27.2. Радиопередатчик сотовой системы радиосвязи

Принцип построения системы сотовой радиосвязи. Данная система обеспечивает радиотелефонную связь с подвижными объектами, перемещающимися на определенной территории в пределах, например, 100x100 км. При взаимодействии сотовой системы с глобальными системами радиосвязи - космическими и кабельными - обеспечивается возможность связи абонента практически с любым географическим районом на Земном шаре.

Название «сотовая» система получила потому, что вся зона обслуживания разбивается на сравнительно небольшие площадки, называемые сотами. В каждой соте устанавливается своя базовая станция, связанная с центральным узлом связи по радиоканалу или кабелю (рис. 27.3). Связь внутри системы обеспечивается следующим образом: абонент обращается к базовой станции той соты, в которой он в данный момент находится, и та в свою очередь через центральный узел связи с помощью другой базовой станции соединяет его с вызываемым абонентом, находящимся в любой другой соте данной системы. Таким образом, связь между абонентами устанавливается по цепочке: абонент А - базовая станция X - центральный узел связи - базовая станция Y- абонент В (рис. 27.3).

Рис. 27.3

Все соединения устанавливаются в автоматическом режиме под управлением центрального и базового компьютеров. Сотовая система позволяет экономно расходовать частотный ресурс, поскольку одни и те же частоты могут использоваться в разных сотах, только не соприкасающихся друг с другом. Пример такого распределения трех частот между базовыми станциями приведен на рис. 27.4.

Рис. 27.4

Разработано и внедрено несколько стандартов организации сотовой радиосвязи. Один из них - NMT-450 - используется в диапазоне частот 450 МГц для передачи аналоговых сообщений, другой - GSM - применяется в диапазонах частот 900 и 1800 МГц для передачи цифровых сообщений. Абонентский радиопередатчик сотовой системы радиосвязи аналогового типа. Структурная схема такого радиопередатчика, входящего в состав абонентской радиостанции, приведена на рис. 27.5.

Рис. 27.5

На схеме приняты следующие обозначения: УЗЧ - усилитель звуковой частоты, ГП - генератор промежуточной частоты (90 МГц), ФМ - фазовый модулятор, См - смеситель, ПФ - полосовой фильтр, УМ - усилитель мощности СВЧ сигнала (450 МГц), РМ - регулятор мощности. В схеме фазовая модуляция производится на промежуточной частоте (90 МГц). После смешения с частотой синтезатора и фильтрации сигнал основной частоты (450 МГц) усиливается по мощности. В радиостанции для обеспечения дуплексного режим работы, т.е. одновременной передачи и приема сообщений, передатчик и приемник имеют разные частоты. Передатчик полностью выполняется на микросхемах, и поэтому он имеет весьма малые размеры. Абонентский передатчик сотовой системы радиосвязи цифрового типа. Структурная схема такого передатчика, входящего в состав абонентской радиостанции и выполняемого на микросхемах, приведена на рис. 27.6. На схеме обозначено: УЗЧ - усилитель звуковой частоты, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, ГП - генератор промежуточной частоты, ФМ - фазовый модулятор, См - смеситель, ПФ - полосовой фильтр, УМ - усилитель мощности СВЧ сигнала (900 МГц), РМ - регулятор мощности. Радиопередатчик работает следующим образом. С помощью АЦП речевой сигнал преобразуется в цифровой двоичный сигнал, проходит обработку в микропроцессоре и поступает на фазовый модулятор.

Рис. 27.6

После смешения с частотой синтезатора и фильтрации сигнал основной частоты (900 МГц) усиливается по мощности, величина которой автоматически регулируется в зависимости от расстояния до базовой станции. Выбор частоты также осуществляется в автоматическом режиме по команде с базовой радиостанции, предоставляющей абоненту свободный канал. Как и в предыдущем случае, передатчик полностью выполняется на микросхемах, и поэтому он имеет весьма малые размеры.

Выводы по главе

1. При составлении структурной схемы СВЧ передатчика следует руководствоваться следующими правилами:

– между приборами необходимо включать ферритовые однонаправленные устройства (вентили и циркуляторы) для обеспечения электрической устойчивости;

– выходной сигнал передатчика надо пропустить через полосовой фильтр с целью уменьшения побочных излучений и доведения их до требуемой нормы;

– с помощью устройств автоматического регулирования необходимо стабилизировать основные параметры радиопередатчика;

– непрерывно контролировать режимы работы всех каскадов и в первую очередь выходную мощность радиопередатчика;

– необходимо предусмотреть электронную защиту, снимающую напряжения питания с передатчика при нарушении нормального режима эксплуатации электронных приборов или возникновении любых внештатных ситуаций;

– рекомендуется применять систему принудительного охлаждения для соблюдения температурного режима работы электровакуумных приборов;

– все высоковольтные цепи должны быть выполнены с соблюдением норм по технике безопасности;

– передатчик в целом должен быть экранирован для соблюдения норм по СВЧ излучениям.

Вопросы для самоконтроля:

1. Почему радиолокационные передатчики работают в СВЧ диапазоне и имеют узкую диаграмму направленности?

2. Какие СВЧ электровакуумные приборы используются в радиолокационных передатчиках повышенной мощности?

3. Зачем в СВЧ передатчиках - вентили и циркуляторы?

4. В чем преимущества радиолокационных передатчиков, использующих ФАР?

5. По какому принципу строится сотовая система радиосвязи? Как распределяются в ней частоты?

6. Какие функции выполняет микропроцессор в носимом передатчике?

Методические рекомендации.

Изучив материал главы, ответьте на вопросы. При возникновении трудностей обратитесь к материалам для закрепления знаний в конце пособия. Для углубленного изучения воспользуйтесь литературой: основной: 16 – 17; дополнительной: 4 - 6 и повторите основные определения, приведенные в конце пособия.