ЦИФРОВОЙ РАДИОТЕЛЕФОН Российский патент 1997 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиотелефонной системе подвижной связи. Известны устройства радиотелефонов [1] но все они осуществляют радиосвязь между абонентами и АТС аналоговыми сигналами. За прототип взята возимая радиостанция двусторонней радиосвязи, структурная схема которой содержит [1 с.148 рис.3.1] пульт управления в составе клавиатуры, микрофона с телефоном, громкоговорителя и дисплея, блок автоматики в составе по направлению к передатчику блока речи, содержащего вокодер для сужения полосы частот речи до 1,5 кГц [1 с.43] и усилителя, усилителя низкой частоты, блока восстановления речи по направлению от приемника, а также микропроцессора, кодирующего устройства, модулятора, демодулятора и декодирующего устройства, приемопередатчик в составе синтезатора частот, передатчика, антенного переключателя и приемника. Передача и прием речи осуществляется в аналоговой форме. Передача аналогового речевого сигнала включает последовательно соединенные микрофон, блок речи в составе вокодера и усилителя и передатчик. Прием аналогового речевого сигнала включает приемник, усилитель НЧ, блок восстановления речи и громкоговоритель или телефон. Для автоматизации процесса управления вызовом используется линия передачи данных на базовую станцию, с нее на станцию управления и далее на коммутационный центр [1 с.93]
Передача цифровых данных осуществляется из клавиатуры на пульте управления через микропроцессор, кодирующее устройство, микропроцессор и дисплей на пульте управления. Подключение радиотелефона к телефонной сети имеет следующую структуру: абонент радиотелефона базовая станция станция управления коммутационный центр АТС [1 c.93]
Эффективная скорость передачи цифровой информации на базовую станцию 1,3 кбит/с [1 с. 92 табл.2] Вызов от радиоабонента начинает формироваться, как только снята трубка радиотелефона. Сигнал вызова при помощи блока автоматики поступает на ближайшую базовую станцию, где фиксируется телефонный канал для радиоабонента и коммутационного центра. Затем радиотелефон абонента настраивается на частоту выделенного телефонного канала при помощи блока автоматики в радиотелефоне, а коммутационный центр подключает АТС к выделенному телефонному каналу. Разнос каналов радиотелефонов по частоте 25 кГц.

Недостатками прототипа являются:
большая полоса частот, занимаемых одним каналом 25 кГц,
низкая скорость передачи информации 1,3 кбит/с [1 с.92]
связь между радиоабонентами только через базовую станцию.

Цель изобретения уменьшение занимаемой полосы частот при радио телефонной связи и увеличение скорости передачи цифровой информации.

Техническим результатом является уменьшение занимаемой полосы частот в 48 раз что позволяет в полосе 25 кГц, отведенной в прототипе, организовать вместо одного канала 48 каналов связи в дуплексном режиме. Уменьшение полосы частот достигается за счет амплитудной модуляции несущей частоты передатчика полусинусоидами задающего генератора, стабильность частоты которого и определяет полосу частот канала. При стабильности ЗГ 10^-6 за час и частоте несущей 128 МГц занимаемая полоса одного канала связи в дуплексном режиме составляет 512 Гц (2•256 Гц).

Сущность изобретения состоит в том, что в цифровой радиотелефон, содержащий в передающей части приемник звука и усилитель звуковой частоты, передатчик в составе усилителя несущей частоты, амплитудного модулятора и выходного усилителя, а в приемной части усилитель звуковой частоты и телефон, введены в передающей части генератор синусоидальных колебаний, делитель частоты, АЦП, формирователь группового сигнала, блок вызова абонента, дешифратор и блок ключей, в приемной части приемник узкополосных сигналов, двухполярный амплитудный детектор, канал выделения кода синхронизации, канал сигнала звука и канал вызова абонента.

Звуковой сигнал в передающей части преобразуется АЦП в 14-разрядные коды, которые формирователем группового сигнала преобразуются из параллельных кодов в последовательные с заменой в них символов единиц с импульсов на положительные и отрицательные полусинусоиды частоты задающего генератора (1,28 МГц). Радиосигнал формируется амплитудной модуляцией несущей частоты полусинусоидами. Приемная часть принимает узкополосный радиосигнал (±256 Гц), выделяет код синхронизации, осуществляет индикацию вызова и преобразует коды звуковых сигналов в аналоговые сигналы, которые воспроизводятся телефоном. Связь радиоабонентов осуществляется как через базовые станции, так и непосредственно между ними.

На фиг. 1 дана структурная схема цифрового радиотелефона, на фиг. 2 - структура группового сигнала, излучаемого в эфир, на фиг. 3 функциональная схема блока вызова абонента, на фиг. 4 функциональная схема приемника узкополосных сигналов, на фиг. 5 функциональная схема АЦП и плоскость входных зрачков квантующей линейки АЦП, на фиг.6 функциональная схема формирователя группового сигнала, на фиг.7 двухполярный амплитудный детектор, на фиг. 8 - временные диаграммы передающей части.

Передающая часть радиотелефона включает (фиг.1) последовательно соединенные приемник 1 звука, усилитель 2 звуковой частоты (УЗЧ), аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП), формирователь 6 группового сигнала и передатчик 8 в составе усилителя 9 несущей частоты, амплитудного модулятора 10 и выходного усилителя 11, последовательно соединенные генератор 4 синусоидальных колебаний (ЗГ) и делитель 5 частоты, последовательно соединенные блок 7 вызова абонента, дешифратор 12 и блок 13 ключей.

Приемная часть включает (фиг.1) последовательно соединенные приемник 14 узкополосных сигналов и двухполярный амплитудный детектор 15, канал выделения кода синхронизации в составе последовательно соединенных первого формирователя 16 импульсов, первого счетчика 17, первого дешифратора 18 и первого распределителя 19 импульсов, и элемента НЕ 20, канал сигнала звука в составе последовательно соединенных первого ключа 21, триггера 22, второго ключа 23, первого регистра 24, диода, цифроаналогового преобразователя 25 (ЦАП), фильтра 26 звуковой частоты (ФЗЧ), усилителя 27 звуковой частоты (УЗЧ) и телефона 28, последовательно соединенных третьего ключа 29 и второго регистра 30 и четвертого ключа 31, канал сигнала вызова абонента в составе последовательно соединенных второго формирователя 32 импульсов, пятого ключа 33, третьего регистра 34, второго дешифратора 35 и индикатора 36 вызова, последовательно соединенных второго счетчика 37, третьего дешифратора 38 и четвертого регистра 39, шестого 40 и второго распределителя 41 импульсов.

Блок 7 вызова абонента включает (фиг.3) последовательно соединенные клавиатуру 42, шифратор 43 и блок 44 коммутации из десяти микросхем К176КТ1, последовательно соединенных элемента ИЛИ 45 и десятиразрядного сдвигового регистра 46. Шифратор 43 выполнен по схеме рис.8.6.[3 с.207]
АЦП 3 выполнен (фиг.5) в составе последовательно соединенных управляемого делителя 47 напряжения, блока 48 ключей, согласующего усилителя 49, усилителя 50 и пьезодефлектора 51 с отражателем на торце, излучателя в составе импульсного светодиода 52, щелевой диафрагмы 53 и объектива 54, квантующей линейки 55 световодов, последовательно соединенных блока 56 фотоприемников, первого дешифратора 57, шифратора 58 и второго дешифратора 59, третьего дешифратора 60, формирующего сигнал "1" для получения признака четности единиц в коде, и ключа 61, формирующего знак отрицательной полярности.

Формирователь 6 группового сигнала выполнен (фиг.6) в составе последовательно соединенных первого регистра 62, блока 63 элементов И, первого 64 и второго 65 элементов ИЛИ и первого выходного ключа 66, последовательно соединенных первого ключа 67, формирователя 58 импульсов, первого счетчика 69, элемента И 70, второго ключа 71 и первого распределителя 72 импульсов, десяти идентичных каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные второй регистр 73 (73₁ 73₁₀), блок 74 элементов И (74₁ 74₁₀) и первый элемент ИЛИ 75 (75₁ 75₁₀), общий для десяти каналов второй элемент ИЛИ 76, второй выходной ключ 77, общий для десяти каналов второй распределитель 78 импульсов и последовательно соединенные третий ключ 79, второй счетчик 80, дешифратор 81 и третий счетчик 82.

Приемник 14 узкополосных сигналов выполнен (фиг.4) в составе [4с.143] последовательно соединенных входной цепи 83, первого усилителя 84 радиочастоты, блока 85 полосовых фильтров и второго усилителя 86 радиочастоты.

Передающая часть.

Приемником 1 звука является микрофон. Усилителем 2 является усилитель звуковой частоты.

АЦП 3 методом пространственного кодирования осуществляет преобразование аналоговых звуковых сигналов в 14 разрядные двоичные коды, поступающие в параллельном виде на вход формирователя 6 группового сигнала. Символу "1" соответствует наличие положительного импульса, символу "0" соответствует отсутствие импульса. Быстродействие АЦП составляет 2,7•10⁶ преоб/с.

Формирователь 6 группового сигнала производит формирование группового сигнала последовательным выполнением двух операций: преобразование параллельных кодов с АЦП в последовательные и заменой в них символов единиц с импульсов на полусинусоиды, импульсы единиц в кодах синхронизации и сигналов звука заменяются на положительные полусинусоиды, импульсы единиц в кодах цифр номеров абонентов заменяются на отрицательные полусинусоиды моночастоты 1,28 МГц, т.е. модулирующий сигнал является "монохроматическим" (одночастотным). В кодах синхронизации и звука символу единиц соответствует наличие положительной полусинусоиды, символу "0" отсутствие положительной полусинусоиды. В кодах цифр номеров абонента символу единиц соответствует наличие отрицательной полусинусоиды, символу "0" отсутствие ее.

Генератор 4 синусоидальных колебаний является задающим генератором передающей части, выполнен из задающего генератора со стабильностью колебаний 10^-6 за час и умножителя частоты с выходом синусоидальных колебаний 128 МГц.

Делитель 5 частоты предназначен для обеспечения передатчика 8 десятью несущими частотами и тактовыми частотами АЦП 3 и формирователя 6. Делитель 5 имеет 12 выходов: первый импульсы дискретизации 64 кГц длительностью 0,39 мкс с периодом 15,625 мкс для АЦП 3 и первого управляющего входа формирователя 6,
второй синусоидальные колебания 1,28 МГц для второго управляющего входа формирователя 6,
с третьего по 12-й синусоидальные колебания десяти частот, выполняющие роль несущих частот для передатчика 8. Несущие частоты формирует делитель 5 путем деления частоты 128 МГц с генератора 4.

Блок 13 ключей является коммутационным устройством и содержит десять ключей, которые осуществляют подключение десяти выходов с делителя 5 ко входу усилителя 9 передатчика 8. Блок 13 состоит из микросхем К176КТ1 [5 c.322]
Блок 7 вызова абонента предназначен для набора номера вызываемого абонента и номера своего радиотелефона, коды номеров с которого поступают на входы дешифратора 12.

Дешифратор 12 предназначен для формирования управляющих сигналов на открытие в блоке 13 ключа, соответствующего номеру вызываемого абонента.

Передатчик 8 усиливает несущую частоту в усилителе 9, которая модулируется цифровым сигналом с формирователя 6 в модуляторе 10 и после усиления в выходном усилителе 11 включается в эфир. Временные диаграммы передающей части представлены на фиг. 8. Радиотелефон работает в дуплексном режиме (одновременно на передачу и на прием), поэтому используются две несущие частоты: одна для передачи, вторая для приема.

Несущая частота для передачи формируется согласно номеру вызываемого абонента, несущая частота для приема формируется передающей частью вызванного радиотелефона согласно номеру вызывающего радиотелефона.

Приемная часть.

Радиосигнал принимается антенной.

Приемник 14 является приемником узкополосных сигналов, осуществляет прием по схеме прямого усиления, схема взята с [4 c.143] и упрощена. Входная цепь 83 выполнена (фиг.4) в виде десяти фильтров сосредоточенной избирательности (ФСИ), настроенных на десять фиксированных частот вызываемых абонентов и базовой станции. Усилитель 84 является усилителем радиочастоты. Блок 85 полосовых фильтров обеспечивает требуемую узкую полосу пропускания приемника, после чего следует окончательное усиление радиочастоты в усилителе 86. АРУ не нужно, т.к. для следующего блока амплитуда сигналов чем больше, тем и лучше.

Двухполярный амплитудный детектор 15 на фиг.7 и предназначен для выделения модулирующих положительных и отрицательных полусинусоид частотой 1,28 МГц из радиосигнала. Схема детектора из [10 c.112] но не содержит генератора опорных колебаний, т.к. он не нужен. Для детектирования положительных и отрицательных полусинусоид, представляющих символы единиц в кодах, блок 15 содержит два амплитудных детектора. Продетектированные полусинусоиды получаются в результате периодических зарядов и разрядов конденсаторов C_н1, C_н2. Постоянные времени нагрузки τ_н C_нR_н меньше периода модуляции сигнала, поэтому продетектированное напряжение хорошо повторяет модуляционный сигнал.

Канал выделения кода синхронизация осуществляет выделение кодов синхронизации, кодов звука и кодов сигнала вызова, распределяет их по своим каналам и формирует соответствующие управляющие сигналы. Входом канала являются выход первого дешифратора 18 и выходы первого распределителя 19 импульсов.

Канал сигнала звука производит преобразование последовательного представления кодов в параллельные, преобразование их в аналоговые звуковые сигналы и воспроизведение их. Входом является сигнальный вход первого ключа 21, выходом является вход телефона. Канал сигнала вызова производит преобразование последовательного представления кодов в параллельные, преобразование кода вызова в сигнал вызова, воспринимаемый человеком, и выделение кодов номера вызывающего абонента. Входом канала является вход второго формирователя 32 импульсов, выходами являются звуковой сигнал блока 36 индикации и код в параллельном виде с регистра 39. До набора в блоке 7 номера вызываемого радиотелефона в эфир идут посылки кодов синхронизации. После набора номера в эфир идут посылки кодов синхронизации и коды цифр номера. Вслед за номером вызываемого радиотелефона вызывающий набирает свой номер, теперь идут в эфир посылки кодов синхронизации и коды цифр своего номера. Символы единиц в кодах синхронизации представлены положительными полусинусоидами, символы единиц в кодах цифр номеров представлены отрицательными полусинусоидами.

Для вызова абонента кнопками клавиатуры 42 (фиг.3) набирается номер радиоабонента или базовой станции. Шифратор 43, выполненный по схеме рис.8.6 [3 с. 207] кодирует каждую цифру и подает их последовательно в блок 44 коммутации из десяти микросхем К176КТ1. Микросхема содержит четыре двухнаправленных ключа [5 с.322]с раздельным управлением, т.к. все ключи работают одновременно и от одного управляющего сигнала, то их управляющие входы объединяются. Управляющие сигналы на микросхемы поступают последовательно с разрядов десятиразрядного сдвигового регистра 46, на вход которого через элемент ИЛИ поступают сигналы при наборе каждой цифры номера. Сигнал с десятого разряда регистра 46 открывает в формирователе 6 ключ 79. Коды цифр с блока 7 поступают в параллельном виде в десяти регистров формирователя 6. С набором десятой цифры сдвиговый регистр 46 выдает сигнал, открывающий ключ 79 в формирователе 6.

После набора номера вызываемого радиоабонента вызывающий набирает свой номер, процесс повторяется. Получив по телефону ответ, вызывающий вступает в разговор.

Аналоговые звуковые сигналы с усилителя 2 поступают на вход АЦП 3, в нем на вход управляемого делителя 47 напряжения.

Делитель 47 (фиг.5) является пятиступенчатым резистивным делителем напряжения, коэффициент передачи которого изменяется сигналами со второго дешифратора 59 при помощи пяти ключей в блоке 48, подключающих выходы ступеней делителя 47 ко входу согласующего усилителя 49, являющегося эмиттерным повторителем. Сигнал усиленный до соответствующей величины усилителем 50, поступает на электроды пьезодефлектора 51, который разверткой луча по поверхности входных зрачков квантующей линейки 55 преобразует аналоговые сигналы в двоичный код. Преобразование выполняется с частотой 64 кГц, поступающей на вход светодиода 52 с первого выхода делителя 5 частоты. Получение кода осуществляется разверткой луча со светодиода 52 отражателем пьезодефлектора 51 по входным торцам светодиодов линейки 55, преобразованием светового сигнала в электрический фотоприемниками блока 56 и формированием при помощи дешифратора 57 и шифратора 58 соответствующего кода мгновенного значения входного сигнала. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под действием сигнала с усилителя 50. Пьезодефлектор является биморфным пьезоэлементом с отражателем на торце [9 с.194] Щелевая диафрагма 53 и объектив 54 формируют луч излучения шириной, равной диаметру входного зрачка световода линейки 55 и высотой 1 мм для облегчения юстировки при настройке. Диаметр входного зрачка принят 0,01 мм. Источником излучения является инфракрасный импульсный светодиод АЛ402А с временем нарастания импульса 25 нс, что с запасом удовлетворяет частоте дискретизации 64 кГц. Дискретизация осуществляется импульсным излучением светодиода 52 по управляющим сигналам с первого выхода делителя 5.

Квантующая линейка 55 световодов представляет набор 1024 • 2 штук световодов плюс два для выявления полярности сигнала (фиг.5). Ширина входной плоскости квантующей линейки составляет:
1025 • 2 • 0,01 мм 20,5 мм.

Дальность удаления входной плоскости линейки от отражателя пьезодефлектора 51 при угле сканирования 15^o составляет 38,26 мм. Параметры пьезодефлектора в [8 с.56] Световые импульсы преобразуются фотоприемниками блока 56 в электрические. Фотоприемниками являются лавинные фотодиоды ЛФД, изготовленные методом микроэлектронной технологии на выходных торцах световодов линейки 55. Выходы фотоприемников подключены к соответствующим входам первого дешифратора 57. Разрешающая способность квантования принята в 0,05 мВ, что при кодировании 14-разрядным кодом составляет диапазон величин входного сигнала на АЦП 3 от минус 0,8192 В до +0,8192 В (0,05 мВ • 16384). Первые 1024 световода предназначены для кодирования сигнала положительной полярности в 10 разрядный код, вторые 1024 световода предназначены для кодирования сигнала отрицательной полярности в 10-разрядный код. Дешифратор 57 предназначен для коммутации выхода соответствующего фотоприемника выхода второго дешифратора 59 с соответствующим входом шифратора 58. Код формируется шифратором 58 по сигналу с выхода первого дешифратора 57. На выходе шифратора 58 код представляется 14-разрядным в параллельном виде. Код поступает на выход АЦП и на вход второго дешифратора 59, который выдает импульс на соответствующем выходе для открытия одного ключа в блоке 48 и закрытии другого.

Этот же импульс поступает и на соответствующий вход первого дешифратора 57. При отсутствии входного сигнала на вход дешифратора 59 поступает код из одних нулей, и импульс с первого выхода дешифратора 59 поступает код из одних нулей, и импульс с первого выхода дешифратора 59 открывает первый ключ в блоке 48, который подключает ко входу согласующего усилителя 49 первую ступень делителя 47, определяя этим коэффициент передачи делителя 1,0. С поступлением сигнала он усиливается в усилителе 50 и поступает на электроды пьезодефлектора 51, который производит отклонение луча в соответствующий входной зрачок квантующей линейки 55 световодов, а шифратор 58 выдает код мгновенного значения входного сигнала. При достижении сигнала на входе кода 2¹⁰ этот код поступает в дешифратор 59, который сигналом со второго выхода открывает ключ в блоке 48 и закрывает первый ключ. Коэффициент передачи делителя становится 0,5. При коде 2¹¹ коэффициент 0,25, при коде 2¹² 0,125, при коде 2¹³ 0,0625, который остается до кода 2¹⁴. При уменьшении амплитуды сигнала идет обратный процесс. Время преобразования складывается из задержек сигнала: фотоприемник 10 нс, дешифраторы 57 и 59 по 100 нс каждый, шифратор 58 100 нс, срабатывание ключа в блоке 48 50 нс, всего 360 нс. Быстродействие АЦП 3 составляет 2,7•10⁶ преоб/с. Скорость формирования информации АЦП составляет: 0,064 МГц • 16_разр=1,024 Мбит/с. Для выявления достоверности передаваемых кодов применена проверка кодов на четность составляющих его единиц. Для формирования признака четности предназначен третий дешифратор 60. Для формирования знака минус предназначен ключ 61.

При положительной полярности сигнал с фотоприемника, принимающего световой импульс со световода "+" (фиг.5), закрывает ключ 61, при отрицательной полярности сигнала импульс с фотоприемника, принимающего световой импульс со световода "-", открывает ключ 61 и в 15-й разряд при каждой выдаче кода поступает и сигнал знака минус. С изменением полярности на положительную ключ 61 опять закрывается. Код с шифратора 58 и сигнал единицы знака минус с ключа 61 поступают в третий дешифратор 60, который формирует единицу в контрольный разряд (16-й), если число единиц в коде нечетно. При добавлении единицы общее их число становится четным. При четном числе единиц в коде значение контрольного разряда -"0".

При поступлении в дешифратор 60 кода с четным числом единиц на выходе его сигнал отсутствует, а с поступлением кода с нечетным числом единиц на выходе появляется импульс, поступающий в 16-й разряд. При положительной полярности в 15-м разряде символ "0", при отрицательной полярности символ "1". С выхода АЦП 3 с частотой 64 кГц выходят 16-разрядные коды, в которых значение амплитуды сигнала звука представляются 14-ю разрядами (16384 уровней квантования), качественно обеспечивающими воспроизведение звуков. Формирователь 6-группового сигнала принимает в параллельном виде коды звуковых сигналов с АЦП 3 и коды номеров вызываемого и вызывающего абонентов с блока 7 и сам формируем 20-разрядные коды синхронизации.

Перед включением питания первый ключ 67 (фиг.6) находится в открытом состоянии, второй 71 и третий 79 ключи в закрытом состоянии. После включения питания формируется код синхронизации, состоящий из двадцати единиц подряд. Его создают ключ 67 и формирователь 68 импульсов. Через открытый ключ 67 проходят положительные полупериоды синусоид 1,28 МГц со второго выхода делителя 5 в формирователь 68 импульсов, который из них формирует импульсы длительностью и амплитудой, равные импульсам с элементов И блока 63. Импульсы с формирователя 68 поступают на второй вход элемента ИЛИ 65, а с него открывают на время своей длительности (390 нс) первый выходной ключ 66. За время открытого состояния через выходной ключ 66 проходит один положительный полупериод синусбиды 1,28 МГц. Импульсы с формирователя 68 поступают и на вход счетчика 69, который с приходом 20-го импульса формирует код 10100, элемент И 70 дешифрирует его и своим выходным сигналом закрывает ключ 67, обнуляет счетчик 69 и открывает второй ключ 71. Формирователь 68 импульсов выполнен по схеме несимметричного триггера с эмиттерной связью [7 с.209] формирующего прямоугольные импульсы из гармонически изменяющихся сигналов. Таким образом с выходного ключа 66 на выход формирователя 6 пройдет код синхронизации из двадцати единиц, которые представлены двадцатью положительными полусинусоидами частотой 1,28 МГц.

Открытый ключ 71 пропускает один импульс дискретизации (64 кГц), являющийся пусковым U_зап для распределителей 72 и 78 и счетным импульсом для второго счетчика 80. Распределители импульсов 72 и 78 являются самоходными и выполнены по схеме рис.9.7 [6 с.274] Самоходный распределитель 72 имеет 20 выходов: 16 из них используются для элементов И блока 63; 17, 18 и 19-е выходы не используются, 20-й используется для выдачи сигнала U_от на первый управляющий вход ключа 67. Импульс с 20-го выхода открывает ключ 67. Частота следования импульсов с распределителя 72 импульсов 1,28 МГц. Самоходный распределитель 78 имеет четыре выхода, частота следования импульсов с них 1,28 МГц.

После включения радиотелефона в эфир идут коды синхронизации. Затем набирается номер вызываемого абонента в блоке 7, четырехразрядные коды цифр номера абонента последовательно поступают на входы десяти регистров 73₁ 73₁₀ формирователя 6.

Сигнал с десятого разряда регистра 46 (фиг.3) открывает в формирователе 6 ключ 79, который остается открыт до обнуления регистров 73. Сигналами выдачи кодов из регистров 73 являются импульсы с выходов дешифратора 81, при этом регистры 73 не обнуляются. Для надежности вызова коды выдаются 31 раз за 0,5 с. Число выдач определяет счетчик 82, который при коде 10000 (32) импульсом со старшего разряда обнуляет регистры 73. Формирование сигналов выдачи обеспечивается третьим ключом 79, вторым счетчиком 80, дешифратором 81 и третьим счетчиком 82. Выходной сигнал со счетчика 82 закрывает ключ 79. С каждым десятым импульсом счетчик 80 обнуляется с десятого выхода дешифратора 81 и начинает счет снова. Такой процесс повторяется 31 раз, после чего в третьем счетчике 82 формируется код 10000 (32), и сигнал со старшего разряда обнуляет десять регистров 73 и закрывает ключ 79.

При выдаче кодов с регистров 73₁ 73₁₀ импульсы поступают на первые входы элементов И блоков 74, на вторые входы которых поступают импульсы со второго распределителя 78 импульсов. Элементов И в блоках 74 по четыре штуки. С выходов элементов И импульсы последовательно поступают через первый 75 и второй 76 элементы ИЛИ на управляющий вход второго выходного ключа 77, открывая его каждый раз на длительность 390 нс, за которую выходной ключ 77 пропускает один отрицательный полупериод синусоиды частотой 1,28 МГц. На выходе ключа 77 единицы в коде теперь представлены отрицательными полусинусоидами, а нули их отсутствием. После набора номера вызываемого абонента набирается свой номер, и повторяется такой же точно процесс. Свой номер излучается в эфир 31 раз за 0,5 с.

Получив по телефону ответ, вызывающий вступает в разговор. При этом коды звука с АЦП 3 в параллельном виде с частотой дискретизации 64 кГц поступают в первый регистр 62 формирователя 6. Регистр 62 служит для приема и кратковременного хранения кода. Импульсом выдачи кода с регистра 62 является импульс дискретизации, прошедший ключ 71. Импульсы кода звука поступают на первые входы элементов И блока 63, которых в блоке 16 штук (по числу разрядов в коде). На вторые входы элементов И поступают импульсы с распределителя 72 импульсов. Импульсы с элементов И через первый 64 и второй 65 элементы ИЛИ открывают на время своей длительности (390 нс) первый выходной ключ 66, который при каждом открытии пропускает по одной положительной полусинусоиде на вход. На выходе единицы в коде представляются положительными полусинусоидами, а нули их отсутствием. Выходные ключи 66, 77 выполнены по диодной мостовой схеме с временем включения до 10 нс. В результате преобразований с выхода формирователя 6 выходят положительные и отрицательные полусинусоиды частотой 1,28 МГц, которые и являются модулирующими сигналами для несущей частоты в модуляторе 10. Временные диаграммы передающей части даны на фиг.8. Частота следования посылок кодов синхронизации 64 кГц, частота следования посылок кодов звука 64 кГц, следовательно, общая частота следования кодов в эфир 128 кГц. Последовательность выхода кодов с формирователя 6 на фиг.2.

Скорость передачи цифровой информации:
2•(0,064 МГц•20_раз)+(2•31•40_раз) 2,56248 Мбит/с.

где 0,064 МГц частота дискретизации кодов синхронизации и звука.

20_раз число разрядов в коде (максимальное).

31 число выдачи номера абонента.

40_раз число разрядов максимальное в номере.

На второй вход амплитудного модулятора 10 поступает несущая частота с блока 9, который является усилителем колебаний с делителя 5. В заявляемом устройстве взят делитель с десятью выходами несущих частот. Применение делителя с большим числом выходов позволит увеличить число абонентов, с которыми можно вести переговоры непосредственно, т.е. без базовой станции.

Процесс получения несущей частоты в вызываемом радиотелефоне производится по коду номера вызывающего абонента, который поступает в приемную часть номера вызываемого абонента, который поступает в приемную часть вызываемого радиотелефона, а с него на дешифратор 12 передающей части.

Радиосигнал принимается антенной радиотелефона и поступает на вход приемника 14 узкополосных сигналов (фиг.1). С выхода его усиленный радиосигнал поступает на вход двухполярного амплитудного детектора 15, с первого выхода которого продетектированные положительные полусинусоиды частотой 1,28 МГц поступают на вход первого формирователя 16 импульсов, со второго выхода отрицательные полусинусоиды поступают на вход второго формирователя 32 импульсов. Оба формирователя формируют импульсы положительной полярности амплитудой и длительностью, равные импульсам в передающей части. Единицы в кодах после них представлены наличием импульса, нули их отсутствием. В качестве формирователей импульсов применены несимметричные триггеры с эмиттерной связью [7 с.209]
После включения питания приемной части все ключи ее находятся в закрытом состоянии. Импульсы кодов с формирователя 16 поступают на входы счетчика 17, элемент НЕ 20 и на сигнальный вход первого ключа 21 канала звука. Счетчик 17 канала выделения кода синхронизации производит счет импульсов, поступающих кодов, и формирует на выходах разрядов потенциалы сигналов кода. Код синхронизации приходит первым и представляет непрерывное следование 20 единиц. Код сигнала звука проходит тоже через первый формирователь 16, но он представляет следование и единиц и нулей, кроме того, в коде всего только 16 разрядов могут быть заполнены единицами, поэтому при следовании на счетчик 17 кода звука, он будет неоднократно обнуляться, а наличие четырех нулей после каждого кода звука создает обязательное условие обнуления счетчика 17 (для этого и принято в коде синхронизации двадцать разрядов). Обнуление выполняет элемент НЕ 20, с которого на управляющий вход счетчика 17 в момент следования в коде символа нуль поступает сигнал обнуления. С приходом кода синхронизации счетчик 17 формирует код 10100, по которому дешифратор 18 выдает импульс, поступающий на вход первого самоходного распределителя 19 импульсов, открывающий пятый ключ 33 в канале сигнала вызова, первый ключ 21 в канале сигнала звука, поступает на сигнальный вход четвертого ключа 31, на управляющий вход первого регистра 24, на вход второго распределителя 41 импульсов, на счетный вход второго счетчика 37, а через диод на управляющий вход счетчика 17. Диод применен для исключения помех импульса с элемента НЕ 20 на работу распределителя 19 импульсов и других блоков. Распределитель 19 имеет 16 выходов для обеспечения тактовыми импульсами процесса работы регистров 24, 30 и ЦАП 25. Частота следования тактовых импульсов с распределителя 19 импульсов 1,28 МГц. Пусковым импульсом U_п для первого распределителя 19 и второго 41 является импульс с выхода дешифратора 18, представляющий собой задний фронт посылки кода синхронизации. Оба распределителя самоходные и выполнены по схеме рис.9.7 [6 с.274] Второй распределитель 41 имеет четыре выхода и предназначен для обеспечения тактовыми импульсами 1,28 МГц процесса работы третьего регистра 34 и четвертого 39. Ключ 33 в канале сигнала вызова открывается импульсом с первого дешифратора 18 и через него код цифры, составляющий одну посылку, поступает на третий регистр 34, где размещается с помощью тактовых импульсов со второго выхода распределителя 41 импульсов по разрядам регистра. Сигнал со второго выхода распределителя 41 закрывает ключ 33 до прихода следующего импульса с выхода дешифратора 18. Таким образом в регистр 34 последовательно проходят коды десяти цифр номера абонента. Счетчик 37 ведет счет импульсов с дешифратора 18, т.е. импульсов дискретизации 64 кГц, и, насчитав десять, третий дешифратор 38 выдает импульс выдачи в регистр 34. Сорокаразрядный код (из десяти цифр номера) поступает во второй дешифратор 35, выдающий сигнал для срабатывания индикатора вызова 36. Индикатор может быть как звукового характера, так и светового.

Процесс формирования второй несущей от вызываемого радиотелефона. Сигнал с дешифратора 35 открывает шестой ключ 40, который пропускает коды цифр номера вызывающего радиотелефона. Коды этого номера заполняют регистр 39 и выдаются сигналом выдачи с дешифратора 38 в дешифратор 12 передающей части. Дешифратор 12 открывает соответствующий ключ в блоке 13 и излучается вторая несущая частота для приемной части вызывающего радиотелефона.

После открытия первого ключа 21 импульсы кода звука поступают в первый регистр 24 и при помощи тактовых импульсов с распределителя 19 заполняют его разряды. Одновременно импульсы кода поступают на триггер 22, осуществляющий контроль кодов на четность. Первый импульс кода определяет появление импульса на первом (нечетном) выходе триггера, второй импульс определяет появление импульса на втором (четном) выходе триггера. В процессе поступления импульсов кода состояние триггера 22 перекидывается: импульс то на нечетном выходе, то на четном. В это же время импульсы кода заполняют разряды регистра 24. Ключ 21 открыт на длительность 16-и разрядов кода (12,6 мкс), закрывается он импульсом, приходящим с 16-го (второго) выхода распределителя 19 импульсов, определяя конец длительности кода. Этот же импульс открывает второй и третий ключи 23, 29. При четном числе единиц в коде сигнал в триггере 22 будет на четном выходе, при нечетном числе единиц сигнал будет на нечетном выходе. В случае четного числа импульс со второго выхода триггера 22 проходит открытый ключ 23 и выдает код из первого регистра 24 в ЦАП 25. Код из первого регистра 24 поступает и во второй регистр 30. Если код не прошел проверку на четность, то импульс с первого выхода триггера через открытый третий ключ 29 выдает в ЦАП 25 содержимое второго регистра 30, поступившее перед этим из первого регистра. Ключи 23 и 29 открываются в момент 16-го разряда кода на длительность импульса (390 нс). Первый регистр 24 обнуляется импульсом с выхода первого дешифратора 18 перед приходом каждого кода звука. Второй регистр 30 обнуляется сигналом с выхода четвертого ключа 31 в момент его открытого состояния импульсом с дешифратора 18. Открывается ключ 31 импульсом со второго ключа 23 и закрывается импульсом с третьего ключа 29. Такой процесс позволяет неоднократную выдачу одного и того же кода из второго регистра 30, если несколько кодов звука подряд не прошли проверку на четность. Этот прием устраняет искажение сигнала недостоверными кодами. Для повышения достоверности восстановления аналогового сигнала в заявляемом устройстве приняты две меры: увеличение частоты дискретизации в четыре раза и применение контроля кодов на четность. Первичная дискретность звука речевого сигнала, принятая 16 кГц, в заявляемом устройстве составляет 64 кГц, что обеспечивает при наибольшей интенсивности роста звукового сигнала в 3 мс получение 192-х кодов. При таком их числе будет достаточное количество достоверных кодов, обеспечивающих достоверность восстановления аналогового сигнала. А узкая полоса занимаемых частот при передаче речи одной несущей 256 Гц еще более ограничивает влияние помех на радиосигнал.

Коды с регистров 24, 30 поступают в ЦАП 25, преобразуются в аналоговые сигналы и после усиления в блоке 27 воспроизводятся телефоном 28. Применение высокой частоты дискретизации смещает шумы квантования в область более высоких частот, что облегчает их фильтрацию фильтром 26. Для переговоров с другим абонентом набирается в блоке 7 номер абонента. При этом формируется другая несущая частота, отстоящая от предыдущей не ближе чем на 256 Гц, далее процесс повторяется.

Работа цифрового радиотелефона.

Включается питание радиотелефона, на клавиатуре блока 7 набирается номер вызываемого абонента, а затем свой номер. Блок 13 ключей подключает соответствующий выход делителя 5 ко входу блока 9, усиливающего несущую частоту перед подачей ее на модулятор 10. Формирователь 6 группового сигнала из посылок кодов синхронизации и посылок кода цифр номеров формирует групповой сигнал, где символы единиц представлены положительными и отрицательными полусинусоидами, модулирующими по амплитуде несущую частоту в блоке 10. Передатчик 8 излучает радиосигнал в эфир. В приемной части вызываемого радиотелефона срабатывает индикатор 36 вызова, открывается ключ 40, и передающая часть вызываемого радиотелефона формирует вторую несущую частоту для приемной части вызывающего радиотелефона. Вызываемый абонент отвечает в микрофон, звуковые колебания преобразуются АЦП 3 в коды и поступают в формирователь 6 и, чередуясь с кодами синхронизации, излучаются в эфир второй несущей. Этот радиосигнал принимается приемной частью вызывающего радиотелефона, обрабатывается в его канале звука и воспроизводится телефоном 28.

Для переговоров с другим абонентом в блоке 7 набирается его номер. Порядок подключения радиотелефона к телефонной сети тот же, что и у прототипа: радиотелефон базовая станция станция управления коммутационный центр - АТС. Связь заявляемым устройством может выполняться с радиоабонентами как с помощью АТС, так и без него, но с меньшим числом радиоабонентов. Технико -экономический эффект заявляемого радиотелефона состоит в уменьшении занимаемой полосы частот при связи в 48 раз против прототипа, что позволяет организовать вместо одного канала несколько десятков, и в увеличении скорости передачи цифровой информации с 1,3 кбит/с у прототипа до 2,56 Мбит/с.

Заявляемое устройство может использоваться для создания цифровой радиотелефонной связи как между радиоабонентами непосредственно так и через АТС.

Источники информации
1. Системы подвижной радиосвязи, под ред.И.М.Пышкина. М, 1986, с.43, 92-93, 147-148, прототип.

2. Радио, N5, 1991, с.3.

3. Тутевич В.Н. Телемеханика. М, 1985, с.207.

4. Выходцев А.В. Коваленко В.И. Кохно М.Т. Звуковое и телевизионное вещание. М, 1987, с.143 рис.6.7а.

5. Цифровые интегральные микросхемы, справочник. Минск, 1991. с.322.

6. Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерение. М, 1982, с.269,274.

7. Баркан В.Ф, Жданов В.К. Усилительная и импульсная техника. М, 1981, с.209.

8. Расчет элементов лазерных сканирующих систем, днепровский и др. Минск, 1986, с.56 табл.2.3.

9. Справочник по лазерной технике, под ред. Байбородина и др. Киев, 1978, с.192, 194, рис.13.7 в.

10. Справочник по радиовещанию, под ред. А.В.Выходца. Киев, Техника, 1081, с.112 рис.81.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиотелефонной системе подвижной связи. Техническим результатом является уменьшение в 48 раз занимаемой полосы в канале связи против прототипа и в увеличении скорости передачи цифровой информации с 1,3 кбит/с до 2,56 Мбит/с. Сущность изобретения состоит в том, что в цифровой радиотелефон, содержащий в передающей части приемник звука и усилитель, передатчик в составе усилителя несущей частоты, амплитудного модулятора и выходного усилителя, а в приемной части усилитель звуковой частоты и телефон, введены в передающей части генератор синусоидальных колебаний, делитель частоты, АЦП, формирователь группового сигнала, блок вызова абонента, дешифратор и блок ключей, в приемной части приемник узкополосных сигналов, двухполярный амплитудный детектор, канал выделения кода синхронизации, канал сигнала звука и канал сигнала вызова абонента. Частота дискретизации 64 кГц, тактовая частота 1,28 МГц, скорость передачи информации по эфиру 2,56 Мбит/с, режим связи дуплексный, занимаемая полоса частот 512 Гц. 1 з.п. ф-лы.

Цифровой радиотелефон, содержащий в передающей части последовательно соединенные приемник звука и усилитель звуковой частоты, передатчик в составе последовательно соединенных усилителя несущей частоты, амплитудного модулятора и выходного усилителя, а в приемной части усилитель звуковой частоты и телефон, отличающийся тем, что в него введены в передающей части последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний и делитель частоты, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и формирователь группового сигнала, блок вызова абонента, последовательно соединенные дешифратор и блок ключей, причем вход АЦП подключен к выходу усилителя звуковой частоты, управляющий вход АЦП подключен к первому выходу делителя частоты, первый, второй и третий управляющие входы формирователя группового сигнала подключены соответственно к первому и второму выходам делителя частоты и к первому выходу блока вызова абонента, второй сигнальный вход формирователя группового сигнала подключен к соответствующим выходам блока вызова абонента, которые параллельно через диоды соответственно подключены к входам дешифратора, выход формирователя группового сигнала подключен к второму входу амплитудного модулятора передатчика, сигнальные входы блока ключей подключены к соответствующим выходам делителя частоты, выходы блока ключей объединены и подключены к входу усилителя несущей частоты передатчика, формирователь группового сигнала выполнен в составе последовательно соединенных первого регистра, блока элементов И, первого и второго элементов ИЛИ и первого выходного ключа, последовательно соединенных первого ключа, формирователя импульсов, первого счетчика, элемента И, второго ключа и первого распределителя импульсов, выходы которого подключены к вторым входам блока элементов И, причем выход формирователя импульсов подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход элемента И подключен к управляющему входу первого счетчика и к второму управляющему входу первого ключа, первый управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу первого распределителя импульсов, десяти одинаковых каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные второй регистр, блок элементов И и первый элемент ИЛИ, общего для десяти каналов второго элемента ИЛИ и второго выходного ключа, общего для десяти каналов второго распределителя импульсов, и содержит последовательно соединенные третий ключ, второй счетчик и дешифратор, а также третий счетчик, причем выходы второго распределителя импульсов подключены параллельно вторым входам блоков элементов И десяти каналов, выходы первых элементов ИЛИ всех каналов подключены к входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго выходного ключа, выход второго ключа подключен к сигнальному входу третьего ключа, к входу второго распределителя импульсов и к управляющему входу первого регистра, десять выходов дешифратора подключены к первым управляющим входам вторых регистров десяти каналов, параллельно десятый выход дешифратора подключен и к управляющему входу второго счетчика и к счетному входу третьего счетчика, выход которого подключен к второму управляющему входу третьего ключа и к вторым управляющим входам вторых регистров десяти каналов, первым и вторым сигнальными входами формирователя группового сигнала являются входы первого регистра и входы вторых регистров десяти каналов, первым, вторым и третьим управляющими входами являются сигналь ный вход второго ключа, объединенный вход сигнальных входов первого, второго выходных ключей и первого ключа, первый управляющий вход третьего ключа, выходом является объединенный выход первого и второго выходных ключей, блок вызова абонента выполнен в составе последовательно соединенных клавиатуры, шифратора и блока коммутации, последовательно соединенных элемента ИЛИ и сдвигового регистра, выходы которого подключены к управляющим входам блока коммутации, а выходы элемента ИЛИ подключены к выходам клавиатуры, выходами блока вызова абонента являются выходы блока коммутации и выход десятого разряда сдвигового регистра, в приемной части введены последовательно соединенные приемник узкополосных сигналов и двухполярный амплитудный детектор, канал выделения кода синхронизации в составе последовательно соединенных первого формирователя импульсов, первого счетчика, первого дешифратора и первого распределителя импульсов, и элемента НЕ, канал сигнала звука в составе последовательно соединенных первого ключа, триггера, второго ключа, первого регистра, диода, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), фильтра звуковой частоты, усилителя звуковой частоты и телефона, последовательно соединенных третьего ключа и второго регистра и четвертого ключа, канал сигнала вызова абонента в составе последовательно соединенных второго формирователя импульсов, пятого ключа, третьего регистра, второго дешифратора и индикатора вызова, последовательно соединенных второго счетчика, третьего дешифратора и четвертого регистра, шестого ключа и второго распределителя импульсов, причем входы первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к первому и второму выходам двухполярного амплитудного детектора, вход элемента НЕ подключен к выходу первого формирователя импульсов, а выход его подключен к управляющему входу первого счетчика, этот же вход через диод подключен и к выходу первого дешифратора, выход первого дешифратора подключен также к первым управляющим входам первого, пятого ключей, к сигнальным входам четвертого ключа и второго счетчика, к входу второго распределителя импульсов и к соответствующему управляющему входу первого регистра, первый выход первого распределителя импульсов подключен к тактовым входам первого и второго регистров и ЦАП, второй выход первого распределителя импульсов подключен к управляющим входам второго и третьего ключей и второму управляющему входу первого ключа, сигнальный вход первого ключа подключен к выходу первого формирователя импульсов, первый выход триггера подключен к сигнальному входу третьего ключа, первый управляющий вход четвертого ключа к выходу второго ключа, второй управляющий вход ключа к выходу третьего ключа, а выход его подключен к соответствующему управляющему входу второго регистра, выход первого ключа подключен к сигнальному входу первого регистра, выход которого подключен к сигнальному входу второго регистра, выход которого также подключен к входу ЦАП, второй управляющий вход пятого ключа подключен к первому выходу второго распределителя импульсов, второй выход которого параллельно подключен к тактовым входам третьего и четвертого регистров, управляющие входы третьего четвертого регистров и второго счетчика подключены к выходу третьего дешифратора, сигнальный вход шестого ключа подключен к выходу второго формирователя импульсов, управляющий вход шестого ключа подключен к выходу второго дешифратора, а выход к сигнальному входу четвертого регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам дешифратора передающей части, приемник узкополосных сигналов выполнен в составе последовательно соединенных входной цепи, первого усилителя радиочастоты, блока полосовых фильтров и второго усилителя радиочастоты, выход которого является выходом приемника узкополосных сигналов.