ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР Российский патент 2005 года по МПК H04B7/00 G06F1/00 

Изобретение относится к аппаратным устройствам компьютерного оборудования для использования в единой глобальной компьютерной сети.

Прототипом принят персональный компьютер типа IBM PC [1], содержащий системный блок, монитор, устройства ввода клавиатуру и манипулятор мышь, устройства вывода принтер и модем. Модем, подсоединяя последовательный порт /COM1 или COM2/ системного блока к телефонной линии, позволяет пользователю персонального компьютера обменом информации общаться с внешним миром в режиме полного дуплекса [2 с.280], используя две несущие частоты, передавая и получая информацию одновременно. Необходимым условием работы компьютера в Интернете является наличие телефонных линий связи, соединяющих модем с АТС, и линий связи от АТС до модема компьютера сервис-провайдера. Недостатком прототипа является необходимость в телефонных линиях связи, отсутствие которых лишает доступа в Интернет, и низкая скорость передачи, приема информации.

Цель изобретения - осуществить беспроводный доступ с персонального компьютера к компьютеру сервис-провайдера и увеличение скорости передачи, приема информации.

Техническим результатом является беспроводный доступ персонального компьютера пользователя к компьютеру сервис-провайдера с высокоскоростным обменом информационными сигналами.

Технический результат достигается применением для функций передачи, приема информационного сигнала в компьютерах пользователя и сервис-провайдера вместо модема радиотехнического устройства передачи, приема с узкой полосой в эфире /менее 1000 Гц/ и скоростью передачи, приема информации 25 Мбит/с. При регистрации имя и получении пароля в организации сервис-провайдера пользователь персонального компьютера получает от нее значение несущей частоты своего устройства передачи, приема и значение несущей частоты, на котором будет вести радиосвязь сервис-провайдер. Переключателями в устройстве передачи, приема пользователь устанавливает значение этих частот. Устройство передачи, приема подключается стандартным кабелем с 25-контактным разъемом к последовательному порту /COM1 или COM2/ системного блока компьютера.

Сущность изобретения в том, что в персональный компьютер, включающий системный блок, монитор, клавиатуру, манипулятор мышь и принтер, введено устройство передачи, приема, содержащее генератор синусоидальных колебаний и синтезатор частот, канал передачи и канал приема, канал передачи содержит ключ, усилитель несущей частоты, формирователь однополосного сигнала, выходной усилитель, антенну, формирователь импульсов, второй ключ и схему сигнала запроса информации, канал приема содержит блок приема, усилитель радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор, инвертор, элемент задержки, суммирующий усилитель, формирователь импульсов, регистр, первый и второй дешифраторы.

Структурная схема персонального компьютера на фиг.1, функциональная схема устройства передачи, приема на фиг.2, принципиальная схема двухполярного амплитудного детектора на фиг.3, спектр сигнала с канала передачи на фиг.4, временные диаграммы работы на фиг.5.

Персональный компьютер /фиг.1/ включает системный блок 1, монитор 2, клавиатуру 3, манипулятор мышь 4, принтер 5 и устройство передачи, приема 6.

Устройство передачи, приема 6 /фиг.2/ включает последовательно соединенные генератор 7 синусоидальных колебаний и синтезатор 8 частот, канал передачи, содержащий последовательно соединенные первый ключ 9, усилитель 10 несущей частоты, формирователь 11 однополосного сигнала и выходной усилитель 12, антенну, формирователь 13 импульсов, второй ключ 14 и схему 15 сигнала запроса информации, включает канал приема, содержащий блок 16 приема, усилитель 17 радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор 18, инвертор 19, элемент 20 задержки, суммирующий усилитель 21, формировать 22 импульсов, регистр 23, первый 24 и второй 25 дешифраторы. Генератор 7 синусоидальных колебаний, синхронизируемый тактовыми импульсами с системного блока 1 через контакт 8 разъема /RS-232/ последовательного порта, генерирует синусоидальные колебания со стабильностью тактового генератора системного блока 1. Синтезатор 8 частот выдает с первого выхода синусоидальные колебания несущей частоты канала передачи на вход первого ключа 9. Значение несущей частоты дается пользователю домашнего компьютера организацией сервис-провайдера при регистрации имя и получении пароля. Частота устанавливается пользователем в синтезаторе 8 частот переключателем. Как вариант, принимается 400 МГц. Со второго выхода синтезатор 8 частот выдает синусоидальные колебания с периодом, соответствующим периоду импульса с формирователя 13 импульсов. На вход формирователя 13 импульсов поступают информационные импульсы с разъема 2 последовательного порта системного блока 1. Частота синусоидальных колебаний со второго выхода синтезатора 8 частот принимается 25 МГц, период колебания 40 нс. С третьего выхода синтезатор 8 частот выдает синусоидальные колебания несущей частоты, на которой идет радиосвязь компьютера сервис-провайдера с домашним компьютером. Частота сообщается пользователю и выставляется им в синтезаторе 8 частот. Эта частота необходима для детектирования однополосного сигнала [3, с.146] в канале приема. С четвертого выхода синтезатор 8 частот выдает управляющие тактовые импульсы соответствующей частоты для работы регистра 23. Формирователь 13 импульсов формирует из поступающих импульсов с последовательного порта системного блока 1 импульсы соответствующей амплитуды и длительностью, равной периоду синусоидального колебания /40 нс/, поступающие на сигнальный вход ключа 14. Импульс с формирователя 13 импульсов поступает на управляющий вход ключа 14, открывает его на время своей длительности /40 нс/.

За время открытого состояния ключ 14 пропускает на выход одну синусоиду, которая выполняет амплитудную модуляцию несущей частоты /400 МГц/ в блоке 11. Наличие синусоиды представляет наличие импульса, отсутствие ее является отсутствием импульса. Спектр амплитудно-модулированного сигнала /фиг.4/ состоит из несущей и двух боковых частот: нижней и верхней. Одна из боковых частот и сама несущая являются в информационном смысле избыточными. Формирователь однополосного сигнала состоит из кольцевого модулятора и полосового фильтра [4, с.235]. Методом двойной балансной модуляции и отфильтровыванием одной из боковых полос блок 11 формирует однополостный сигнал. В блоке 11 подавляется несущая частота, а полосовой фильтр отфильтровывает верхнюю боковую частоту 425 МГц /400+25/. Информацию о кодах несет нижняя боковая частота 375 МГц /400-25/. Стабильность несущей задается стабильностью тактового генератора в системном блоке 1. При стабильности генератора 7 в 10^-6 нижняя боковая частота в эфире занимает полосу ±375 Гц, т.е. 750 Гц, что позволит в полосе 1 МГц разместить 1300 домашних компьютера, связанных о компьютером сервис-провайдера, частота тактового генератора которого может быть 10^-7, и занимаемая полоса радиосвязи компьютера сервис-провайдера с домашним компьютером будет на порядок меньше. Выходной усилитель 12 усиливает радиосигнал до величины, требуемой при излучении в эфир. Схема 15 сигнала запроса информации формирует и выдает квитирующий сигнал CTS /Clear To Send/ на 5 контакт разъема последовательного порта системного блока 1 (5, с.250].

Квитирующий сигнал RTS /Request To Send/ от системного блока 1 с контакта 4 разъема /R-232/ поступает на первый управляющий вход ключа 9 и открывает его. Несущая частота с первого выхода синтезатора 8 частот поступает в усилитель 10. Замена импульсов на синусоиды перед передачей в эфир позволяет использовать преимущества синусоидального сигнала: синусоидальное колебание меньше других сигналов подвержено искажениям помехами, модуляция высокостабильной синусоидальной частоты, кратной ей по частоте, синусоидальным колебанием с применением однополосной передачи дает возможность получить максимально узкую полосу в эфире, которая, в свою очередь, ослабляет влияние помех на синусоидальный сигнал /спектр помехи широк, и на долю 750 Гц приходится мизерная часть энергии помехи/, при приеме кодов, единицы в которых представляются синусоидами, имеется возможность восстановить все сигналы, подвергшиеся искажениям помехами.

При приеме информации радиосигнал о антенны поступает в блок 16 приема, являющийся селектором каналов дециметрового диапазона /СКД/. Блок 16 представляет собой первую половину СКД-24 [6, с.132] и включает входную цепь, предварительный усилитель радиочастоты, а из преобразователя частоты используется смеситель VT2 [6, рис.4.2] /без контура гетеродина и фильтра ПЧ, имеющиеся в СКД-24/. Блок 16 выполняет прием в диапазоне ДМВ и имеет электронную настройку для приема радиосигнала с устройства передачи компьютера сервис-провайдера. Выделенная полосовым фильтром предварительного усилителя радиочастота через петлю связи поступает на вход эмиттера смесителя VT2. С третьего выхода синтезатора 8 частот на смеситель поступают синусоидальные колебания частотой, соответствующей частоте устройства передачи в компьютере сервис-провайдера. Сигнал с коллектора смесителя VТ2, являющийся выходным сигналом блока 16, поступает на вход усилителя 17 радиочастоты, усиливается до необходимой величины и поступает на вход двухполярного амплитудного детектора 18, выполненного по схеме [7, с.112], принципиальная схема его на фиг.3. Диод Д1 выделяет положительную огибающую /фиг.5, диаграмма 6/ модулирующего синусоидального сигнала, диод Д2 уже из модулирующей выделяет огибающие положительных полусинусоид /диаграмма 7/, диод д3 из модулирующей выделяет огибающие отрицательных полусинусоид /диаграмма 8/. С первого выхода блока 18 положительные полусинусоиды через элемент 20 задержки /выполняет задержку на 20 нс, т.е. на 0,5 периода синусоиды/ поступают на первый вход суммирующего усилителя 21 /диаграмма 9/. Со второго выхода блока 18 отрицательные полусинусоиды через инвертор 19, меняющий фазу отрицательных полусинусоид на 180° /диаграмма 10/, т.е. на положительные полусинусоиды, поступают синхронно /и практически синфазно/ с положительными полусинусоидами с элемента 20 задержки на второй вход суммирующего усилителя 21.

Суммарный сигнал в виде увеличенной положительной полусинусоиды с блока 21 поступает на вход /диаграмма 11/ формирователя 22 импульсов. Инвертор 19, элемент 20 задержки и суммирующий усилитель 21 применяются для восстановления сигналов кода, подвергшихся воздействию помех. Полусинусоиды одного синусоидального колебания разнополярные, поэтому воздействие помех на них не одинаково. Искажается помехой больше та полусинусоида, которая находится в противофазе с амплитудой помехи. Полусинусоида другой полярности подвергается искажению слабее либо вообще не подвергается. Причем искаженная полусинусоида остается по форме ближе к полусинусоиде, чем к сигналу другого вида. Для создания условий, содействующих восстановлению сигналов кода, перед передачей и осуществляется замена каждого информационного импульса /поступающих в блок 13/ на синусоидальное колебание. Для восстановления искаженных сигналов кода /полусинусоид/ положительная полусинусоида с первого выхода блока 18 задерживается на полупериод /20 нс/, а фаза отрицательной полусинусоиды /со второго выхода блока 18/ меняется инвертором 19 на 180° /фиг.3/, диаграммы 9 и 10 на фиг.5. На входы суммирующего усилителя 21 приходят синхронно две однополярные полусинусоиды. При искажении или отсутствии одной из них блоку 21 достаточно одной полусинусоиды для выдачи соответствующего сигнала в формирователь 22 импульсов, который формирует импульс по полярности, амплитуде и длительности идентично импульсу кодов в системном блоке 1. Сигналы кода поступают и в регистр 23, с выходов которого поступают параллельно в дешифратор 24 и второй дешифратор 25. Дешифратор 24 с приходом кода соответствующей команды выдает сигнал U₃ на второй управляющей вход первого ключа 9, который закрывает его. Несущая частота не поступает в блок 10, передача информации прерывается. Дешифратор 25 с приходом кода соответствующей команды дешифрирует ее и через контакт входа 22 разъема /фиг.2/ подает в последовательный порт системного блока 1 вызов R1 с компьютера сервис-провайдера. Скорость передачи и приема информации устройством передачи и приема 25 Мбит/с.

Для связи компьютера сервис-провайдера с одним домашним компьютером ему требуется иметь одно идентичное устройство передачи, приема. Для связи со многими домашними компьютерами потребуется подобное устройство с несколькими каналами передачи и приема, генератор 7 и синтезатор 8 частот достаточен и один.

Работа устройства передачи, приема.

Устройство подключается стандартным кабелем /RS-232/ с 25-контактным разъемом к последовательному порту в системном блоке 1 компьютера. В кабеле используются семь линий [2, с.283, 5, с.250]

Назначение линииКонтакт разъемаТХД передача информации с порта компьютера2RХД прием информации системным блоком 13RTS сигнал квитирования с порта системного блока, или запрос на передачу информации4СТS очистить для передачи, или сигнал квитирования с канала передачи устройства5GNД заземление7- тактовые сигналы для синхронизации генератора 78R1 вызов компьютера пользователя с компьютера сервис-провайдера22

При передаче информации кодовые посылки, обрамленные битами старта, контроля и останова [8, с.155], с последовательного порта системного блока 1 поступают на вход формирователя 13 импульсов в канале передачи. Сформированный по длительности и амплитуде импульс открывает ключ 14, пропускающий одну синусоиду частотой 25 МГц /40 нс/ на второй вход формирователя 11 однополосного сигнала. Синусоида модулирует по амплитуде несущую частоту, диаграммы 2-5 на фиг.5. Блок 11 выдает нижнюю боковую частоту 375 МГц, усиливаемую в блоке 12 и излучаемую в эфир. Радиосигналы кодовых посылок с канала передачи компьютера сервис-провайдера принимаются блоком 16, где нижняя боковая частота смешивается в смесителе с сигналом несущей с третьего выхода синтезатора 8 частот. Выходной сигнал, представляющий сумму напряжений однополосного сигнала и несущей, усиливается в усилителе 17 радиочастоты и поступает на вход двухполярного амплитудного детектора 18. С первого выхода блока 18 положительная полусинусоида задерживается на 20 нс элементом задержки 20 и поступает на первый вход суммирующего усилителя 21. Со второго выхода блока 18 отрицательная полусинусоида инвертируется в инверторе 19 и положительной полусинусоидой поступает на второй вход блока 21. Формирователь 22 импульсов по получении сигналов с блока 21 формирует на выходе импульсы, по полярности, амплитуде и длительности соответствующие импульсам, используемым системным блоком 1, которые через контакт 3 разъема RХД поступают в последовательный порт системного блока компьютера. Устройство передачи, приема может быть выполнено из двух специальных микросхем, включенное в состав компьютеров осуществит беспроводный доступ в Интернет.

Источники информации

1. А.КЕНИН. Самоучитель по IBM PC. Екатеринбург. 2001, с.10-39.

2. УИНН Л.Рош. Библия по техническому обеспечению Уинна Роша. Минск, 1992, с.280-283.

3. Радиосвязь, вещание, телевещание, под ред. А.Д.Фортушенко, М. 1981, с.146.

4. Радиопередающие устройства, М.С.Шумилин и др., М. 1981, с.234, 235.

5. А.Борзенко. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. Второе издание. М. 1997, с.249-263.

6. Бродский М.А. Телевидение цветного изображения. Минск, 1988, с.132, рис.4.2.

7. Справочник по радиовещанию под ред. А.В.Выходца, Киев, 1981. с.112, рис.81.

8. Пятибратов А.П. Гудыно Л.П, Кириченко А.А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, под ред. А.П.Пятибратова, изд.2, М. 2002, с.155.

Изобретение относится к аппаратным устройствам компьютерного оборудования для использования в единой глобальной компьютерной сети. Техническим результатом является беспроводный доступ персонального компьютера пользователя ко входу компьютера сервис-провайдера, что обеспечивает высокоскоростной обмен информационными сигналами. В состав персонального компьютера введено устройство передачи, приема, включающее генератор синусоидальных колебаний, синтезатор частот, канал передачи, содержащий ключ, усилитель несущей частоты, формирователь однополосного сигнала, выходной усилитель, антенну, формирователь импульсов, второй ключ и схему сигнала запроса информации, и канал приема, содержащий блок приема, усилитель радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор, инвертор, элемент задержки, формирователь импульсов, регистр и два дешифратора. Скорость передачи и приема информационных сигналов 25 Мбит/с. 5 ил.

Персональный компьютер, содержащий системный блок, монитор, входы и выходы которого подключены к соответствующим выходам и входам системного блока, клавиатуру, манипулятор-мышь, входы и выходы которых подключены к соответствующим выходам и входам системного блока, и принтер, входы которого подключены к соответствующим выходам системного блока, отличающийся тем, что в него введено устройство передачи, приема, включающее последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний и синтезатор частот, канал передачи, содержащий последовательно соединенные первый ключ, усилитель несущей частоты, формирователь однополосного сигнала, выходной усилитель и антенну, последовательно соединенные формирователь импульсов и второй ключ, выход которого подключен к второму входу формирователя однополосного сигнала, и схему сигнала запроса информации, вход которой подключен к выходу первого ключа, включающий канал приема, содержащий последовательно соединенные блок приема, усилитель радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор, элемент задержки, вход которого подключен к первому выходу двухполярного амплитудного детектора, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, формирователь импульсов и регистр, содержит инвертор, вход которого подключен к второму выходу двухполярного амплитудного детектора, а выход подключен к второму входу суммирующего усилителя, первый и второй дешифраторы, входы которых поразрядно параллельно подключены к выходам регистра, выход первого дешифратора подключен к второму управляющему входу первого ключа в канале передачи, выходы синтезатора частот подключены: первый и второй в канале передачи соответственно к сигнальным входам первого и второго ключей, третий и четвертый в канале приема соответственно к второму входу блока приема, к управляющему входу регистра, информационным входом устройства передачи, приема является вход формирователя импульсов канала передачи, подключенный к соответствующему выходу последовательного порта системного блока, информационным выходом является выход формирователя импульсов канала приема, подключенный к соответствующему входу того же последовательного порта системного блока, управляющими входами устройства передачи, приема являются вход генератора синусоидальных колебаний и первый управляющий вход первого ключа в канале передачи, подключенные к соответствующим выходам того же последовательного порта системного блока, управляющими выходами устройства передачи, приема являются выход схемы сигнала запроса информации и выход второго дешифратора канала приема, подключенные к соответствующим входам того же последовательного порта системного блока компьютера.