РАДИОУДЛИНИТЕЛЬ ДЛЯ ГОРОДА
О.СИДОРОВ, г.Минск.
Несмотря на развивающуюся сеть мобильной сотовой связи, проблема личной телефонной связи стоит достаточно остро. Эту проблему можно частично решить путем использования радиоудлинителя. Однако все имеющиеся на рынке модели импортных радиотелефонов дальней связи обладают рядом существенных недостатков. Первая группа носимых телефонов (таких как "SENAO-258", "HARWEST-3,4,5", "PAPIERUS"), помимо неразрешенного частотного диапазона, обладает малым радиусом действия. Другая группа, более мощная ("SENAO-868", "REXON RD-308"), хоть и обеспечивает приемлемый радиус устойчивой связи, но емкости аккумуляторов хватает максимум на 1 час непрерывной работы на передачу. Помимо этого, аппараты данной категории обладают значительными габаритами и весом, а также небезопасны для здоровья. При использовании данных радиотелефонов в автомобиле возникает еще одна проблема - из-за высокой частоты несущей, в условиях города при скорости свыше 40 км/ч возникают настолько сильные помехи от взаимного подавления отраженных сигналов, что понять что-либо на среднем и значительном удалении от базового блока становится практически невозможно. Кроме того, все эти группы носимых радиоудлинителей уверенно функционируют лишь на улице. Стоит зайти в помещение, данные аппараты работают только возле окна, да и то при условии, что оконный проем выходит в сторону базовой антенны. Особенно ощутимо вышеперечисленные недостатки проявляются в условиях крупного города с интенсивной железобетонной застройкой. Качество связи высокочастотных аппаратов сильно зависит и от рельефа местности. Исходя из всего сказанного, оптимальным вариантом радиоудлинителя для крупного города является низкочастотная система (для уменьшения фединга при движении).
Автором разработан автомобильный радиоудлинитель, работающий на частотах 30 и 39 МГц, официально разрешенных для радиотелефонной связи в РФ. Регистрация подобной системы в Российской Федерации не представляет никаких сложностей. Практически неограниченное время разговора обеспечивается за счет питания основного блока от аккумулятора автомобиля. Дальность устойчивой связи при мощности усилителей 10 Вт находится в пределах 25...40 км.
Основой системы является радиотелефон "PANASONIC KX-TC-418 RU". Эта модель обладает оптимальным алгоритмом работы, хорошими параметрами радиочастотных трактов и удобными функциями (набор номера на базе, память на 10 номеров, интерком, удержание линии и др.). Для исключения помех от квартирных телефонов, в базу и трубку телефона монтируются процессоры сдвига частоты, расширяющие частотную сетку телефона до 60 каналов (6 сеток по 10 каналов). К трубке "PANASONIC-418" подключается также PIC-контроллер интерфейса и эмулятор телефонной линии, сопрягающие трубку радиоудлинителя с базой выносного телефона на 900 МГц, что позволяет удаляться от автомобиля на расстояние до 400 м. Конструкция автомобильной части радиоудлинителя позволяет пользоваться как выносной трубкой, так и трубкой "PANASONIC-418", которая подключается четырехпроводным кабелем к усилителю.
Автомобильной двухрезонансной антенной служит переделанная антенна от СВ-радиостанции длиной около 1,3 м. В "PANASONIC-418" использован принцип плавающих кодов, программирование и смена которых происходит при каждом соприкосновении контактов зарядки трубки и базы. В радиоудлинителе используются литиевые элементы поддержки памяти, позволяющие базе и автомобильной части находиться без питания длительное время (до 1 года) без потери памяти кодов и телефонных номеров. Базовый блок состоит из собственно базы радиотелефона, блока питания и усилителя с выходным сопротивлением 75 Ом, что позволяет использовать относительно недорогой фидер. Длина кабеля не критична (на частотах несущих потери малы) и реально может достигать 100 м. Используемая базовая двухрезонансная антенна настроена также под 75 Ом. Настройка антенн на два резонанса обязательна.
Puc.1
Структурная схема радиоудлинителя приведена на рис.1 - автомобильная часть и рис.2 - базовый блок. Формирование несущей и сигнала гетеродина происходит в специализированной ИМС приемника и двухканального синтезатора частот, причем ВЧ-сигнал гетеродина формируется целиком в ИМС, а для получения ВЧ-сигнала передачи в ИМС задействованы только ПС, ДПКД и делитель опорной частоты. ГУН передатчика выполнен отдельно, и на него непосредственно заводятся звуковой сигнал с компандера и сигнал кодов вхождения в связь с процессора телефона (CPU). ИМС приемника содержит в себе все каскады супергетеродина с двумя преобразованиями частоты, кроме входного УВЧ, выполненного на полевом транзисторе - для обеспечения большого динамического диапазона по входу. Эта ИМС содержит также формирователь кодовых посылок, которыми обмениваются база и трубка при включении, выключении и наборе номера абонента. Шумоподавитель приемника выполнен в корпусе этой же микросхемы и имеет выход на CPU. Шумоподавитель в трубке не используется, а в базовом блоке обеспечивает сброс устройства через 1 минуту после пропадания сигнала в приемном тракте.
Puc.2
Дуплексный фильтр (ДФ) трубки выполнен на дискретных LC-контурах, конструктивно объединенных в одном малогабаритном корпусе. Базовый ДФ конструктивно рассредоточен по печатной плате, и каждый элемент ДФ имеет собственный экран.
Высокое качество звука и повышенное соотношение с/ш обеспечиваются за счет применения компандера, производящего обработку звуковых сигналов телефона. Компандер также содержит в своем составе и микрофонный усилитель.
Работу всех устройств телефона контролирует CPU. Он обеспечивает формирование выдаваемых в эфир кодов обмена и обработку принятой информации, управляет компандером и шумоподавителем приемника, а также формирует коды частот несущей передачи и гетеродина приемника. Для передачи на синтезатор кодов частоты используется стандартная трехпроводная шина обмена данными между ИМС типа И2С. В описываемом радиоудлинителе эти цепи разрываются, и в их разрыв встраивается процессор сдвига частотной сетки, выполненный на Р1С-16С622-20Р1. CPU задает также и алгоритм работы телефона при поиске свободных каналов и вхождении в связь. Алгоритм поиска частотных каналов следующий:
1. При нажатии на кнопку "TALK" происходит передача кодов включения в эфир на частотном канале предыдущего сеанса связи.
2. Ожидается ответ от базы.
3. Если ответ получен, происходит передача подтверждения приема, и трубка входит в связь с базой.
4. Если ответа нет, происходит передача еще одного пакета кодов на псевдослучайной частоте из 10 возможных каналов, и происходит повтор пп.2 и 3.
5. Если связь не установлена, передача посылок прекращается.
6. При последующем нажатии на "TALK" происходит повтор пп.1, 2 и 3
7. Если связь не установлена, происходит обмен уже на другом псевдослучайном канале, но не на канале, на котором производилась попытка связи в п.4.
В это время база постоянно прослушивает поочередно все 10 каналов связи. Таким образом, происходит выбор свободного канала по псевдослучайному закону, причем каналы вызова и разговорные каналы совпадают.
Программирование связных кодов происходит по специальной шине в базе и трубке без излучения кодов в эфир. Смена кодов включения происходит по случайному закону при каждом соприкосновении зарядных контактов на трубке и базе. Все эти факторы обеспечивают достаточную защиту от несанкционированного подключения к системе.
К матрице клавиатуры может подсоединяться PIC-контроллер интерфейса (PIC 16C54B), который совместно с эмулятором телефонной линии позволяет подключать к радиоудлинителю какой-либо телефон для обеспечения мобильности относительно автомобильного блока. Автомобильный блок может быть установлен как в автомашине, так и в коттедже или на даче (при наличии стабилизированного БП 12,6 В/3 А и внешней двухрезонансной антенны).
Трубка "PANASONIC-418" соединяется с усилителем двумя тонкими экранированными проводниками (рис.2). Усилитель содержит собственно усилитель мощности (УМ), фильтр нижних частот (ФНЧ) и дуплексор (ДП). Усилитель принимаемого сигнала отсутствует ввиду достаточной чувствительности самого РТ "PANASONIC-418" и малых потерь в ДП и кабеле. УМ обеспечивает Рвых=10 Вт при Рвх=10 мВт и работает в классе "С" с высоким КПД. ФНЧ представляет собой обычный двухзвенный П-фильтр и служит для подавления высших гармоник и согласования сопротивлений УМ и ДП. ДП выполнен на дискретных элементах и подавляет частоту передачи в приемной ветви тракта не менее 50 дБ, что, с учетом наличия дуплексора в самом "PANASONIC-418", вполне достаточно. ДП в усилителе также предотвращает проникновение в выходной каскад УМ посторонних сигналов из антенны и образование паразитных комбинационных частот, лежащих в полосе приема. Схема защиты выходного каскада от высокого КСВ не вводилась ввиду наличия более чем двукратного запаса усилителя по мощности. Следует обратить внимание на то, что ФНЧ и ДП базового усилителя настроены на 75 Ом, а автомобильного - на 50 Ом.
Данный радиоудлинитель показал удобство в эксплуатации и высокое качество звука в условиях крупного города. Испытания проводились при подъеме базовой антенны на высоту 30 м (9-этажный жилой дом). При мощностях базы и мобильной части около 10 Вт аппарат обеспечивал дальность связи 20...25 км в городе и 30...40 км в сельской местности.
При мощности базы 2 Вт и автомобильного блока 5 Вт получен радиус уверенной связи на 15...20 км в городе и 25...30 км в сельской местности. Интересной особенностью данного радиоудлинителя является то, что фединг начинает мешать разговору (на значительном удалении от базы) лишь при скорости движения автомобиля более 180 км/ч.
Более подробную информацию по радиоудлинителю можно получить у автора по тел. 236-40-22 в г.Минске, а также по тел. 22-95-40 в г.Витебске.
РЛ 8/2000, c.36-37.