего тракта 6, выход квадратурного модулятора 9 соединен со входом блока 11 переключаемых полосовых фильтров, выход которого соединен со входом усилителя 12 мощности, выход которого соединен со входом блока 13 диапазонных фильтров, выход которого соединен со входом направленного ответвителя 14, вход-выход которого соединен со входом-выходом автоматического согласующего устройства 15. Выход направленного ответвителя 14 соединен с высокочастотным входом блока 17 диапазонных фильтров приемного тракта 16 приемопередатчика 1, высокочастотный выход которого соединен со входом входного аттенюатора 18, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя 19, выход которого соединен со входом блока 20 фильтров сосредоточенной селекции, выход которого соединен со входом смесителя 21, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина 22 приемного тракта 16, выход смесителя 21 соединен со входом усилителя 23 промежуточной частоты (ПЧ), выход которого соединен со входом драйвера 24 аналого-цифрового преобразователя с фильтром, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 25, входы-выходы которого соединены с четвертыми входами-выходами цифрового модуля 2 приемопередатчика 1. Первые, вторые и третьи высокочастотные входы-выходы автоматического согласующего устройства 15 подключены к высокочастотным входам-выходам соответственно первой 26, второй 27 и третьей 28 антенн радиостанции.

Высокочастотный вход-выход антенны 30 GPS/ГЛОНАСС модуля 29 навигации ГЛОНАСС/GPS соединен с высокочастотным входом-выходом предварительного полосового фильтра 31, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя 32, выход которого соединен со входом разветвителя 33, первый выход которого соединен со входом первого полосового фильтра 34, выход которого соединен со входом радиомодуля GPS 35, выход которого соединен с первым входом цифрового модуля 2 приемопередатчика 1, второй выход разветвителя 33 соединен со входом второго полосового фильтра 36, выход которого соединен со входом радиомодуля 37 ГЛОНАСС, выход которого соединен со вторым входом цифрового модуля 2 приемопередатчика 1. Пятые, шестые, седьмые и восьмые входы-выходы цифрового модуля 2 приемопередатчика 1 подключены к входам-выходам соответственно аудио интерфейса 39, пользовательского интерфейса 40, интерфейса 41 внешних устройств блока 38 интерфейсов и выносного пульта 42 управления радиостанцией, к абонентскому входу-выходу которого подключен вход-выход шумостойкой гарнитуры 43, девятые входы-выходы цифрового модуля 2 соединены со входами-выходами устройства 44 ввода радиоданных (УВРД).

Цифровой модуль 2 приемопередатчика 1 содержит микропроцессор, контроллер системы реального времени, аудиокодек, модуль ввода-вывода, опциональный модуль коммуникатора и модуль памяти. Основу цифровой части цифрового модуля составляет микропроцессор NVCom. Он обеспечивает аппаратно-программную поддержку функций обработки навигационного сигнала ГЛОНАСС/GPS, процедур цифровой обработки сигналов, ряда коммуникационных процедур (Витерби, турбокодирования, корреляции), функций обработки изображений.

Микропроцессор NVCom обеспечивает функционирование операционной системы реального времени, стека сетевых протоколов, формирование и обработку модулирующих и принимаемых сигналов, криптографическую обработку данных, базового модуля ввода-вывода, а также управление различными модулями и узлами радиостанции.

Блок 3 обработки информации предназначен для преобразования и формирования радиоданных. Блок 3 обработки информации построен на высокопроизводительной интегральной микросхеме FPGA, которая обеспечивает обработку принимаемых и передаваемых данных. В режиме передачи он производит формирование Baseband сигналов, коррекцию пикфактора (при необходимости), а так же адаптивные предыскажения выходного сигнала для линеаризации передающего тракта.

В режиме приема работа блока 3 обработки информации осуществляется в диапазоне метровых волн (MB) и дециметровых волн (ДМВ). При этом в каждом из диапазонов возможен многоканальный прием без ухудшения характеристик приемного тракта. Так же на интегральной микросхеме FPGA реализованы модули линеаризации передающего тракта, модули адаптивной фильтрации, блоки модуляции-демодуляции принимаемых данных, в том числе позволяющие реализовать многоканальный цифровой прием.

Клавиатура 4 приемопередатчика 1 представляет собой плату, на которой размещены набор цифр и кнопок, в том числе кнопки набора цифр от 0 до 9 и кнопки, за которыми закреплены функции, выполняемые радиостанцией и расширяющие ее функциональные возможности, в том числе, такие как установка вызова на ожидание, переадресация вызова, кнопка повторного набора последнего номера и ряд других функций.

Дисплей 5 выполнен в виде жидкокристаллического индикатора, представляющего собой мини дисплей. В качестве такого дисплея может быть использован цветной жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Передающий тракт 6 приемопередатчика 1 радиостанции состоит из цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, формирующего квадратурные сигналы I и Q, фильтров 8 сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора 9, гетеродина 10 передающего тракта 6, блока 11 переключаемых полосовых фильтров, усилителя 12 мощности, блока 13 диапазонных фильтров и направленного ответвителя 14.

Квадратурный модулятор 9 выполнен на базе микросхемы СМХ993 и обеспечивает преобразование сформированных квадратурных сигналов в высокочастотные сигналы.

Гетеродин 10 передающего тракта предназначен для формирования сигнала возбуждения квадратурного модулятора 9 в режиме передачи.

В режиме передачи информационный цифровой сигнал, сформированный в цифровом модуле 2, блоке 3 обработки информации и цифроаналоговом преобразователе 7 через фильтры 8 сигналов квадратур поступает на вход квадратурного модулятора 9, на управляющий вход которого поступает управляющий сигнал передающей частоты с выхода гетеродина 10 передающего тракта. Сформированный высокочастотный сигнал с выхода квадратурного модулятора 9 через блок 11 переключаемых полосовых фильтров поступает на вход усилителя 12 мощности. Усиленный до необходимого уровня высокочастотный сигнал с выхода усилителя 12 мощности через блок 13 диапазонных фильтров, направленный ответвитель 14 и автоматическое согласующее устройство 15 поступает на одну из трех 26, 27 и 28 антенн и излучается ими в эфир.

Блок 11 переключаемых полосовых фильтров выполняет роль коммутатора высокочастотных сигналов с разделением их на отдельные полосы.

Усилитель мощности 12 предназначен для усиления высокочастотных (ВЧ) сигналов, поступающих с выхода блока 11 переключаемых фильтров. Он представляет собой широкополосный усилитель и состоит из малошумящего усилителя, двух каскадов усиления высокочастотного сигнала, выходного каскада, усиливающего сигнал до полной мощности, и схемы защиты.

Блок 13 диапазонных фильтров предназначен для выделения и коммутации высокочастотных сигналов по нескольким диапазонам.

Направленный ответвитель 14 предназначен для обеспечения взаимоувязанной работы передающего 6 и приемного 16 трактов приемопередатчика 1 и для линеаризации работы передающего тракта радиостанции.

Автоматическое согласующее устройство 15 предназначено для автоматического согласования входного (выходного) сопротивления первой 26, второй 27 и третьей 28 антенн с волновым сопротивлением блока 13 диапазонных фильтров и направленного ответвителя 14. В основу работы автоматического согласующего устройства 15 положен принцип компенсации реактивных составляющих входного (выходного) сопротивления антенн и трансформирования ее активного сопротивления заданному значению, например, 50 Ом. При этом сформированные цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 7 квадратурные сигналы через фильтры 8 сигналов квадратур I и G поступают на квадратурный модулятор 7, на выходе которого формируется высокочастотный (ВЧ) сигнал. После предварительной фильтрации, сформированный ВЧ сигнал поступает на вход усилителя мощности 12, усиливается и окончательно отфильтровывается блоком 13 диапазонных фильтров. До поступления на автоматическое согласующее устройство 15 и антенны 26, 27 и 28 выходной сигнал проходит через направленный ответвитель 14, в котором часть мощности передаваемого выходного сигнала ответвляется и используется для линеаризации работы передатчика радиостанции.

Приемный тракт 16 приемопередатчика 1 портативной широкодиапазонной радиостанции состоит из блока 17 диапазонных фильтров, входного аттенюатора 18, малошумящего усилителя (МШУ) 19, блока 20 фильтров сосредоточенной селекции, смесителя 21, гетеродина 22 приемного тракта, усилителя 23 промежуточной частоты (УПЧ), драйвера 24 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с фильтром и аналого-цифрового преобразователя 25.

Функционирование приемного тракта 16 приемопередатчика возможно в двух режимах - с однократным преобразованием частоты при работе в диапазоне частот от 27 до 520 МГц и без преобразования частоты при работе в диапазоне частот от 27 до 65 МГц.

Высокочастотный сигнал, принятый одной из трех антенн (26, 27 и 28) радиостанции, через автоматическое согласующее устройство 15, направленный ответвитель 14 поступает на вход блока 17 диапазонных фильтров. Выделенный блоком 17 диапазонных фильтров высокочастотный сигнал через входной аттенюатор 18 поступает на вход малошумящего усилителя 19, который усиливает принятый сигнал до необходимого уровня и передает его на вход блока 20 фильтров сосредоточенной селекции. С выхода блока 20 отфильтрованный сигнал поступает на вход смесителя 21, на другой вход которого поступает управляющий сигнал с выхода гетеродина 22 приемного тракта 16. В смесителе 21 осуществляется преобразование высокочастотного сигнала в сигнал промежуточной частоты, который подается на вход усилителя 23 промежуточной частоты. С выхода усилителя 23 промежуточной частоты сигнал через драйвер 24 аналого-цифрового преобразователя с фильтром передается на вход аналого-цифрового преобразователя 25, преобразующего поступающие сигналы в цифровую форму. Обработка сигналов управления, опрос клавиатуры 4, формирование необходимых частот и вывод информации на дисплей 5 приемопередатчика 1 происходит под управлением центрального процессора цифрового модуля 2 приемопередатчика портативной радиостанции.

Аналого-цифровой преобразователь 25 осуществляет преобразование усиленного сигнала промежуточной частоты в низкочастотный сигнал, который через блок обработки информации поступает на оконечные устройства ведения радиосвязи, в том числе на выносной пульт 42 управления радиостанцией с подключенной к нему шумостойкой гарнитурой 43.

В качестве первой антенны 26 используется антенна АШ-27/520-Н. Она используется с радиостанцией в диапазоне частот от 27 до 520 МГц. Диаграмма направленности в плоскости перпендикулярной полотну антенны - круговая. Антенна устанавливается на радиостанцию с помощью разъемного соединения. В нижней части антенны расположено согласующее устройство, к которому крепится излучатель (полотно антенны). Антенна излучает сигналы в направлении горизонтали при вертикальном положении антенны.

В качестве второй антенны 27 используется антенна АШ-100/520-ПН. Она обеспечивает работу в диапазоне частот от 100 до 520 МГц в направлении горизонтали при вертикальном положении антенны.

В качестве третьей антенны 28 используется антенна АШ-136/520 МГц. Она предназначена для использования с радиостанцией в диапазоне частот от 136 до 520 МГц. Диаграмма направленности в плоскости перпендикулярной полотну антенны - круговая. Антенна устанавливается на радиостанцию с помощью разъемного соединения. В нижней части антенны расположено согласующее устройство, к которому крепится излучатель (полотно антенны). Антенна излучает сигналы в направлении горизонтали при вертикальном положении антенны.

Модуль навигации 29 ГЛОНАСС/GPS, входящий в состав радиостанции, поддерживает стандарты ГЛОНАСС и GPS. Для приема спутниковых сигналов в модуле навигации 29 реализован приемный радиотракт требуемого диапазона, выполненный на интегральной микросхеме MGA-635T6-TRIG.

В качестве антенны 30 GPS/ГЛОНАСС модуля 29 навигации используется антенна АШ-1550/1650-ПН. Она предназначена для приема сигналов систем ГЛОНАСС/GPS и конструктивно объединена с приемопередатчиком 1 радиостанции.

Портативная широкодиапазонная радиостанция с помощью космических навигационных систем ГЛОНАСС/GPS модуля навигации 29 обеспечивает определение своего местоположения, передачу своих координат, определение скорости движения, автоматически или по запросу. Погрешность определения местоположения не более 25 м по широте и долготе и 40 м по высоте.

Работа модуля навигации 29 ГЛОНАСС/GPS осуществляется следующим образом.

Сигнал, принятый антенной 30, поступает на предварительный полосовой фильтр 31, основная задача которого уменьшить проникновение сигналов передатчика частотного диапазона от 27 до 520 МГц на вход малошумящего усилителя 32 модуля 29 навигации ГЛОНАСС/GPS.

Предварительно отфильтрованный сигнал поступает на малошумящий усилитель 32. Данный усилитель обеспечивает малый коэффициент шума от 0,74 до 1,3 дБ и коэффициент усиления порядка 14 дБ. С выхода малошумящего усилителя 32 усиленный сигнал через разветвитель 33 и полосовые фильтры 34 и 36 поступает на входы соответственно радиомодуля GPS 35 и радиомодуля ГЛОНАСС 37.

Обработка навигационных сигналов в центральном процессоре цифрового модуля 2 производится в аппаратно-реализованных корреляторах. Использование специализированных программных библиотек позволяет обеспечить заданную погрешность определения местоположения не хуже 25 м по широте и долготе и 40 м по высоте. Значения координат текущего местоположения могут периодически выводиться на дисплей радиостанции или передаваться по запросу или периодически, посредством коротких сообщений данных, на другую радиостанцию или базовую станцию сети радиосвязи.

Блок 38 интерфейсов, содержащий аудио интерфейс 39, пользовательский интерфейс 40 и интерфейс 41 внешних устройств, обеспечивает физическое взаимодействие с приборами радиостанции по стыку Ethernet с одновременным обеспечением информационного обмена во всех заданных режимах работы портативной радиостанции.

Блок 38 интерфейсов обеспечивает различные виды сопряжения с внешней оконечной аппаратурой на различных скоростях по стыку С1-ФЛ-БИ, по стыку RS-232, по стыку Ethernet, по абонентскому и телефонному стыкам со станцией АТС.

Аудио интерфейс 39 предназначен для выхода на подсистему звука, выполненную на специализированном аудиокодеке, входящим в состав цифрового модуля 2. При этом обмен данными с аудиокодеком происходит по высокоскоростному интерфейсу MFBSP микропроцессора цифрового модуля 2. Кодирование и декодирование аудиоданных производится вокодером, входящим в состав цифрового модуля 2. Контроллер реального времени выполнен на отдельном процессоре и обеспечивает ведение точного времени и календаря от встроенного независимого источника питания. Данный процессор осуществляет контроль параметров радиостанции (контроль вскрытия), выполняет функции управления и контроля за источниками питания радиостанции, а также опрос клавиатуры радиостанции. Так же данный процессор обеспечивает хранение данных ключей и аутентификации абонентов в оперативной памяти. Данные ключей и аутентификации используются с целью предотвращения возможного несанкционированного считывания ключа оператора с основного процессора.

Пользовательский интерфейс 40 предназначен для обеспечения взаимодействия с абонентами организованных сетей радиосвязи.

Интерфейс 41 внешних устройств радиостанции предназначен для подключения клавиатуры и дисплея, обеспечивающего отображение текстовой, графической и видеоинформации.

Для сопряжения с внешними устройствами портативная радиостанция имеет ряд внешних интерфейсов. Для сопряжения с внешним персональным компьютером (ПК) предусмотрены интерфейсы USB и RS-485.

В состав портативной широкодиапазонной радиостанции входит выносной пульт 42 управления (ПУ) радиостанцией, который служит для управления радиостанцией, когда приемопередатчик радиостанции в собранном виде находится в отдельной упаковке. При подключении пульта управления 42 к радиостанции осуществляется автоматическая блокировка клавиатуры 4 приемопередатчика и отключение экрана (дисплея) приемопередатчика 1. К выносному пульту 42 управления подключаются шумостойкая гарнитура 43 и кабель USB с возможностью подключения к персональному компьютеру.

На выносном пульте управления 42 расположены следующие клавиши: «Тангента», переключатель и «Режим/Вызов». С помощью клавиши «Тангента» осуществляется вызов абонента в голосовом режиме. Переключатель предназначен для регулировки уровня громкости, переключения уровня подавления шума и переключения направлений.

Выбор режима работы портативной радиостанции осуществляется клавишей «Режим/Вызов».

При работе портативной радиостанции в режиме фиксированной частоты (ФЧ) с выносного пульта управления осуществляется тональный вызов абонента. Для этого необходимо, удерживая клавишу «Тангента», нажать клавишу «Режим/Вызов».

В качестве шумостойкой гарнитуры 43 может быть использована гарнитура со средней шумозащитой типа ГВШ-Б-3-13-01.

Устройство 44 ввода радиоданных (УВРД) обеспечивает чтение и запись информации по RS-485 или USB. УВРД предназначено для хранения данных аутентификации абонентов.

Радиоданные, необходимые для работы радиостанции, формируются и подготавливаются в автоматизированном рабочем месте (АРМ), входящем в состав программного обеспечения радиостанции. Подготовленные ключевая информация и радиоданные загружаются затем в радиостанцию.

При работе радиостанции с устройством 44 ввода радиоданных обеспечиваются следующие режимы:

режим работы с радиостанцией по интерфейсу RS-485;

режим работы с персональным компьютером (ПК) по интерфейсу USB;

автономный.

Портативная широкодиапазонная радиостанция обеспечивает:

прием и передачу речи в дуплексном режиме ведения переговоров между двумя абонентами при работе в сети цифровой транкинговой связи TETRA (международный стандарт цифровой транкинговой связи);

прием и передачу речи в симплексном режиме ведения переговоров между несколькими абонентами одновременно (циркулярная связь);

прием и передачу речи в симплексном режиме ведения переговоров между двумя абонентами в режиме TETRA;

файловый обмен в режиме TETRA;

прием сигналов систем спутниковой навигации и обмен навигационной информацией;

передачу текстовых сообщений в реальном масштабе времени в режиме TETRA;

сигнально-кодовую связь в режиме TETRA.

Радиостанция поддерживает следующие режимы работы: фиксированная частота (ФЧ);

псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ);

сканирующий прием;

дежурный прием с запретом выхода на передачу;

прием и передача тонального вызова;

ретрансляция с временным разделением каналов станции (при работе в режиме ТЕТРА, ТЕТРА с ППРЧ);

адресный вызов (АВ), групповой вызов (ГП) и циркулярный вызов (ЦБ) в режиме ТЕТРА;

подавитель шума (ПШ);

дежурный прием;

дежурный прием с экономайзером (с минимальным энергопотреблением).

Основной информацией, необходимой для работы радиостанции в сети TETRA, являются номера абонентов. Каждая радиостанция имеет свой индивидуальный номер, который задается через формирователь радиоданных или вручную.

Радиостанция обеспечивает дополнительные (сервисные) режимы работы:

режим дежурного приема;

световую, звуковую сигнализацию приема вызова, текстовых сообщений, команд, сигнализацию неисправностей, вибросигнализацию;

дежурный канал приема на одной из аварийных частот (сканирующий режим приема);

аварийное стирание данных.

Радиостанция обеспечивает передачу следующих видов информации:

речевой (аналоговой) информации в полосе (300-3400) Гц во всем диапазоне частот в режиме фиксированной частоты;

речевой (преобразованной в цифровую форму) информации на скоростях 1200, 2400 и 4800 бит/с в режиме ТЕТРА и ППРЧ;

данных со скоростью до 7,2 кбит/с в режиме ТЕТРА со средствами криптографической защиты информации;

данных со скоростью 256 кбит/с в режиме ТЕТРА и ППРЧ.

Особенности организации цифровой транкинговой связи ТЕТРА изложены на с. 447-465 в [4].

Радиостанция обеспечивает встречную работу на совпадающих участках частотного диапазона с радиостанциями существующего парка в режиме фиксированной частоты (ФЧ) сигнала.

Работа радиостанции производится следующим образом.

Предлагаемая портативная широкодиапазонная радиостанция обеспечивает организацию и ведение радиосвязи в сетях метрового (MB) и дециметрового (ДМВ) диапазонов, а также ретрансляцию (в автоматическом режиме) сигналов и сообщений. При этом основным режимом организации и поддержания сеансов связи с внешними абонентами в направлениях связи и по составным каналам является автоматический режим, который обеспечивается с использованием разработанного для этой радиостанции программного обеспечения.

Взаимодействие радиостанции и оператора осуществляется посредством клавиатуры, графического дисплея и звуковой сигнализации.

На лицевой панели радиостанции расположены 10 алфавитно-цифровых клавиш от 0 до 9. Кроме этого имеются шесть дополнительных клавиш управления радиостанцией, в том числе «Программные клавиши» для выполнения функций назначения радиостанции. Дополнительные клавиши являются многофункциональными, назначение которых определяется текущим состоянием радиостанции.

Основной информацией, необходимой для работы радиостанции в сети TETRA, являются номера абонентов. Каждая радиостанция имеет свой индивидуальный номер, который задается через формирователь радиоданных или вручную.

Для выбора режима работы радиостанции необходимо на основном экране радиостанции нажать программную клавишу «Направление». Выбор направления осуществляется посредством клавиш навигации или джойстика.

В случае отсутствия связи в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты необходимо включить режим «Навигация» для определения координат радиостанции и синхронизации времени радиостанции с системным временем ГЛОНАСС/GPS.

Для осуществления исходящего вызова необходимо:

для вызова абонента сети TETRA набрать номер вызываемого абонента и далее клавишами выбрать пиктограмму мобильного телефона (вызов в режиме внутренней связи) и нажать клавишу «Поднять трубку»;

для вызова абонента мобильной сети связи или городской сети связи выбрать номер вызываемого абонента в формате базовой сети и соответствующими клавишами выбрать пиктограмму стационарного телефона (вызов через базовую станцию) и нажать клавишу «Поднять трубку». Набор номера вызываемого абонента осуществляется следующими способами:

1) непосредственный ввод номера абонента;

2) выбор номера из телефонной книги радиостанции.

После того как пользователь указал номер вызываемого абонента и нажал клавишу «Поднять трубку», радиостанция переходит в режим установления вызова. На экране дисплея выводится символ вызова и номер вызываемого абонента. Если вызываемый абонент в момент вызова находится в другом соединении или отказывается от соединения, то пользователь услышит сигнал «занято» (серия коротких гудков).

В процессе ожидания ответа вызываемого абонента (в случае, если он в настоящее время не занят в другом соединении) на экране выводится сообщение «Соединение» и пользователь слышит длинные гудки. Если вызываемый абонент принимает соединение, то радиостанция переходит в режим разговора.

В режиме разговора на дисплее (экране) приемопередатчика отображается подсказка «Разговор», выводится символ дуплексного вызова и номер абонента. Если текущий разговор установлен входящим вызовом, то информация об абоненте может не отображаться. Это происходит в том случае, если номер не был определен при установке входящего вызова.

В случае дуплексных вызовов каждый из абонентов, участвующий в соединении, может в любой момент времени как говорить сам, так и слушать второго абонента.

Для работы радиостанции с компьютером необходимо подключить к ней кабель USB. После подключения к компьютеру необходимо перевести радиостанцию в режим ввода радиоданных. Все дальнейшее управление радиостанцией осуществляется с помощью программного обеспечения на компьютере (персональной электронной вычислительной машине). При этом осуществляется формирование и ввод радиоданных, прием/передача SDS сообщений, файловый обмен и работа с АТ-командами.

Результатом функционирования программного обеспечения являются данные, переданные по радиоканалу с одной персональной ЭВМ на другую.

Технический результат от предлагаемой портативной широкодиапазонной радиостанции заключается в расширении функциональных возможностей радиостанции в части обеспечения организации радиоканалов в широком диапазоне частот, передачи по ним данных, телефонных и текстовых сообщений в реальном масштабе времени, обеспечения файлового обмена и электронной почты с повышенной достоверностью передачи информации, с автоматическим установлением соединения и ведения связи, а также в обеспечении расширенного объема предоставляемых услуг связи. При этом диапазон работы предлагаемой портативной радиостанции расширился с 27 до 520 МГц вместо (30-80) МГц по сравнению с прототипом, увеличилось количество образуемых направлений и каналов связи, режимов и видов работы, в том числе работу в нескольких сетях и направлениях, включая сети радиодоступа и прямой радиосвязи, возможность организации ретрансляции передаваемой информации.

Кроме того, в предлагаемой портативной радиостанции повысилась надежность работы станции и улучшилось качество радиосвязи за счет обеспечения возможности автоматической настройки приемного и передающего трактов, ведения постоянного контроля и выбора оптимальных с точки зрения помеховой обстановки рабочих частот.

Достоинством предлагаемой портативной широкодиапазонной радиостанции является также и то, что она обеспечивает требуемые дальности радиосвязи в любое время суток и времени года на частотах, свободных от помех, на стоянке и в движении на среднепересеченной местности.

Источники информации.

1. RU, патент на полезную модель №56085 U1, МПК Н04В 1/38, 2006.

2. Аппаратура подвижной радиосвязи для агропромышленного комплекса: Справочное пособие / И.М. Пышкин, И.И. Дежурный, В.М. Кузьмин и др.; под ред. И.М. Пышкина. - М.: Радио и связь, 1984, с. 24-51.

3. RU, патент №2594180 С1, МПК Н04В 7/26 от 10.08.2016 г. (прототип).

4. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 2 - Радиосвязь, радиовещание, телевидение / Катунин Г.П., Мамчев Г.В., Попантонопуло В.Н., В.П. Шувалов; под ред. Профессора В.П. Шувалова. - Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005.

Claims (1)

1. Портативная широкодиапазонная радиостанция, содержащая приемопередатчик, автоматическое согласующее устройство, первую антенну радиостанции и выносной пульт управления, отличающаяся тем, что в ней приемопередатчик выполнен в виде унифицированного блока, состоящего из цифрового модуля, блока обработки информации, клавиатуры, дисплея, передающего тракта, состоящего из цифроаналогового преобразователя, фильтров сигналов квадратур I и Q, квадратурного модулятора, гетеродина передающего тракта, блока переключаемых полосовых фильтров, усилителя мощности, блока диапазонных фильтров и направленного ответвителя, приемного тракта, состоящего из блока диапазонных фильтров, входного аттенюатора, малошумящего усилителя приемного тракта, блока фильтров сосредоточенной селекции, смесителя, гетеродина приемного тракта, усилителя промежуточной частоты, драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром и аналого-цифрового преобразователя, а в состав радиостанции дополнительно введены вторая и третья антенны радиостанции, модуль навигации ГЛО-HACC/GPS, состоящий из антенны GPS/ГЛОНАСС, предварительного полосового фильтра, малошумящего усилителя модуля навигации ГЛОНАСС/GPS, разветвителя, первого полосового фильтра, радиомодуля GPS, второго полосового фильтра и радиомодуля ГЛОНАСС, блок интерфейсов, включающий в себя аудиоинтерфейс, пользовательский интерфейс и интерфейс внешних устройств, шумостойкая гарнитура и устройство ввода радиоданных, при этом первые входы-выходы цифрового модуля соединены с первыми входами-выходами блока обработки информации, вторые и третьи входы-выходы цифрового модуля подключены ко входам-выходам соответственно клавиатуры и дисплея, вторые входы-выходы блока обработки информации соединены со входами-выходами цифроаналогового преобразователя передающего тракта, выход которого соединен со входом фильтров сигналов квадратур I и Q, выход которых соединен со входом квадратурного модулятора, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина передающего тракта, выход квадратурного модулятора соединен со входом блока переключаемых полосовых фильтров, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого соединен со входом блока диапазонных фильтров, выход которого соединен со входом направленного ответвителя, вход-выход которого соединен со входом-выходом автоматического согласующего устройства, выход направленного ответвителя соединен с высокочастотным входом блока диапазонных фильтров приемного тракта приемопередатчика, высокочастотный выход которого соединен со входом входного аттенюатора, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя приемного тракта, выход которого соединен со входом блока фильтров сосредоточенной селекции, выход которого соединен со входом смесителя, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом гетеродина приемного тракта, выход смесителя соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом драйвера аналого-цифрового преобразователя с фильтром, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), входы-выходы которого соединены с четвертыми входами-выходами цифрового модуля; первые, вторые и третьи высокочастотные входы-выходы автоматического согласующего устройства подключены к высокочастотным входам-выходам соответственно первой, второй и третьей антенн радиостанции; высокочастотный вход-выход антенны GPS/ГЛОНАСС модуля навигации ГЛОНАСС/GPS соединен с высокочастотным входом-выходом предварительного полосового фильтра, выход которого соединен со входом малошумящего усилителя модуля навигации ГЛОНАСС/GPS, выход которого соединен со входом разветвителя, первый выход которого соединен со входом первого полосового фильтра, выход которого соединен со входом радиомодуля GPS, выход которого соединен с первым входом цифрового модуля, второй выход разветвителя соединен со входом второго полосового фильтра, выход которого соединен со входом радиомодуля ГЛОНАСС, выход которого соединен со вторым входом цифрового модуля; пятые, шестые, седьмые и восьмые входы-выходы цифрового модуля подключены ко входам-выходам соответственно аудиоинтерфейса, пользовательского интерфейса, интерфейса внешних устройств и выносного пульта управления радиостанцией, к абонентскому входу-выходу которого подключен вход-выход шумостойкой гарнитуры, девятые входы-выходы цифрового модуля соединены со входами-выходами устройства ввода радиоданных (УВРД).

Images