РАДИОПЕРЕХОДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК H04Q7/24 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах подвижной связи для обеспечения совместной работы абонентов дуплексных и симплексных радиостанций.

Известно устройство сопряжения симплексного радиоканала с автоматической телефонной станцией (А.С. СССР 1164912, МПК³ H 04 Q 7/04, опубл. 30.06.85 г. ).

Однако данное устройство имеет узкую область применения и обеспечивает сопряжение симплексной радиостанции только с двухпроводными телефонными каналами связи. Кроме того, специфика использования рассмотренного устройства не предусматривает необходимость анализа собственных адресов абонентов, что в силу электромагнитной доступности среды распространения является одним из этапов установления связи между корреспондентами различных радиосетей. Жестко нормированные значения задержек срабатывания элементов устройства обеспечивают требуемую помехозащищенность лишь для рассмотренной области применения устройства.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявляемому является радиопроводное переходное устройство (А.С. СССР 999176, МПК³ H 04 Q 7/04, опубл. 23.02.83 г.), содержащее последовательно соединенные усилитель сигнала, выход которого подключен к информационному входу второго ключа и входу согласующего усилителя, радиостанцию, управляющий и информационный входы которой подключены соответственно к выходам блока индикации и третьего ключа, регулятор уровня, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого подключен к входу усилителя сигнала, выход второго ключа подключен к входу блока управления передачей, первый выход которого подключен к входу блока индикации, а второй - к управляющему входу третьего ключа и второму входу элемента ИЛИ, выход блока индикации подключен к входу блока задержки, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ подключен ко второму входу переключателя, первый вход которого подключен к выходу радиостанции и входу регулятора уровня, а выход переключателя соединен с входом усилителя приема, выход которого подключен к входу блока управления приемом, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а информационный вход третьего ключа соединен с выходом согласующего усилителя.

При такой совокупности описанных элементов и связей улучшается качество электрической развязки между каналами приема и передачи.

Однако устройство прототип имеет узкую область применения, так как тракты передачи и приема современных систем передачи являются, как правило, четырехпроводными. Кроме того, в устройстве не предусмотрена возможность анализа собственных адресов абонентов, что в силу электромагнитной доступности радиоканала является одним из этапов установления связи между корреспондентами различных радиосетей. Таким образом, оно не может быть использовано для обеспечения сопряжения радиостанций работающих в разных радиосетях (сопряжения симплексной и дуплексной радиостанций).

Целью изобретения является разработка радиопереходного устройства, обеспечивающего возможность его более широкого применения, в частности использования его для осуществления совместной работы абонентов дуплексных и симплексных радиостанций различных радиосетей, путем их сопряжения. Заявленное устройство расширяет арсенал технических средств данного назначения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее усилитель сигнала, выход которого подключен к информационным входам второго и третьего ключей, индикатор, выход которого подключен к входу блока задержки, а вход индикатора подключен к выходу блока управления передачей, управляющему входу третьего ключа и второму входу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу блока задержки, а выход элемента ИЛИ подключен к второму входу переключателя, первый вход которого подключен к входу регулятора уровня, выход переключателя соединен с входом усилителя приема, выход которого подключен к входу блока управления приемом, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а информационный вход первого ключа соединен с выходом регулятора уровня, выход второго ключа подключен к входу блока управления передачей, причем выход индикатора является управляющим выходом устройства, а выход третьего ключа и вход переключателя являются соответственно передающим и приемным информационными выходами устройства, дополнительно введены блок анализа адреса и дифференциальная система. Первый и второй выводы дифференциальной системы подключены соответственно к входу усилителя сигнала и выходу блока анализа адреса, информационно-адресный вход которого подключен к выходу первого ключа, причем адресный вход блока анализа адреса и четырехпроводный вход дифференциальной системы являются соответственно адресным и информационным входами устройства.

Благодаря новой совокупности существенных признаков и введения блока анализа адреса и дифференциальной системы, первый и второй выводы которой подключены соответственно к входу усилителя сигнала и выходу блока анализа адреса, информационно-адресный вход которого подключен к выходу первого ключа, причем адресный вход блока анализа адреса и четырехпроводный вход дифференциальной системы являются соответственно адресным и информационным входами устройства, обеспечивается возможность сопряжения абонентов различных радиосетей, имеющих разнотипные радиосредства (дуплексные и симплексные радиостанции), а за счет анализа собственных адресов абонентов на этапе установления связи исключается возможность доступа абонента, не имеющего на это права в другую радиосеть. Таким образом, область применения устройства расширяется.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественной всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемое устройство поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 показана функциональная схема радиопереходного устройства;
на фиг.2 - схема блока анализа адреса 14;
на фиг.3 - вариант использования радиопереходного устройства.

Заявляемое радиопереходное устройство, показанное на фиг.1, состоит из усилителя сигнала 1, второго ключа 2, блока управления передачей 3, индикатора 4, блока задержки 5, первого ключа 6, элемента ИЛИ 7, блока управления приемом 8, регулятора уровня 9, переключателя 10, усилителя приема 11, третьего ключа 12, дифференциальной системы 13 и блока анализа адреса 14, причем выход усилителя сигнала 1 подключен к информационным входам второго 2 и третьего 12 ключей. Выход индикатора 4 подключен к входу блока задержки 5. Вход индикатора 4 подключен к выходу блока управления передачей 3, управляющему входу третьего ключа 12 и второму входу элемента ИЛИ 7. Первый вход элемента ИЛИ 7 подключен к выходу блока задержки 5, а выход элемента ИЛИ 7 подключен к второму входу переключателя 10. Первый вход переключателя 10 подключен к входу регулятора уровня 9, а выход переключателя 10 соединен с входом усилителя приема 11. Выход усилителя приема 11 подключен к входу блока управления приемом 8. Выход блока управления приемом 8 подключен к управляющим входам первого 6 и второго 2 ключей. Информационный вход первого ключа 6 соединен с выходом регулятора уровня 9. Выход второго ключа 2 подключен к входу блока управления передачей 3. Выход индикатора 4 является управляющим выходом устройства, а выход третьего ключа 12 и вход переключателя 10 являются соответственно передающим и приемным информационными выходами устройства. Первый и второй выводы дифференциальной системы 13 подключены соответственно к входу усилителя сигнала 1 и выходу блока анализа адреса 14. Информационно-адресный вход блока анализа адреса 14 подключен к выходу первого ключа 6. Адресный вход блока анализа адреса 14 и четырехпроводный вход дифференциальной системы 13 являются соответственно адресным и информационным входами устройства.

Входящие в общую структурную схему радиопереходного устройства элементы имеют следующее назначение.

Усилитель сигнала 1 предназначен для обеспечения заданного уровня сигнала. Подобные усилители известны и описаны, например, в книге - Трохименко Я. К. Радиоприемные устройства на транзисторах. - Киев: "Техника", 1967, - с. 168-225. Могут быть реализованы на ИМС серии 157.

Первый, второй, третий ключи 6, 2, 12 и переключатель 10 предназначены для коммутации информационного сигнала в определенные моменты времени под воздействием управляющих сигналов. В качестве таких элементов могут быть использованы известные ключи, описанные, например, в книге - Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В. И. Кулешова и др.; под ред. С.В. Якубовского - М.: Радио и связь, 1989, - с. 447-455. В частности, они могут быть реализованы на микросхеме КР590КН7.

Блок управления передачей 3 предназначен для формирования управляющего сигнала при достижении сигналом на выходе усилителя сигнала 1 одного из двух значений, называемых пороговыми. Схемы построения подобных пороговых устройств известны. Одной из них является триггер Шмитта, описанный, например, в книге - Основы импульсной и цифровой техники. /Под ред. А.М. Сидорова. - СПВВИУС, 1995, - с. 117-119. В частности, блок управления передачей 3 может быть реализован на микросхеме К155ТЛ1.

Индикатор 4 предназначен для визуального информирования абонента радиостанции об ее работе на передачу. В качестве индикатора может быть использован светодиод.

Блок задержки 5 предназначен для формирования задержки сигнала. Для реализации блока задержки в простейшем случае может быть использован конденсатор соответствующей емкости.

Элемент ИЛИ 12 предназначен для формирования управляющего сигнала. Его принцип работы и вариант реализации известны и описаны, например, в книге - Основы импульсной и цифровой техники. /Под ред. А.М. Сидорова. - СПВВИУС, 1995, - с. 39-41. Может быть реализован на микросхемах серий 133 и 564133ЛЛ1.

Блок управления приемом 8 предназначен для формирования управляющего сигнала при достижении сигналом на выходе усилителя приема 11 одного из двух значений, называемых пороговыми. Может быть реализован аналогично блоку управления передачей 3.

Регулятор уровня 9 предназначен для поддержания уровня сигнала вблизи некоторого номинального значения независимо от уровня выходного сигнала радиостанции, известен и описан - Радиоприемные устройства. /Под ред. А.П. Жуковского. - М.: Высшая школа, 1989, - с. 164-167, рис.8.7-8.10. Может быть реализован на ИМС серии 157.

Усилитель приема 11 предназначен для обеспечения заданного уровня сигнала. Может быть реализован аналогично как и усилитель сигнала 1.

Дифференциальная система 13 предназначена для перехода с четырехпроводных трактов на двухпроводные и обратно. Подобные устройства известны и описаны, например, в книге - Военные системы многоканальной электросвязи. /Под ред. А.Т. Лебедева. - ВАС, 1979, с. 230-235. Может быть реализована с использованием трансформаторов.

Блок анализа адреса 14 предназначен для выделения адреса и принятия решения на дальнейшую обработку принимаемого информационного сигнала. Одним из вариантов реализации блока анализа адреса 14 может быть схема, показанная на фиг. 2, которая состоит из формирователя импульсов 14.4, триггеров 14.2, 14.3, 14.14, 14.15, элементов И 14.6, 14.7, 14.12, 14.13, 14.17, 14.18, счетчиков 14.9, 14.10, регистра сдвига 14.5, элементов ИЛИ 14.8, 14.16, N сумматоров по модулю два 14.11₁÷14.11_N, инвертора 14.19, причем объединенные входы формирователя импульсов 14.4 и элемента И 14.17 являются информационно-адресным входом блока анализа адреса 14, выход формирователя импульсов 14.4 соединен с S входами первого и третьего триггеров 14.2 и 14.3, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами элементов И 14.6, 14.7, 14.18, выход триггера 14.2 связан с сигнальным входом элемента И 14.6, а выход элемента И 14.6 соединен с счетным входом счетчика 14.9, выходы счетчика 14.9 подключены к соответствующим входам элемента И 14.12, выход которого соединен с S входами триггеров 14.14 и 14.15 и R входами триггера 14.2 и счетчика 14.9. Выход триггера 14.14 подключен к управляющему входу элемента И 14.17, выход которого соединен с информационным входом D регистра сдвига 14.5. Выход триггера 14.3 связан с сигнальным входом элемента И 14.7, выход которого подключен к счетному входу счетчика 14.10, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента И 14.13, выход которого соединен с R входами триггеров 14.3, 14.14,14.15 и счетчика 14.10. Выход триггера 14.15 подключен к сигнальному входу элемента И 14.18, выход которого подключен ко входу синхронизации С регистра сдвига 14.5, выходы 1÷N которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 14.8 и одновременно с первыми входами N сумматоров по модулю два 14.11₁÷14.11_N, на вторые входы которых подаются элементы кодовой комбинации собственного адреса с адресного входа блока анализа адреса, который является адресным входом устройства, выход элемента ИЛИ 14.8 соединен с R входом регистра сдвига 14.5, выходы сумматоров 14.11₁÷14.11_N соединены с 1÷N входами элемента ИЛИ 14.16 соответственно, выход которого является выходом блока анализа адреса 14.

Генератор тактовых импульсов 14.1 известен и описан, например, в книге - Микросхемы и их применение: Справ. пособие. / 1984, - с. 213, рис. 7.6. Может быть реализован на микросхемах серий 16.101, 176.

Счетчики 14.9, 14.10 известны и описаны, например, в книге - Основы импульсной и цифровой техники. /Под ред. А.М. Сидорова. - СПВВИУС, 1995, - с. 169 -172. Могут быть реализованы на Т-триггерах.

Регистр сдвига 14.5 предназначен для преобразования информации путем ее сдвига под воздействием сдвигающих (тактовых) импульсов. Может быть реализован по схеме, описанной в книге - Основы импульсной и цифровой техники. /Под ред. А. М, Сидорова. - СПВВИУС, 1995, - с. 158 - 159. Может быть реализован на Т-триггерах.

Сумматоры по модулю два 14.11₁÷14.11_N предназначены для суммирования по модулю два в двоичном коде двух разрядов, поступающих на входы каждого из них. Могут быть реализованы по схеме, описанной, например, в книге - Импульсные и цифровые устройства. Цифровые узлы и их проектирование на микросхемах / О.И. Лебедев, А.М. Сидоров, - Л.: ВАС, 1980, - с. 31-34.

Формирователь импульсов 14.4 предназначен для формирования из сигнала соответствующего логического уровня короткого импульса. Один из возможных вариантов его реализации описан в книге - Л.А. Мальцева, Э.М. Фромберг. Основы цифровой техники. - М.: Радио и связь, 1986, с. 30.

Логические элементы И 14.6, 14.7, 14.12, 14.13, 14.17, 14.18 и логические элементы ИЛИ 14.8, 14.16 известны и описаны, например, в книге - Основы импульсной и цифровой техники. /Под ред. А.М. Сидорова. - СПВВИУС, 1995, - с. 39-41. Могут быть реализованы на микросхемах серий 133 и 564.

RS-триггеры 14.2, 14.3, 14.14, 14.15 известны и описаны, например, в книге - Микросхемы и их применение: Справ. пособие./ В.А. Батушев, В.Н. Вениаминов, В. Г. Ковалев и др. - М.: Радио и связь, 1984, - с. 122. Могут быть реализованы на ИМС серий 133, 564.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Вариант использования радиопереходного устройства для организации совместной работы абонентов дуплексных и симплексных радиостанций различных радиосетей иллюстрируется фиг.3. В этом случае у абонентов, входящих в состав радиосети 2 и имеющих симплексные радиостанции, позволяющие осуществлять информационный обмен с симплексной радиостанцией абонента А, появляется возможность ведения радиосвязи с абонентами радиосети 1, a y абонентов радиосети 1, имеющих дуплексные радиостанции, позволяющие осуществлять информационный обмен с дуплексной радиостанцией абонента А, появляется возможность ведения радиосвязи с абонентами радиосети 2.

При возникновении у абонента А потребности в осуществлении радиосвязи с абонентом, работающим в радиосети 2, сигнал с выхода дуплексной радиостанции абонента А поступает на информационный вход радиопереходного устройства, являющийся четырехпроводным входом дифференциальной системы 13. В дифференциальной системе 13 сигнал переходит с четырехпроводного тракта на двухпроводный и с первого вывода дифференциальной системы 13 поступает в тракт передачи радиопереходного устройства. В исходном состоянии тракт передачи радиопереходного устройства открыт вторым ключом 2, а тракт приема закрыт первым ключом 6. При поступлении с первого вывода дифференциальной системы 13 сигнала от радиостанции, работающей в радиосети 1, он усиливается и нормируется усилителем сигнала 1 и поступает на вход третьего ключа 12. Одновременно сигнал через второй ключ 2 поступает на вход блока управления передачей 3. Если уровень сигнала на входе блока управления передачей 3 достигает порогового значения U_вх1, триггер Шмитта переходит из состояния логического "0" в состояние логической "1". Сигнал с уровнем логической "1" с выхода блока управления передачей 3 поступает на вход индикатора 4 и управляющий выход устройства, который является управляющим входом симплексной радиостанции абонента А. Светодиод, реализующий функцию визуального информирования абонента А о работе его радиостанции на передачу, начинает светиться. Одновременно через открывшийся под воздействием управляющего сигнала с уровнем логической "1" сформированного на выходе блока управления передачей 3 третий ключ 12 сигнал поступает на передающий информационный выход устройства, подключенный в свою очередь, к модулятору симплексной радиостанции абонента А. В это же время через элемент ИЛИ 7 сигнал с уровнем логической "1" поступает на переключатель 10, который в исходном состоянии был открыт, и закрывает его, предотвращая ложное срабатывание блока управления приемом 8. Симплексная радиостанция абонента А осуществляет передачу сигнала. После прекращения передачи сообщения, когда уровень сигнала на входе блока управления передачей 3 U_вх, уменьшаясь, становится равным второму пороговому значению U_вх2, происходит переход триггера Шмитта из состояния логической "1" в состояние логического "0". Сигнал с уровнем логического "0" с выхода блока управления передачей 3 поступает на второй вход элемента ИЛИ 7. На первый вход элемента ИЛИ 7 сигнал с уровнем логического "0" поступает через цепочку - выход блока управления передачей 3, индикатор 4, блок задержки 5. Через определенное время задержки сигнал с уровнем логического "0" поступает на переключатель 10 и возвращает его в исходное состояние. Задержка сигнала необходима из-за того, что при переключении симплексной радиостанции абонента А из режима "Передача" в режим "Прием" с выхода усилителя низкой частоты приемника радиостанции на приемный информационный выход радиопереходного устройства проходит короткий, но достаточно мощный импульс. Это происходит за счет того, что в переходный момент шумоподавитель приемника срабатывает не сразу, а через определенное время. Под воздействием данного сигнала может сработать блок управления приемом 8, открывая первый ключ 6, и импульс пройдет на второй вывод дифференциальной системы 13, а затем и на информационный вход устройства, который подключен к дуплексной радиостанции абонента А, работающей в радиосети 1. Цепь задержки и предназначена для предотвращения прохождения импульса помехи с выхода усилителя низкой частоты приемника симплексной радиостанции абонента А. Время задержки во многом определяется типом используемой абонентом А симплексной радиостанции (временными характеристиками ее шумоподавителя) и должно подбираться на этапе отладки работы устройства.

В режиме приема сигнал с выхода усилителя низкой частоты приемника симплексной радиостанции абонента А поступает на вход усилителя приема 11 через открытый переключатель 10. Усиленный сигнал с усилителя приема 11 проходит на блок управления приемом 8. Он аналогичен блоку управления передачей 3. Если уровень сигнала на входе блока управления приемом 8 достигает порогового значения U_вхпр1, происходит переход триггера Шмитта из состояния логического "0" в состояние логической "1". Сигнал с уровнем логической "1" с выхода блока управления приемом 8 поступает на управляющие входы первого и второго ключей 6 и 2. В результате действия этого управляющего сигнала канал передачи закрывается вторым ключом 2, а сигнал с выхода симплексной радиостанции абонента А, через приемный информационный выход радиопереходного устройства поступает на регулятор уровня 9. Уровень сигнала на его выходе определяется исходя их характеристик входных цепей дуплексной радиостанции абонента А. С выхода регулятора уровня 9 через открытый первый ключ 6 сигнал поступает на вход блока анализа адреса 14, показанного на фиг.2. При этом импульс с выхода формирователя импульсов 14.4 переводит RS-триггеры 14.2, 14.3 в единичное состояние. В результате последовательность тактовых импульсов через открытые элементы И 14.6, 14.7 поступает на счетные входы C₁ счетчиков 14.9, 14.10. Счетчик 14.9 отсчитывает количество символов, предшествующих символам адреса, после чего сигналом с уровнем логической единицы переводит RS-триггер 14.2 в нулевое состояние (поступление тактовых импульсов на вход счетчика 14.9 прекращается), а RS-триггеры 14.14, 14.15 - в единичное (при этом на вход синхронизации С регистра сдвига 14.5 поступает последовательность тактовых импульсов, а на его информационный вход D - последовательность символов, начиная с первого символа адреса). Счетчик 14.10, закончив отсчет количества символов, предшествующих символам адреса, и количества символов самого адреса, выдает сигнал с уровнем логической единицы на входы R RS-триггеров 14.14, 14.3, 14.15 и переводит их в нулевое состояние. При этом поступление информации и тактовых импульсов на входы регистра сдвига 14.5 прекращается. Выделенная кодовая комбинация адреса в параллельном коде поступает с выходов регистра сдвига 14.5 на входы элемента ИЛИ 14.8 (при этом сигнал с уровнем логической единицы с выхода элемента ИЛИ 14.8 поступает на вход R регистра сдвига 14.5 и переводит его в нулевое состояние), а также на первые входы сумматоров по модулю два 14.11₁÷14.11_N, при этом на вторые входы последних поступает кодовая комбинация собственного адреса абонента А. Эта комбинация может вводится с какого либо устройства, например программируемого запоминающего устройства (ПЗУ), на определенный период времени ведения связи. Тем самым предотвращается возможность несанкционированного доступа в радиосеть 1 абонента другой радиосети. Если адрес в заголовке пакета совпал с собственным адресом абонента А, то с выхода элемента ИЛИ 14.16 сигнал поступает на выход блока анализа адреса 14, а затем на второй вывод дифференциальной системы 13. В дифференциальной системе 13 происходит переход сигнала с двухпроводного тракта на четырехпроводный и сигнал поступает на информационный вход устройства, к которому подключается дуплексная радиостанция абонента А, осуществляющая ведение связи в радиосети 1.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах подвижной связи для обеспечения совместной работы абонентов дуплексных и симплексных радиостанций. Заявленное устройство расширяет арсенал технических средств данного назначения. Достигаемым техническим результатом является разработка радиопереходного устройства, обеспечивающего возможность его более широкого применения, в частности использования его для осуществления совместной работы абонентов дуплексных и симплексных радиостанций различных радиосетей. Радиопереходное устройство включает усилитель сигнала 1, второй ключ 2, блок управления передачей 3, индикатор 4, блок задержки 5, первый ключ 6, элемент ИЛИ 7, блок управления приемом 8, регулятор уровня 9, переключатель 10, усилитель приема 11, третий ключ 12, дифференциальную систему 13 и блок анализа адреса 14. 3 ил.

Радиопереходное устройство, содержащее усилитель сигнала, выход которого подключен к информационным входам второго и третьего ключей, индикатор, выход которого подключен к входу блока задержки, а вход индикатора подключен к выходу блока управления передачей, управляющему входу третьего ключа и второму входу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу блока задержки, а выход элемента ИЛИ подключен к второму входу переключателя, первый вход которого подключен к входу регулятора уровня, выход переключателя соединен с входом усилителя приема, выход которого подключен к входу блока управления приемом, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а информационный вход первого ключа соединен с выходом регулятора уровня, выход второго ключа подключен к входу блока управления передачей, причем выход индикатора является управляющим выходом устройства, а выход третьего ключа и вход переключателя являются соответственно передающим и приемным информационными выходами устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены блок анализа адреса и дифференциальная система, первый и второй выводы дифференциальной системы подключены соответственно к входу усилителя сигнала и выходу блока анализа адреса, информационно-адресный вход которого подключен к выходу первого ключа, причем адресный вход блока анализа адреса и четырехпроводный вход дифференциальной системы являются соответственно адресным и информационным входами устройства.