Основные разделы

Проект базового блока радиотелефона

В настоящее время широкое распространение получили различные виды беспроводной связи: сотовая, транковая, связь посредством радиостанций и т.п. В их ряду важное место занимает радиотелефонная связь. Существуют различные модели радиотелефонов, выпускаемые фирмами SANYO, SENAO, PANASONIC и др., которые различаются по частотному диапазону, мощности излучения, чувствительности приемника и т.п. Радиус действия радиотелефона зависит от многих факторов: мощности излучения, чувствительности, типа применяемой антенны и высоты ее установки. Также сильно влияет зашумленность эфира, рельеф местности и характер застройки при работе радиотелефона в городе.

Практика показывает, что при применении соответствующих мер, реально получить дальность действия порядка 10-20 км в городе, а при использовании направленной антенны существенно повысить ее.

Так как условия распространения радиоволн сильно зависят от частоты излучаемого сигнала, то из радиотелефонов диапазонов 30, 300 и 900 МГц для достижения большого радиуса действия следует использовать вторые. Возможно также использование СВ - диапазона 27 МГц, но здесь придется смириться с большим уровнем помех, так как это диапазон общего пользования.

Нельзя не отметить довольно актуальную в настоящее время тему, посвященную связи с различного рода подвижными объектами, например, с автомобилем. На сегодняшний день для этого во многих случаях используют радиостанции. Однако это средство связи не лишено недостатков: при использовании радиостанции осуществляется симплексная связь, что само по себе несколько неудобно, так как невозможно одновременно передавать и получать необходимую информацию. Этого недостатка лишена телефонная связь, при которой осуществляется дуплексный режим передачи и получения сообщения.

Появление на рынке радиотелефонов позволяет разрешить это противоречие.

Стоимость радиостанции несколько превышает стоимость бытового радиотелефона, что наводит на мысль о попытке создания если не более дешевой связи, то о возможности создания более выгодной по соотношению возможности/цена связи. Такую связь можно построить на основе бытового радиотелефона путем добавления к нему двух блоков. Построенная таким образом система связи позволит существенно улучшить показатель возможности/цена, а также удобство пользования.

Итак, перед нами поставлена задача разработать приемное устройство системы связи с подвижными объектами. Это устройство представляет собой по сути дела составную часть связного комплекса, предназначенного для увеличения радиуса действия обычного радиотелефона. Другое название проектируемого устройства - базовый блок. В состав комплекса входит также и блок подвижного объекта, устанавливаемый на самом каком-либо подвижном объекте, например в автомобиле. Базовый блок устанавливается непосредственно в близости от телефонного аппарата. Именно эти два блока и обеспечивают увеличение дальности действия бытового радиотелефона.

Отметим, что бытовой радиотелефон состоит из двух основных частей: трубки телефонного аппарата (или просто трубки) и самого телефонного аппарата, называемого также базой. Эти две части «связаны» между собой по радиоканалу с помощью двух частот. Посредством этого и осуществляется дуплексная связь. Такие радиотелефоны в настоящее время получили весьма широкое распространение и все чаще и чаще пользуются спросом у покупателей. В связи с чем российский рынок буквально заполнен различными моделями радиотелефонов, подавляющее большинство из которых изготовлено за рубежом. Эксплуатация таких радиотелефонов в России зачастую оказывается неблагоприятной, так как иногда возникают помехи приему телевизионных и (или) радиовещательных передач. Это происходит вследствие исторически сложившихся отличий в распределении занятости частотных диапазонов по стандартам разных стран. Например, диапазон 46-50 МГц в одной из азиатских стран используется для радиотелефонной связи, а в России этот диапазон частично пересекается с диапазоном работы первого телевизионного канала, который располагается в пределах 48,5 - 56,5 МГц.

Вниманию владельцев такого рода радиотелефонов предлагается следующая его модернизация: частоты несущих, мешающих приему полезных передач, переносятся в СВ-диапазон (Си - Би - диапазон), специально выделенный для работы гражданских связных средств (преимущественно радиостанций). В этом диапазоне разрешается излучать сигнал мощностью до 10 Вт, что позволит увеличить дальность действия радиотелефона в черте города до 10 - 15 км, а также исключить помехи при приеме полезных сигналов.

Схема работы комплекса представлена на рисунке 1.1.

Система работает следующим образом. Сигнал с базы по кабелю на частоте 46,730 МГц поступает в базовый блок, где после его усиления он излучается антенной в пространство и принимается непосредственно трубкой. Ответный сигнал с трубки на частоте 49,120 МГц подается на блок подвижного объекта, который не только осуществляет перенос спектра полезного сигнала с этой частоты на частоту 27,015 МГц, но и после усиления излучает антенной обратно. Этот излученный сигнал принимается базовым блоком, который осуществляет обратный перенос спектра полезного сигнала с частоты 27,015 МГц на частоту 49,120 МГц, а затем по кабелю подает его на вход базы. Видно, что частично «избавляясь» от сигнала на частоте 49,120 МГц мы исключаем помехи приему первого телевизионного канала. Разберем вопрос относительно сигнала с трубки на той же частоте. Во-первых, он маломощный. Во-вторых, при нахождении трубки и блока подвижного объекта в салоне автомобиля, осуществляется своего рода «экранировка» излучаемого трубкой сигнала, что уменьшает его мощность за габаритами автомобиля (вне салона транспорта). А в-третьих, при движении транспорта, создаваемая помеха будет столь незначительной по отношению к полезному сигналу, что на качество приема полезного сигнала она практически не повлияет.

Из описания работы системы стало ясно, что базовый блок состоит как бы из двух независимых частей: приемной и передающей, поэтому можно все расчеты производить отдельно для каждой из частей.

Рисунок 1.1 - Схема работы связного комплекса

Отметим также тот факт, что в исходную задачу работы входила разработка именно приемного устройства системы связи с подвижными объектами, так что производить полный расчет принципиальной схемы передающей части мы не будем, тем более, что расчет передающей части будет состоять из однотипных вычислений (расчет усилительных каскадов). Поэтому при выполнении проекта для передатчика произведем расчет только выходного каскада и выходной колебательной системы.

Введем и обоснуем некоторые недостающие параметры для проектирования устройства.

Так как устройство будет работать в СВ-диапазоне, то избирательность по зеркальному каналу желательно иметь довольно большой. Выберем ее равной

В нашем случае отсутствуют жесткие требования к сигналу, по сравнению с радиовещательными приемниками, поэтому неравномерность амплитудно-частотной характеристики примем равной

Так как в качестве информационного сигнала выступает телефонный, то, согласно ГОСТ, модулирующие частоты занимают полосу от до .

Если отношение сигнал/помеха на входе приемника , то применение ЧМ дает выигрыш в отношении сигнал/помеха на входе приемника в раз при синусоидальной, в раз при флуктуационной и в раз при импульсной помехе, где - индекс модуляции. Чтобы оценить этот выигрыш вычислим индекс модуляции по формуле

где - максимальная частотная девиация;

- максимальная частота спектра принимаемого сообщения.

Так как , а согласно техническому заданию (ТЗ) , то получим, что

Указанный в ТЗ динамический диапазон входных сигналов говорит о том, что приемное устройство должно обеспечить нормальную работу при изменениях входного сигнала в 1000 раз по напряжению и более.

Избирательность по соседнему каналу при расстройке должна быть согласно ТЗ не менее минус 35 дБ, но совершенно очевидно, что чем выше, тем лучше, поэтому по возможности постараемся улучшить избирательность по соседнему каналу.

Избирательность по каналу прямого прохождения также должна быть сравнительно высокой величиной, поэтому зададимся величиной равной .

Указанные в ТЗ используемые рабочие частоты, а также требование обеспечения заданной мощности передающей части, позволяют использовать в качестве активных элементов передатчика транзисторы, так как максимальная выходная мощность получаемая с одного транзистора в настоящее время может достигать 250 Вт.

Уровень внеполосного излучения, указанный в ТЗ, составляет минус . Для его достижения в качестве выходной колебательной системы необходимо применить двойной П-контур.

Проектируемое устройство будем разрабатывать на базе наиболее многофункциональных интегральных микросхем (ИМС) для обеспечения наименьших размеров, что в настоящее время является весьма актуальным вопросом.

Таким образом, мы обладаем всеми необходимыми данными на первоначальном этапе для проектирования заданного устройства, а, следовательно, можно начинать непосредственно само проектирование.

Прочитайте еще и эти статьи:

Измерительный преобразователь для датчика температуры
Современная информационно-измерительная техника располагает средствами измерения около двухсот различных физических величин - электрических, магнитных, тепловых, акустических, механических и др. Подавляющее большинство этих величин в процессе и ...

Общие сведения об анероидно-мембранных приборах и схемах управления
полет скорость высота индикатор «От технического состояния и надежности аэрометрических приборов и системы воздушных давлений (СВД) зависит безопасность полетов и качество выполнения задач полета. Очень большое число аварий и катастроф ВС в истори ...