ПТСМС / Tema_14

Тема 14. Оборудование систем связи. Устройство радиостанций

В системах профессиональной радиосвязи используется следующее основное оборудование:

−портативные (носимые) радиостанции;

−автомобильные (возимые) радиостанции;

−стационарные радиостанции;

−ретрансляторы.

Портативные (носимые) радиостанции (рис. 14.1) предназначены для индивидуального пользования. Мощность излучения таких радиостанций составляет 0,5 – 6 Вт. Каждая модель портативной радиостанции выпускается в нескольких модификациях: без клавиатуры, с полной клавиатурой или с усеченной клавиатурой. Вес радиостанций 0,3–0,6 кг.

Питаются портативные радиостанции от встроенного аккумулятора. Обычно это никель-кадмиевые (NiCd), никель-металл-гидридные (NiMH) или литий-ионовые (Li-Ion) аккумуляторы емкостью 600–1700 мАч.

Рис. 14.1. Носимые радиостанции Vertex

Автомобильные радиостанции (рис.14.2) предназначены для постоянной установки в автомобиле и питаются от бортовой сети +12 В (до 13,8 В). Они нагружены на автомобильную антенну, закрепленную на корпусе автомобиля. Каждая модель автомобильной радиостанции выпускается в нескольких модификациях, различающихся числом каналов, излучаемой мощностью, без клавиатуры или с клавиатурой на передней панели и др. Выходная мощность радиостанций составляет 10–60 Вт, вес

3–5 кг.

Рис. 14.2. Автомобильная радиостанция ICOM IC-F110

Стационарные радиостанции (рис. 14.3) предназначены для постоянной установки в помещении и питаются от сети переменного тока 220 В. Как правило, они выполняют роль центральной диспетчерской, когда ретранслятор не используется, или абонентской стационарной станции при использовании ретранслятора.

Вес радиостанции с блоком питания составляет 5–9 кг при выходной мощности передатчика 25–60 Вт. Радиостанция нагружается на базовую антенну, установленную на крыше здания.

Рис. 14.3. Стационарная радиостанция ГРАНИТ

Ретранслятор (репитер) – это приемо-передающая радиостанция, которая осуществляет передачу на второй радиочастоте сообщения, принятого на первой радиочастоте. Вес репитера с блоком питания 8–15 кг, выходная мощность передатчика 25–60 Вт. Питание ретранслятора осуществляется от встроенного блока питания, который в свою очередь запитан от сети переменного тока 220 В. Ретранслятор нагружен либо на одну базовую антенну с применением дуплексного фильтра, либо на две базовые антенны, причем первая настроена на приемную радиочастоту, а вторая – на передающую.

Рис. 14.4. Ретранслятор Vertex VXR-7000

Устройство радиостанций

Современная полудуплексная радиостанция содержит приемную часть, передающую часть, совместно (поочередно) используемые узлы и управляющий процессор (процессоры). На рис. 14.5 приведена типичная блок-схема такой радиостанции.

Вприемную часть радиостанции входят полосовой фильтр ПФ, усилитель высокой частоты УВЧ, первый смеситель СМ1, усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1, второй смеситель СМ2, кварцевый генератор (гетеродин) КГ, усилитель второй промежуточной частоты УПЧ2, детектор (демодулятор) Д, ключ шумоподавителя КШ, усилитель низкой частоты УНЧ и громкоговоритель Гр.

Впередающую часть входят микрофон, модуляционный усилитель (усилитель модулирующего низкочастотного сигнала), модулятор М, усилитель мощности радиочастоты УМРЧ.

Рис. 14.5. Блок-схема полудуплексной радиостанции

Совместно используемые блоки – это синтезатор частот (перестраиваемый гетеродин и кварцевый генератор), антенный коммутатор АК, антенна А, блок питания БП и аккумуляторная батарея. Управляет работой радиостанции микропроцессор МП, к которому подключены органы управления.

Приемник радиостанции собран по супергетеродинной схеме с

двойным преобразованием частоты. Такая схема приемника выбрана, чтобы обеспечить высокое устойчивое усиление (т. е. более высокую чувствительность приемника), а также, чтобы обеспечить эффективное подавление побочных каналов приема.

Полосовой фильтр ПФ на входе приемника обеспечивает предварительную селекцию принятых сигналов, усилитель высокой частоты УВЧ обеспечивает сравнительно небольшое усиление сигнала на несущей частоте fВХ с целью увеличения отношения сигнал/шум на входе первого смесителя СМ, который смешивает сигнал с частотой синтезатора fГ1. Задача синтезатора СЧ в режиме приема – выдать на первый смеситель частоту, значение которой должно отличаться от частоты принимаемого сигнала строго на величину первой промежуточной частоты fПР1. Полученный на выходе первого смесителя сигнал первой промежуточной частоты fПР1 фильтруется и усиливается в усилителе первой промежуточной частоты УПЧ 1, затем во втором смесителе СМ2 смешивается с частотой кварцевого гетеродина fГ2, частота которого отличается от значения первой промежуточной частоты на величину второй промежуточной частоты fПР2. Полученный на входе второго смесителя СМ2 сигнал второй промежуточной частоты фильтруется и усиливается в усилителе второй промежуточной частоты УПЧ2 и далее поступает на демодулятор ДМ, функции которого в профессиональных радиостанциях выполняет частотный детектор. Частотно-модулированный сигнал представляет собой несущую, частота которой в небольших пределах меняется по закону изменения звукового сигнала, отделить этот звуковой сигнал от радиосигнала – задача, которую и решает частотный детектор. Затем полученный звуковой сигнал поступает на ключ шумоподавителя. Если этот ключ включен, сигнал поступает на усилитель низкой частоты УНЧ и излучается громкоговорителем.

Впередающей части радиостанции сигнал микрофона усиливается модуляционным усилителем и подается на частотный модулятор М, который модулирует частоту, поступающую с синтезатора. Синтезатор

вырабатывает в режиме передачи сигнал с частотой fВЫХ, на которой должен работать передатчик радиостанции. Сигнал с выхода модулятора подается на усилитель мощности радиочастоты УМРЧ и затем на антенный коммутатор АК. Задача антенного коммутатора – подключать антенну в режиме передачи к выходу усилителя мощности радиочастоты, а

врежиме приема – к входу полосового фильтра приемника. С коммутатора сигнал поступает в антенну.

Всовременной радиостанции всеми процессами управляет микропроцессор, обычно выполняющий следующие функции:

−управление синтезатором частот;

−управление узлами радиостанции в зависимости от режима работы;

−управление ключом шумоподавителя;

−формирование модулирующих сигналов;

−управление специальными режимами.

Дуплексные радиостанции в профессиональной радиосвязи используются, прежде всего, в качестве ретрансляторов. В такой станции одновременно должны работать приемник и передатчик. Поэтому блоксхема дуплексной радиостанции (рис. 14.6) несколько отличается от блоксхемы полудуплексной радиостанции.

Рис. 14.6. Блок-схема дуплексной радиостанции

По сравнению с блок-схемой полудуплексной радиостанции дуплексная радиостанция не содержит антенный коммутатор, т. к. прием и передача сигнала происходят одновременно, и антенну не нужно переключать. Новую схему дополняют два блока. Это дуплексный фильтр ДФ и второй синтезатор частоты.

Параметры радиостанций

К общим параметрам радиостанций относятся:

−рабочий диапазон частот – определяет область допустимых значений частот, которые могут быть запрограммированы по каналам радиостанций;

−число каналов – определяет число заданных при программировании полудуплексных каналов, которые может выбирать пользователь (от 1 до 128 и более),

−канальный разнос – расстояние по частоте между соседними каналами (обычно 12.5, 20, 25, или 30 кГц);

−величина девиации частоты – определяет отклонение частоты от

основного значения частоты канала при частотной модуляции, связана с канальным разносом (обычно 3 кГц при разносе 12.5 кГц и 5 кГц при разносе 20, 25 и 30 кГц);

−напряжение питания – определяется, в основном, мощностью используемого передатчика;

−потребляемый ток – определяется, в основном, мощностью используемого передатчика;

−продолжительность работы от аккумуляторной батареи (для портативной радиостанции) – обычно не менее 8 часов при соотношении режимов прием/передача 10/1;

−габариты и вес;

−волновое сопротивление антенного разъема;

−наличие систем шумоподавления и индивидуального вызова;

−рабочий диапазон температур – указывает на возможность использования радиостанции в определенных климатических условиях.

К основным техническим характеристикам передатчика относятся:

−выходная мощность – величина высокочастотной мощности в ваттах, измеренная на антенном гнезде радиостанции при номинальном напряжении питания и номинальном сопротивлении нагрузки;

−стабильность частоты передатчика – характеризует максимально допустимый уход частоты передатчика в процентах при изменении температуры и напряжения питания в допустимых пределах, а также с течением времени (±0.00025–0.0005%);

−уровень внеполосных излучений – величина отношения излучений за пределами рабочей полосы к основному излучаемому сигналу (55–65 дБ).

К основным техническим характеристикам приемника относятся:

−чувствительность – минимальная величина входного сигнала, который необходимо подать на антенный вход, чтобы на выходе приемника отношение сигнал/шум составило заданную величину (обычно 12 дБ по мощности, или 20 дБ по напряжению). Чувствительность обычно измеряется в микровольтах (0.15–1.0 мкВ);

−избирательность – характеризует величину подавления мешающих сигналов на соседних и побочных каналах (65–85 дБ);

−стабильность частоты настройки – измеряется в процентах аналогично стабильности частоты передатчика;

−выходная мощность по звуковой частоте – обычно находится в пределах 0.25–5 Вт.

Большинство параметров и функций радиостанций программируется

сперсонального компьютера (рис. 14.7).

Рис. 14.7. Вид программы программирования радиостанций

Motorola GM 350