РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛУЖЕБНЫХ СИГНАЛОВ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ НА ФИКСИРОВАННОЙ ЧАСТОТЕ Российский патент 1997 года по МПК H04B1/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема радиосигналов в системах сигнализации о кражах, взломах, угоне автомашин, в системах вызова, а также сигнализации об отклонении от нормы контролируемых условий.

Наиболее близким к изобретению является радиоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные антенну, входной блок, двухкаскадный усилитель высокой частоты и детектор, выход которого является выходом устройства [1]
Однако известное радиоприемное устройство обладает невысокой чувствительностью.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении чувствительности радиоприемного устройства.

Радиоприемное устройство для служебных сигналов, передаваемых на фиксированной частоте, содержащее последовательное соединенные антенну, входной блок, двухкаскадный усилитель высокой частоты, и детектор, выход которого является выходом устройства, в него введены кварцевый резонатор, подключенный к выходу первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты и стробирующий генератор, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго усилителей, двухкаскадного усилителя высокой частоты, выполненных стробируемыми, а стробирующий генератор выполнен в виде мультивибратора, выход которого соединен с последовательно включенными одновибратором включения первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, одновибратором паузы и одновибратором включения второго усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, при этом выходы одновибраторов включения первого и второго усилителей двухкаскадного усилителя высокой частоты являются соответственно первым и вторым выходами стробирующего генератора.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема радиоприемного устройства для служебных сигналов; на фиг. 2 временная диаграмма работы первого и второго стробируемых усилителей высокой частоты; на фиг. 3 структурная электрическая схема стробирующего генератора.

Радиоприемное устройство для служебных сигналов содержит антенну 1, соединенную через входной блок с входом стробируемого усилителя 3 высокой частоты, управляющий вход которого подключен к первому выходу стробирующего генератора 4, а выход подключен к кварцевому резонатору 5 и к входу стробируемого усилителя 6 высокой частоты /образующим совместно со стробируемым усилителем 3 двухкаскадный усилитель высокой частоты, осуществляющий усиление на частоте принимаемого сигнала/, управляющий вход которого подключен ко второму выходу стробирующего генератора 4, а выход соединен с входом детектора 7, выход которого является выходом приемного устройства. Кроме того, выход детектора соединен через цепь 8 автоматической регулировки усиления /АРУ/ с входами регулировки коэффициентов усиления усилителей 3 и 6.

Приемное устройство работает следующим образом. Служебный модулированный сигнал принимается антенной 1 и через входной блок 2, осуществляющий предварительную селекцию, поступает на вход усилителя 3. Если при этом на управляющий вход этого усилителя подано с первого выхода стробирующего генератора 4 отпирающее напряжение, то усилитель 3 находится во включенном состоянии и осуществляет усиление принятого сигнала. С выхода усилителя 3 сигнал поступает на кварцевый резонатор 4, подключенный параллельно выходу усилителя 3 и входу усилителя 6, причем поскольку частота принятого сигнала близка к собственной частоте кварцевого резонатора, то в нем на этой частоте возбуждаются колебания наибольшей амплитуды, которая пропорциональна амплитуде принятого сигнала. Кварцевый резонатор обладает высокой добротностью, поэтому процессы нарастания и затухания колебаний в нем на таких частотах протекают достаточно медленно. Когда с управляющего входа усилителя 3 снимается отпирающий сигнал, поступивший с первого выхода стробирующего генератора 4, усилитель 3 выключается, т.е. перестает функционировать в режиме усиления, и колебания в резонаторе начинают медленно затухать, поскольку вслед за этим с небольшой паузой включается усилитель 6 путем подачи на его управляющий вход отпирающего напряжения со второго выхода стробирующего генератора 4, то амплитуда колебаний кварцевого резонатора, поступающих на вход усилителя 6, существенно не уменьшается и на детектор 7, осуществляющий амплитудную модуляцию, будет поступать сигнал, который по сравнению с принятым антенной на рабочей частоте /частоте служебного сигнала/ усилен с коэффициентом усиления, близким к произведению коэффициентов усиления усилителей 3 и 6. После выключения усилителя 6 с некоторой паузой включается усилитель 3, т.е. цикл повторяется, кварцевый резонатор получает порцию энергии, поддерживающей уровень колебаний на рабочей частоте. Сигналы, частота которых находится вне его полосы пропускания, возбуждают в кварцевом резонаторе слабые колебания и соответственно на детектор такие сигналы будут поступать с незначительным коэффициентом усиления.

Таким образом, частота собственных колебаний кварцевого резонатора определяет рабочую частоту приемного устройства.

Схема 8 АРУ, включенная между выходом детектора 7 и входами регулировки коэффициентов усиления усилителей 3 и 6, обеспечивает, как и в известных приемных устройствах, нормальную амплитуду напряжения на выходе приемного устройства при разной напряженности поля сигналов. Схема АРУ широко известна /см. например, 2, с. 469 470/.

Для уменьшения влияния помех время работы первого усилителя 3 -t₁ /см. фиг. 2/ желательно выбрать максимально возможным, т.к. при этом будут минимально расширяться спектры помех после первого усилителя. Первая пауза - t_пл, т. е. период времени между выключением усилителя 3 и включением усилителя 6, должна быть не меньше того периода времени, за который успеет значительно снизиться коэффициент усиления усилителя 3 и произойдет затухание колебаний частот на его выходе. Время работы второго усилителя 6 t₂ должно быть достаточным для уверенного детектирования усиленной амплитуды колебаний кварцевого резонатора, но значительно меньше периода затухания колебаний в резонаторе, чтобы детектор детектировал примерно постоянные колебания. Вторая пауза t_п2, т.е. времени между выключением усилителя 6 и включением усилителя 3, необходима, чтобы второй усилитель 6 успел полностью выключиться и произошло затухание колебаний на его выходе.

При слишком малых паузах возможна ситуация, когда первый и второй усилители функционируют одновременно. В результате схема будет иметь очень большой коэффициент усиления, что может привести к самовозбуждению, либо к проникновению нерабочих частот на выход устройства.

Стробирующий генератор, обеспечивающий выполнение указанных требований, может быть выполнен в виде /см. фиг. 3/ мультивибратора 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные одновибратор 10 включения первого стробируемого усилителя (t₁), одновибратор 11 паузы (t_п1) и одновибратор 12 включение второго стробируемого усилителя (t₂). При этом выход одновибратора 10 включения первого усилителя является первым выходом стробирующего генератора, а выход одновибратора 12 включения второго усилителя вторым выходом стробирующего генератора. Вторая пауза определяется как разность периода меандра, генерируемого мультивибратором, и суммы длительностей импульсов, генерируемых одновибраторами.

В качестве стробируемого генератора может быть использован также мультивибратор с двумя противофазными выходами при условии, что усилители 3 и 6 выполнены так, что при подаче на них управляющего напряжения их коэффициент усиления нарастает с некоторой задержкой, а при снятии управляющего напряжения убывает достаточно быстро с тем, чтобы колебания на выходах каждого из усилителей успели затухнуть прежде, чем другой войдет в режим большого усиления.

Стробируемые усилители высокой частоты могут быть выполнены по известным схемам усилительных каскадов /1, с. 428-436/ с тем отличием, что в них должен быть предусмотрен режим отпирания транзистора или лампы усилительного каскада по сигналу стробирующего генератора. Так, например, в транзисторном усилителе при выполнении каскада с CR-цепью автоматического смещения /1, с. 434/ между эмиттером и землей последовательно с резистором может быть включен нормально закрытый транзистор, открываемый при поступлении на его базу со входа управления напряжения с выхода стробирующего генератора.

Широко известно также выполнение входных блоков /1, с.421-427/ и детекторов /1, с.455-462/.

Служебные сигналы, принимаемые радиоприемным устройством, могут быть подвергнуты в передающем устройстве амплитудной модуляции, либо импульсной модуляции цифровым кодом. В зависимости от этого к выходу радиоприемного устройства может быть подключен демодулятор или пороговое устройство, либо детектор, выходы которого соединены с устройствами, сигнализирующими о приеме служебного сигнала.

Ширина полосы приемника определяется полосой пропускания кварцевого резонатора, которая при обычной средней частоте, на которой работают, например, противоугонные устройства, 27 мГц составляет 1 2 кГц. При этом чувствительность такого приемника, определяемая шумами, будет сопоставима с чувствительностью супергетеродинного приемника с фильтром промежуточной частоты, имеющим такую же полосу пропускания. Частота работы стробирующего генератора определяет частоту дискретизации принимаемого сигнала и в соответствии с теоремой Котельникова должны быть выбрана минимум вдвое выше максимальной частоты в спектре частот принимаемых служебных сигналов.

Таким образом, изобретение позволяет без преобразования частоты принимаемого сигнала получить чувствительность радиоприемного устройства прямого усиления, сопоставимую с чувствительностью супергетеродинного приемника, за счет разнесения усиления во времени и использования кварцевого резонатора одновременно в качестве задатчика частоты и фильтра. При этом по сравнению с супергетеродинным приемником достигнуто упрощение радиоприемного устройства, так как в нем отсутствуют гетеродин, смеситель и фильтр промежуточной частоты, а введенные стробирующий генератор и кварцевый резонатор можно считать адекватными гетеродину, содержащему автогенератор и кварц, стабилизирующий частоту.

Изобретение может быть использовано для приема радиосигналов в системах сигнализации о кражах, взломах, угоне автомашин, в системах вызова, а также сигнализации об отклонении от нормы контролируемых условий. Устройство содержит антенну, входной блок, первый стробируемый усилитель высокой частоты, выход которого соединен с входом кварцевого резонатора и с выходом второго стробируемого усилителя высокой частоты, выход которого соединен с выходом детектора, а выход последнего является выходом приемного устройства, при этом входы управления первого и второго усилителей соединены соответственно с первым и вторым выходами стробирующего генератора, который попеременно включает с некоторыми интервалами (паузами) первый или второй усилители. Усиление в каждом усилителе осуществляется на частоте принятого антенной сигнала. Частота собственных колебаний резонатора определяет рабочую частоту приемного устройства. Благодаря высокой добротности кварцевого резонатора и выбору частоты переключений стробирующего генератора такой, что за время работы каждого из усилителей амплитуда колебаний кварцевого резонатора не успевает сильно измениться, сигнал, поступивший на детектор, будет усилен по сравнению с входным сигналом с коэффициентом усиления, близким к произведению коэффициентов усиления первого и второго усилителей, только на рабочей частоте. Разнесение во времени усиления и использования кварцевого резонатора одновременно в качестве задатчика частоты и фильтра позволяют без преобразования частоты принимаемого сигнала получить чувствительность, сопоставимую с чувствительностью супергетеродинного приемника с фильтром промежуточной частоты, имеющим такую же полосу пропускания как и используемый в приемном устройстве кварцевый резонатор. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Радиоприемное устройство для служебных сигналов, передаваемых на фиксированной частоте, содержащее последовательно соединенные антенну, входной блок, двухкаскадный усилитель высокой частоты и детектор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены кварцевый резонатор, подключенный к выходу первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, и стробирующий генератор, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго усилителей двухкаскадного усилителя высокой частоты, выполненных стробируемыми. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стробирующий генератор выполнен в виде мультивибратора, выход которого соединен с последовательно включенными одновибратором включения первого усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, одновибратором паузы и одновибратором включения второго усилителя двухкаскадного усилителя высокой частоты, при этом выходы одновибраторов включения первого и второго усилителей двухкаскадного усилителя высокой частоты являются соответственно первым и вторым выходами стробирующего генератора.