УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

 

 

 

 

Кафедра У и СРС

 

 

 

 

 

 

 

 

Сборник лабораторных работ

по дисциплине

«Мобильные системы связи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ташкент 2011

 

В  сборнике приводится материал по лабораторным работам посвященным изучению элементов антенно-фидерного тракта радиорелейной линии связи, амплитудных ограничителей и частотных детекторов, радиоприемных устройств, приемопередающей стойки РРЛ, транкинговой системы  SMARTTRANK – II и его терминала GP – 68, а также сотовой системы связи стандарта GSM и его абонентского терминала NOKIA – 5110, с приведением их технических характеристик.

Сборник лабораторных работ может быть использован при подготовке бакалавров по следующим направлениям и специальностям:

5522000 - Радиотехника, 5522100 - Телевидение, радиосвязь и радиовещание, 5522200 - Телекоммуникация, 5524400 -  Мобильные системы связи, 5340100 - Экономика, 5340200 - Менеджмент, 5840200 - Телекоммуникации и  552190 - Информатика и информационные  технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В последнем десятилетии мы являемся  свидетелями бурного развития систем связи с подвижными объектами. В первую очередь следует назвать системы персонального радиовызова, транкинговые системы радиосвязи и сотовые системы связи.

Опыт эксплуатации действующих систем показал их несомненную перспективность их дальнейшего усовершенствования. Наиболее современными из них приблизили подвижную связь по качеству принимаемой информации к проводной телефонной связи, с дополнительными  видами услуг, что привело  к массовому притоку абонентов.

            Данный методический сборник будет полезен при подготовке студентов  при изучении систем мобильной связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  № 4.

 

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ

АНТЕННО-ФИДЕРНОГО  ТРАКТА  РАДИОРЕЛЕЙНОЙ

ЛИНИИ СВЯЗИ

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Практическое изучение элементов антенно-фидерного тракта (АФТ) аппаратуры радиорелейных  линий  связи (РРЛ). Приобретение навыков по настройке и измерению  основных характеристик   АФТ.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1. Изучить построение АФТ дециметрового и сантиметрового диапазонов, назначение и основные характеристики элементов АФТ.

2.2. Измерить амплитудное распределение поля вдоль измерительной линии.

2.3. Определить степень согласования различных элементов АФТ.

 

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

   В зависимости от диапазона рабочих частот РРЛ, в АФТ используются коаксиальные или волноводные линии. К основным  элементам  АФТ дециметрового диапазона волн относятся: антенны, коаксиальные кабели, полосовые и разделительные фильтры, антенные переключатели (при использовании одной  антенны для рабочего и резервного стволов). При построении  АФТ сантиметрового диапазона волн  к перечисленным элементам добавляются: поляризатор, поляризационный селектор, ферритовый вентиль (или ферритовый циркулятор),  устройства переходов для  соединения волноводов разных сечений между собой. От степени согласования элементов АФТ зависит  его КПД и мощность  переходных шумов, возникающих  из-за отражений в местах стыка фидера, с элементами тракта при распространении электромагнитной  волны, модулированной по частоте многоканальным сообщением. При полном согласовании фидера  с нагрузкой, в качестве которой  в работе используется различные элементы АФТ, падающая волна полностью поглощается нагрузкой (режим бегущей волны). При отсутствии  согласования часть  падающей волны отражается и, двигаясь в обратном направлении вдоль фидерной линии, накладывается на падающую волну, образуя максимумы и минимумы (режим смешанных волн). Величины амплитуд напряжений в максимуме и минимуме стоячей волны могут быть найдены из простых соотношений:

 

|U|_max= |U_пад | + |U_отр |,                   (1)

|U|_min= |U_пад |  - |U_отр |,                   (2)

 

где U_пад и U_отр – амплитуды падающей и отраженной волн.

Передвигая каретку измерительной линии можно измерить величины α, пропорциональные  амплитудам напряжений в точках максимумов и минимумов. Тогда коэффициент бегущей волны (КБВ) будет равен:

              ,                              (3)

 

а коэффициент стоячей волны (КСВ) равен :

         .                       (4)

Квадратный корень извлекается в связи с тем, что характеристика СВЧ диода квадратичная.

Степень согласования различных элементов  тракта с фидером определяется  по значению коэффициента бегущей волны или  коэффициента стоячей волны. Величины КБВ и КСВ определяют с помощью измерительных линий или рефлектометров.

 

 

 

 

 

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Лабораторная установка состоит из генератора СВЧ сигналов, в который встроен волномер и регулируемый аттенюатор (рис.1), измерительной линии и элементов АФТ.

Измерительная линия состоит из отрезка коаксиального кабеля и измерительной  головки (рис. 2).

 

Рис.1. Структурная схема лабораторной установки

 

 

Рис. 2. Эскиз измерительной линии

 

         Измерительная головка  представляет собой объемный резонатор  с короткозамыкающим поршнем, служащим  для настройки объемного резонатора на необходимую частоту. Зонд располагается вдоль силовых линий электрического поля  в линии. Электродвижущая сила (ЭДС), возникающая в зонде, пропорциональна напряженности поля в месте расположения зонда. Эта ЭДС возбуждает объемный резонатор, создавая в нем электромагнитные колебания. С объемным резонатором связан кристаллический СВЧ диод, играющий роль преобразователя СВЧ колебаний в низкую частоту модуляции генератора.

Перемещая зонд вдоль волновода, можно найти распределение амплитуд напряженности поля и длину волны в волноводе. Регистрация амплитудного распределения производиться при помощи микроамперметра, подключенного к СВЧ диоду.

 

 

5.  ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

5.1. Подготовка лабораторного макета к работе

 

5.1.1.Собрать одну из перечисленных схем (по указанию преподавателя) (рис. 3 а - г).

5.1.2. Включить генератор и прогреть его в течение  не менее 15 минут.

5.1.3. Установить генератор на заданную преподавателем частоту при помощи волномера.

5.1.4. Установить глубину погружения зонда измерительной   линии в среднее положение.

5.1.5. Настроить резонатор измерительной линии на частоту генератора по максимальному отклонению стрелки измерительного прибора.

 

 

 

Рис. 3. Схемы подключения нагрузок

Рис. 3. Схемы подключения нагрузок

 

Где: G – генератор СВЧ,   ИЛ – измерительная  линия, 

        ПФ – полосовой фильтр, РФ – разделительный фильтр,  

        АП – антенный переключатель, АО – антенный облучатель,

Z_Н – подключаемая нагрузка.

 

 

5.2. Измерение амплитудного распределения поля вдоль     измерительной линии

 

Для измерения амплитудного распределения поля вдоль измерительной линии определить зависимость показания измерительного прибора от величины смещения каретки Х в сантиметрах, при двух видах нагрузки (элементы АФТ)  на заданной преподавателем частоте. Измерения провести через каждый сантиметр вдоль измерительной линии, в том числе в точках максимумов и минимумов. Схемы подключения задаются преподавателем и представлены на рисунке 3.     

В качестве нагрузки Z_наг  могут быть использованы следующие элементы АФТ:

1. Полосовой фильтр (ПФ);

2. Антенный  облучатель (АО);

3. Разделительный фильтр (РФ);

4. Антенный переключатель (АП);

5. Согласованная нагрузка  75 Ом (СН);

6. Короткозамыкающая нагрузка (КЗ);

7. Без нагрузки (б/н)  - режим холостого хода (ХХ).

 

Результаты измерений занести в таблицу 1.            

 

Таблица 1.

 

X, см	2	3	4	5	6	…………	47	48
α

 

Построить график зависимости α=f(Х) для использованных  видов нагрузки.

 

 

 

5.3.            Определение степени согласования фидера

с элементами  АФТ

 

Степень согласования определяется коэффициентом бегущей волны (КБВ).

Вариант выполнения задания указывается преподавателем. Измерения произвести на  частотах, приведенных в варианте, с указанными видами нагрузок. Результаты измерений   занести  в таблицу 2 и произвести расчет значений КБВ по формуле 3.

Построить график зависимости КБВ  от частоты  для  всех видов нагрузок.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

 

 

 

 

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

6.1. Начертить  схему измерений  по указанию преподавателя.

6.2. Привести таблицы и графики измерений  распределения поля вдоль измерительной линии и зависимости КБВ от частоты для всех элементов АФТ.

 

 

 

 

 

 

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

7.1. Начертить структурную схему АФТ многоствольной РРЛ  и пояснить назначение элементов тракта.

7.2. Антенны РРЛ. Антенны оптического типа. Их особенности, достоинства и  недостатки.

7.3. Антенны РРЛ. Антенны акустического типа. Их особенности, достоинства и  недостатки.

7.4. Основные параметры антенн РРЛ:

- диаграмма направленности;

- КНД;

- КУ;

- КЗД;

- КПД;

- входное сопротивление антенны;

7.5. Устройство и основные электрические характеристики фидерных линий РРЛ:

- коаксиальный кабель;

- волновод прямоугольного сечения;

- волновод круглого сечения;

- волновод квадратного сечения.

7.6. Виды фидерных линий.

7.7. Виды измерительных линий. Устройство и назначение  измерительных линий.

7.8. Основные типы волн в волноводах.

7.9. Волны высших типов в волноводах.

7.10.Режимы работы фидерных линий.

7.11.Реализация полосовых и режекторных фильтров СВЧ.

7.12.Конструкция и принцип действия поляризатора.

7.13.Конструкция и принцип действия поляризационного селектора.

7.14.Конструкция и принцип действия резонансного ферритового вентиля.

7.15.Конструкция и принцип действия  ферритового вентиля, использующего эффект Фарадея.

7.16.Конструкция и принцип действия вентиля работающего на принципе смещения поля.

7.17.Назначение герметизирующих вставок  в АФТ.

7.18.Устройство одинарных и двойных волноводных  тройников.

7.19.Устройство и принцип действия направленных ответвителей.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.      Метрикин А.А. Антенны и волноводы РРЛ. М. Связь, 1997 г.

2.      Немировский А.С. Рыжков К.В. Системы связи и РРЛ. М. Связь. 1980 г.

3.      Качержевский Г.Н. Ерохин Г.А. Антенно-фидерные устройства. М. Радио и связь. 1989 г.

4.      Марков В.В. Радиорелейная связь. М. связь 1979 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

 

ИЗУЧЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТОЙКИ Р-600М

 

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1.      Изучить основные технические данные и функциональную схему приемопередатчика и конструктивные особенности высоко­частотной стойки

Р-600-2М.

2.      Ознакомиться с  порядком включения и эксплуатационным контролем работы приемопередатчика.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

1.      Изучить основные данные системы Р-600-2М и приемопере­датчика высокочастотной стойки.

2.      Изучить функциональную схему приемопередатчика, назна­чение и работу отдельных узлов.

3.      Нарисовать функциональную схему высоко­частотной стойки

       Р-600-2М.

4.      Изучить размещение блоков и панелей приемопередатчика на стойке, ознакомиться с конструктивным решением отдельных уз­лов (фильтры, ферритовые вентили, смесители, направленные ответвители, ЛБВ и т.д.).

5.      Ответить на контрольные вопросы.

 

 

3.    СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Функциональная схема высоко­частотной стойки Р-600-2М.

2. Основные технические данные стойки.

3. План распределения частот.

4.   ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Включение стойки и эксплуатационный контроль

Включение комплекта стойки производится в следующем поряд­ке:

1.   Поставить переключатель "СЕТЬ" на панели питания комплекта в положение "МЕСТ.ВКЛ", при этом должна загореться сигнальная лампа "НАКАЛ ЛБВ".

2.   Проверить накал ЛБВ, для чего нажать кнопку "НАКАЛ" на панели питания. Стрелка прибора должна отклониться до 63 цел., что соответствует напряжению 6,3 В.

3.      Переключатель "АНОД" поставить в положение "ЮСТ". Лам­почка "1800 В" будет светить с неполным накалом.

4.      Проверить ток спирали по показанию прибора "ТОК СПИРАЛИ" на панели питания. Он не должен превышать 5 делений.

5.      Проверить наличие напряжений I500В и -7В путем поочеред­ного нажатия соответствующих кнопок.

6.      Установить тумблер "ПРИБОР" на панели контроля (РВ-7) в положение "ВНУТР.", а переключатель прибора в положение "КОНТР. ТОКОВ" и проверить токи ламп всех панелей. При нажатии контрольных кнопок у ламп показания прибора должны находиться в пределах 20-95 дел.

7.      Проверить исправность блока гетеродинных частот: - убе­диться в наличии напряжения на выходе умножителя гетеродина приемника. При нажатии кнопки "КОНТР. ВЫХ." на панели РВ-3 по­казания прибора панели контроля должны быть 30-90 дел.;

-    проверить наличие напряжения с частотой сдвига. При на­жатии кнопки "КОНТР. 213 МГц" (панель РВ-4) показания прибора должны находиться в пределах 30-95 дел.;

-    проверить ток диода смесителя сдвига, для чего поставить переключатель на панели контроля в положение "СМ.СДВ". Показа­ния прибора должны быть в пределах 40-95 дел. При больших от­клонениях от указанной величины ручкой "ВЫХ.УРОВЕНЬ" добиться показаний в 50-60 дел.

8.   Проверить работоспособность приемника:

-  проверить наличие токов диодов смесителя приемника (при положении переключателя на панели контроля "СМ.ПР.Д1" и "СМ.ПР.Д2"- показания прибора .должны быть 50-60 пел.);

-  проверить прохождение сигнала через тракт промежуточной частоты. Для этого подать на контрольный вход УПЧ-Т (гнездо "КОНТРОЛЬ" панели РВ-2) от ГСС напряжение 20-40 мВ с частотой 70 МГц и нажать кнопку, расположенную над этим гнездом (для подключения входа "КОНТРОЛЬ" к УПЧ-I). При прохождении сигнала должна загореться золеная лампочка "ПРИЕМНИК" на панели инди­каторов. При нормальном уровне сигнала на выходе УПЧ-I показа­ние прибора панели контроля в положении переключателя "АРУ" должно быть не менее 60 делений.     

9.   Проверить работу передатчика:

-  проверить наличие кабельной перемычки между разъемом "ВЫХОД" панели РВ-6 и входом "0,3-0,5" на панели смесителя (РВ-8);

-    проверить токи диодов смесителя передатчика (переключа­тель панели контроля поставить в положение "КОНТРОЛЬ ТОКОВ"; при нажатии кнопок прибора «Д₁» и «Д₂» на панели смесителя по­казания прибора должны быть равны 30-60 целений);

-    поставить ручки регулировки "1 АНОД" и "СПИРАЛЬ" на пане­ли питания в крайнее левое положение и проверить ток спирали.

   Он не должен превышать 5 дел., в противном случае   произ­вести    под    руководством    препода­вателя    юстировку ЛБВ;

-    подать полное питание на ЛБВ, для чего установить пере­ключатель "АНОД" на панели питания в положение "РАБ". При этом сигнальная лампочка "1800 В" панели питания должна све­титься с полным накалом. Проверить ток спирали - он не должен превышать 20 дел;

-    проверить наличие сигнала гетеродина передатчика, для чего переключатель на панели контроля поставить в положение "МОЩН.ГЕТ.". Показания прибора должны быть в пределах 30-95 дел.;

-    проконтролировать наличие выходной мощности передатчика, для чего поставить переключатель на панели контроля в положение "МОЩН.ВЫХ". Прибор должен показать 30-60 делений. Если на вход УПЧ-I подан сигнал от ГСС, как указано в п.8, должна загореть­ся зеленая лампочка "ПЕРЕДАТЧИК" на панели индикаторов;

-ручками регулировки "I АНОД" и "СПИРАЛЬ" на панели пита­ния добиться максимальной мощности, следя за тем, чтобы показа­ния прибора "ТОК СПИРАЛИ" не превышал, 20 делений.

      Поставить переключатель "АНОД" в положение "ЮСТ".

 

 

5.   КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.      Назначение приемника.

2.      Назначение передатчика.

3.      Назначение блока гетеродинных частот.

4.      Назначение фильтра ПФ.

5.      Назначение ферритовых вентилей.

6.      Назначение КГВЗ.

7.      Назначение фильтров ФГ.

8.      Назначение замещающего генератора.

9.      Устройство и принцип работы щелевого моста.

10.  Назначение диодов Д₁ и Д₂.

11.  Назначение диодов Д₄ и Д_5.

12.  В чем состоит существенная разница в режиме работы смесителей приемника и передатчика?

13.  Назначение фильтров ФБП.

14.  Как получаются гетеродинные частоты приемника и передатчика?      

15.  Назначение фильтров ФУП.

16.  Как осуществляется передача каналов служебной связи?

17.  Для чего нужен усилитель АРУ?

18.  Зачем нужен электронный "ключ"?

19.  Какие функции выполняет ЛБВ?

20.  Чем достигается стабильность частоты колебаний?

21.  На сколько отличаются частоты приемника и передатчика стойки?

22.  На сколько отличаются частоты гетеродинов приемника и передатчика?

23.     Каким требованиям должны удовлетворять УПЧ?

24.     В каком диапазоне частот (и средняя длина волны) работает приемопередатчик Р-600-2М?

25.     Сколько стволов может быть организовано с помощью системы Р-600-2М?

26.    Основные технические данные приемопередатчика (мощ­ность, коэффициент шума, ширина полосы ствола).

27.    Чему равна промежуточная частота?

28.    Чему равна частота "сдвига"?

29.    Зачем нужна система АРУ?

30.    Каково назначение фазового модулятора ФМ?

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.      Радиорелейные и спутниковые системы передачи.

Учебник для ВУЗов.   Под ред. А.С.Немировского.- М.: Радио и связь, 1986.

2.      Системы радиосвязи. Учебник для ВУЗов. Под ред. Н.И. Калашникова. -  М.: Радио и связь, 1988.

3.      Системы радиосвязи. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. - М.: Радио и связь, 1987.

4.      Радиорелейные  системы передачи – 2-е изд. В.Н.Гордиенко, Г.Н. Попов и др.; Под ред. В.И. Иванова. -М.:Горячая линия – Телеком, 2003.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

ОПИСАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

ПРИЕМО - ПЕРЕДАЮШЕЙ СТОКИ Р-600-2М

 

Общие сведения о системе Р-600-2М

 

Радиорелейная система Р-600-2М предназначена для организа­ции магистральных линий связи протяженностью до 2500 км, рас­считанных на передачу многоканальной телефонии и телевидения.

Аппаратура работает в диапазоне 3,3-3,9 ГГц по двухчастотному плану. На рис. I приведены распределение частот для двух соседних станций и частоты гетеродинов приемников и передат­чиков. Система рассчитана на 6 широкополосных стволов. Четные номера стволов используются на магистральных направлениях, не­четные - на ответвлениях.

Станции РРЛ подразделяются на два типа: "НВ" и "ВН". На станциях НВ частота настройки приемника ниже частоты передат­чика; на станциях ВН - частота приемника выше.

В Р-600-2М применяется поучастковое резервирование по схеме 2+1, т.е. на два рабочих ствола (телефонный и телевизион­ный) создается один ствол "горячего" резерва.

По телефонному стволу обычно передается 600 телефонных каналов. При расположении высокочастотного оборудования в непосредственной близости от антенн число каналов может быть увеличено до 1020.              

Телевизионный ствол обеспечивает передачу черно-белого или цветного телевидения совместно со звуковым сопровождением. Слу­жебный канал для связи между узловой и промежуточными станциями может быть организован в стволе, предназначенном для передачи многоканальной телефонии, методом фазовой модуляции напряжения генератора сдвига.

 

 

 

Рис. 1. План распределения частот радиорелейной системы

Р-600-2М

 

Назначение и основные технические данные высоко­частотной   приемо-передающей стойки Р-600-2М

 

Высокочастотная приемо-передающая стойка предназначена для образования широкополосного дуплексного ствола.

Стойка состоит из двух приемо-передающих комплектов, работающих в противоположных направлениях. Приемо-передающий комплект имеет следующие технические данные:

1.      Диапазон рабочих частот 3435-3835 МГц с планом распределения, приведенном на рис.I.

2.      Мощность передатчика - не менее 5 Вт.

3.      Коэффициент шума приемника - не более 25 ед.

4.      Промежуточная частота - 70 МГц.

5.      Ширина  полосы пропускания 38  2 МГц.

6.      Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе  8 МГц не более 3%.

7.      Неравномерность частотной характеристики группового вре­мени запаздывания (ГВЗ) в полосе 8 МГц не более 3 нс.

8.      Порог включения замещающего генератора - 100 пВт.

9.      Нестабильность частоты гетеродина не более 200 кГц.

10.  Электропитание от источников напряжением 220 В, 50 Гц; потребляемая мощность двумя комплектами - 700 ВА.

 

Конструкция и состав стойки

 

На стойке расположены два приемопередатчика с блоками питания и панель индикаторов. Общий виц стойки приведен на рис.2.

Каждый приемопередатчик включает:

·        панель УПЧ-I (РВ-2);

·        панель умножителя частоты гетеродина (РВ-3);

·        панель умножителя частоты сдвига с фазовым модулятором

(РВ-4);

·        панель УПЧ-2 (РВ-5);

·        панель корректора ГВЗ и замещающего генератора (РВ-6);

·        панель смесителя передатчика (РВ-8);

·        блок ЛБВ;

·        Панель контроля (РВ-7).

Панель индикаторов (РВ-1) – общая для обоих приемопередатчиков.

Стойка имеет габаритные размеры: высота 2470 мм, ширина – 618 мм и глубина – 463мм.

 

Рис. 2. Стойка высокочастотная приемо–передающая Р-600-2М

 

 

Структурная схема приемопередатчика

 

Структурная схема приемопередатчика состоит из трех основ­ных блоков: приемника, передатчика и блока гетеродинных частот (рис. 3).

 

Приемник

 

В приемнике происходит выделение и преобразование высоко­частотного сигнала в сигнал с промежуточной частотой 70 МГц и усиление. Принимаемый сигнал с частотой fпp  из антенны посту­пает на разделительный фильтр стволов РФ-I и далее на вход приемника. Через направленный ответвитель H0-I, служащий для подключения измерительного генератора, сигнал поступает в ПФ. В полосовом фильтре ПФ подавляется зеркальный канал и обеспе­чивается необходимая избирательность по соседнему каналу. Его избирательность при расстройке на  58 МГц не хуже 40 дБ.

Через ферритовый вентиль ФВ-I сигнал поступает на щелевой мост IIIM-I. ФВ-I служит для улучшения согласования смесителя приемника с антенно-волноводным трактом. Вентиль ФВ-2 поглоща­ет часть мощности гетеродина передатчика, отраженную от смеси­теля за счет различия в параметрах диодов Д₁ и Д₂. Из конструк­тивных соображений ФВ-I и ФВ-2 объединены в одном блоке.

 

Рис. 3. Функциональная схема приемопередатчика Р-600-2М (промежуточная станция)

 

IIIM-I служит для подведения принимаемого сигнала и колебаний гетеродина к детекторам смесителя. Схема устройства и подключе­ния моста показана на рис. 4а. Мост обладает следующими свойст­вами: сигнал, поданный ко входу I или ко входу 2, целится по­ровну, причем при переходе через щель колебания отстают по фа­зе на 90°. Если нагрузки на выходе моста согласованы, т.е. от­сутствуют отражения, то вход I и вход 2 полностью развязаны.

Рис. 4. Схема устройства щелевого моста

 

Рассмотрим работу моста. Как видно из рис. 4а, мощности сигнала fnp   и гетеродина fгпр делятся поровну и попадают на диоды Д₁ и Д₂ (типа Д405 Б и Д405 БП). Пусть фазы сигнала и колебаний гетеродина соответственно равны φ_с и φ_г . Тогда на диод Д₁ одновременно будут действовать сигнал fnp, с фазой φ_с  и напряжение гетеродина с фазой φ’_г =φ_г -90°.  На Д2 поступят соответствующие напряжения с фазами  φ’_с = φ_с - 90° и φ_г.  Если  fnp > fгnp то фаза колебаний промежуточной частоты на выходе f_nч1= φ_{с -} φ’_{г =} φ_с -φ_г +90°, а на выходе Д2 – φ_пч2 = φ’_с - φ_г = φ_с- φ_г -90°, т.е. напряжение промежуточной частоты на выходах диодов Д{ и Д2 сдвинуты на 180°. Для совпадения фаз необходимо один из диодов "перевернуть", т.е. сделать встречное включение. Допустим, что повернутдиод Д2, тогда на его выходе фаза будет равна φ’_пч2= φ_пч2+180°= φ_с - φ_г + 90°= φ_пч1, что и требовалось.

При согласованном включении щелевого моста величина раз­вязки между входами I и 2 достигает 20 дБ и, следовательно, на такую же величину снижается мощность колебаний гетеродина, по­падающих на вход приемника.

В смесителе приемника за счет нелинейности диодов Д-1 и Д2 возникают гармоники гетеродинной частоты и сигнала. Для предо­твращения попадания этих гармоник в блок гетеродинных частот и на вход приемника между ЩМ-I и детекторными головками смесите­ля включены фильтры гармоник ФТ-1 (см. рис. 3).

Напряжение сигнала промежуточной частоты (70 МГц) с выхо­да смесителя (см. рис. 3) поступает на вход шестикаскадного усилителя промежуточной частоты УПЧ-1 (панель РВ-2). Общее усиление усилитель 40 дБ. Для снижения коэффициента шума пер­вый каскад выполнен на триоде 6С4ПЕ по схеме с заземленной сеткой. Последующие каскады - на пентодах 6Ж9ПЕ.

Анодной нагрузкой 1,3,4 и 5 каскадов являются двухконтурные полосовые фильтры с индуктивной связью. Во втором каскаде стоит одиночный колебательный контур. На выходе шестого каска­да включен трехконтурный полосовой фильтр с выходным сопротив­лением 75 Ом.

Пятый и шестой каскады охвачены автоматической регулиров­кой усиления (АРУ).

Для контрольных измерений на панели УПЧ-I имеется гнездо "КОНТРОЛЬ", которое подключается к входу усилителя через ат­тенюатор в 20 дБ при нажатии кнопки, расположенной над гнез­дом.

С выхода УПЧ-I сигнал поступает в 2 соединенных последо­вательно корректора группового времени запаздывания (ГВЗ), рас­положенные. На панели РВ-6. С помощью первого корректируется ГВЗ стойки (он настраивается на заводе). Второй предназначен для корректировки ГВЗ участка линии. Групповое время запаздыва­ния корректора на частотах 60 и 80 МГц меньше чем на частоте 70 МГц соответственно на 15 и 5 нс.

Сигнал промежуточной частоты поступает на УПЧ-2 шестикаскадный усилитель, собранный на пентодах 6Ж91Е. Межкаскадные связи осуществляются с помощью двухконтурных полосовых фильтров I с индуктивной связью. Коэффициент усиления УПЧ-2 составляет 40 дБ, напряжение на выходе - 0,5 В на нагрузке 75 Ом.

Все каскады УПЧ-2 охвачены АРУ. Детектор АРУ Д3 стоит на выходе УПЧ-2. После усиления в усилителе постоянного тока на­пряжение АРУ подается на управляющие сетки ламп регулируемых каскадов. В зависимости от величины этого напряжения будет изме­няться смещение на сетках ламп, чем достигается регулировка усиления. При некоторых измерениях бывает необходимо выключить АРУ, что осуществляется нажатием кнопки "АРУ ВЫКЛ." на панели РВ-6. При этом одновременно включается цепь ручной регулировки усиления.

Напряжение с выхода усилителя АРУ подается также на схему управления электронным "ключом". Если напряжение на выходе УПЧ-2 не менее 0,5 В управляющая схема переводит "ключ" в ра­бочее положение и сигнал с выхода усилителя поступает на коак­сиальное гнездо "ВЫХОД 0,5 В" панели РВ-6. При полном пропада­нии сигнала или падении выходного напряжения гаже 0,5 В схема управления включает замещающий генератор ЗГ и переводит "ключ" в положение 2. Теперь на гнездо "ВЫХОД ОJ5 В" будет поступать напряжение с выхода ЗГ с частотой 70 МГц. Это необходимо для того, чтобы устройства телесигнализации на последующих стан­циях участка линии не дали ложного сигнала аварии.

Электронный "ключ" выполнен на полупроводниковых диодах и обеспечивает высокую надежность и быстродействие.

Сигнал с гнезда "ВЫХОД 0,5" панели РВ-6 подается либо на демодулятор (при работе на оконечной или узловой станции), ли­бо на передатчик (если стойка используется на промежуточной станции без выделения каналов).

Помимо указанных выше функций управляющая схема также переключает цепи индикатора несущей. При наличии на выходе УПЧ-2 сигнала с напряжением 0,5 В и более загорается зеленая лампоч­ка "ПРИЕМНИК" на панели индикаторов РВ-Т. Если же выходное на­пряжение менее 0,5 В на панели PB-I загорается красная лампоч­ка "ОТКАЗ".

 

Передатчик

 

В передатчике осуществляется преобразование сигнала проме­жуточной частоты в сигнал СВЧ и усиление СВЧ колебаний.

Сигнал промежуточной частоты с выхода приемника на проме­жуточной станции или от частотного модулятора (на оконечной или узловой) поступает на вход передатчика. Передатчик состоит из панели смесителя (РВ-8), блоков передачи, ЛБЗ и выхода.

Панель смесителя содержит два усилителя промежуточной час­тоты УПЧ-3 и смеситель, выполненный на диодах Д4 и Д5 типа Д-401.

Поступивший на вход "0,3-0,5 В" панели РВ-8 сигнал проме­жуточной частоты попадает одновременно на вход обоих УПЧ-3. Напряжение на выходе УПЧ-3 не менее 4 В. Это намного выше, чем напряжение, создаваемое гетеродином передатчика.

Таким образом, работой диодов будет управлять только на­пряжение промежуточной частоты.

Детекторные головки смесителя через фильтры гармоник ФГ-2 связаны со щелевым мостом ЩМ-2. К ЩМ-2 через ферритовый вентиль ФВ-4 подаются колебания гетеродина передатчика с час­тотой fгпep.  Как показано на рис. 4б, колебания гетеродина разделятся поровну и поступят на диоды Д4 и Д5. Диоды имеют одинаковую полярность включения и поэтому под воздействием сигнала промежуточной частоты будут либо открыты, либо закры­ты. В течение положительного полупериода напряжения промежу­точной частоты диоды Д4 и Д5 открыты и на их внутреннем сопротивлении происходит поглощение колебаний с частотой fгпep. При отрицательном полупериоде диоды закрыты и отражают колеба­ния гетеродина. Благодаря свойствам щелевого моста, отраженная энергия в основном попадает в плечо, соединенное с ферритовым вентилем ФВ-3. Лишь небольшая часть отраженной энергии идет в направлении ФВ-4, где и затухает.

Таким образом, на выходе щелевого моста получаются промодулированные по амплитуде колебания гетеродина передатчика. Из всего многообразия комбинационных .продуктов с помощью фильтра боковой полосы ФБТ1-1 выделяются колебания с частотой fг пep + fпч или fг пep -  fпч.  Остальные комбинационные продукты и колеба­ния с частотой fг пep отражаются от ФБП-1 и поглощаются в ФВ-3.

С выхода фильтра, через тройник и ФВ-5, сигнал поступает на вход ЛБВ (типа УВ-229) и далее на ФВ-6 блока выхода. При подводимой мощности ко входу ЛБВ 20 мВт мощность сигнала на ее выходе составляет 6 Вт (усиление порядка 25 дБ). Ферритовые вентили ФВ-5 и ФВ-6 установлены .для улучшения согласования ЛБВ с трактом. В конструкции блока ЛБВ  предусмотрено принудитель­ное воздушное охлаждение коллекторной и катодной частей лампы. С выхода ФВ-6 сигнал через тройник поступает в фильтр боковой полосы ФБП-2, который по характеристикам и конструкции анало­гичен БФП-1. Он служит для дальнейшего подавления колебаний, лежащих за пределами рабочей полосы сигнала, во избежание по­мех соседним стволом и другим радиолиниям. Далее сигнал прохо­дит направленный ответвитель НО-2 и поступает в фильтр стволов РФ-2 и антенну. Часть мощности сигнала ответвляется в НО-2 и подается на диод Д₆  индикатора мощности. Индикатор сигнализиру­ет о неисправности передатчика. При номинальном значении 5 Вт загорается зеленая лампочка "ПЕРЕДАТИК" на панели индикаторов. При падении мощности сигнала ниже номинальной загорается крас­ная лампочка "ОТКАЗ".

 

Блок гетеродинных частот

 

Блок гетеродинных частот служит для получения колебаний с частотой fг пep    для смесителя приемника и с частотой fгпep -для смесителя передатчика. Блок гетеродинных частот включает в себя панель кварцевого генератора ГК-1 и умножителя частоты (РВ-3), панель кварцевого генератора сдвига КГ-2 с фазовым мо­дулятором ФМ и умножителем частоты (РВ-4) и волноводный блок, содержащий умножитель частоты, смеситель сдвига и три узкопо­лосных фильтра ФУП-1 + ФУП-3.

Колебания гетеродина приемника fгпep получаются путем ум­ножения частоты f1   колебаний, создаваемых в КГ-I. В зависимос­ти от номера ствола  частота кварцевого резонатора берется в пределах от 48 до 52 МГц. Для получения стабильных по частоте колебаний используется явление последовательного резонанса кварца на третьей гармонике. Кварцевый генератор выполнен на двух лампах типа 6Ж9ПЕ. Колебания с частотой 3 f1 усиливаются (на лампе 6Ж9ПЕ) и поступают в удвоитель и затем в выходной усилитель. Удвоитель и выходной усилитель выполнены на лампах типа 6С4ПЕВ.

Дальнейшее умножение частоты до 36 f1 осуществляется в двух каскадах, выполненных на лампах типа ГС-4М. Первый каскад работает в режиме утроения частоты, второй - удвоения.

Напряжение с выхода умножителя панели РВ-3 поступает в удвоитель частоты на параметрическом диоде 2А602В. Параметричес­кий удвоитель находится в волноводном блоке. Полученные колебания с частотой 72 f1 делятся в разветвителе. Одна третья часть мощности через узкополосный фильтр ФУП-I поступает на ФВ-2 и далее в щелевой мост приемника. Две трети мощности поступают на ФУП-2 и далее в смеситель сдвига. Последний выполнен на дио­де типа Д501ВП. На смеситель подаются также колебания с часто­той 21З МГц из панели РВ-4. Смеситель сдвига предназначен для преобразования колебаний гетеродина приемника frnp в колебания гетеродина передатчика frпер - fгпр  + 213 МГц или frпер = frпер - 213 МГц, в зависимости от того выше или ниже час­тота передатчика по сравнению с частотой принимаемого сигнала. Через ФУП-3 колебания frпер подаются в блок передачи на ФУП-4 и далее на тройник. Здесь происходит сложение сигнала с часто­той frпер   и колебаний гетеродина передатчика frпер.  0ба колебания проходят через ФВ-5, усиливаются в ЛБВ и после ФВ-6 поступают на тройник, к которому подсоединены фильтры ФБП-2 и ФУП-5. Последний пропускает колебания frпер, которые далее идут через ФВ-4, щелевой мост и поступают в смеситель передат­чика (диоды Д4 и Д5).

Колебания с частотой 213 МГц, необходимые для работы сме­сителя сдвига, получаются с помощью умножения частоты колебаний, создаваемых кварцевым гетеродином КГ-2 (панель РЗ-4). Генера­тор выполнен на двух лампах типа 6Ж9ПЕ и создает колебания с частотой 53,25 МГц. Они подаются на фазовый модулятор ФМ, собран­ный но двух лампах типа 6Ж9ПЕ. С помощью ФМ производится фазо­вая модуляция колебаний генератора сдвига сигналами служебной связи. За фазовым модулятором следуют два каскада удвоения на лампах бЖ9ПЕ и 6С4ПЕ. В результате получаются модулированные по фазе колебания с частотой 213 МГц. Максимальное отклонение фа­зы колебаний при модуляция достигает 1,5 рад.

 

 

 

Панели питания, контроля и индикаторов

 

Панель    литания    (РВ-9) обеспечивает питание одного приемопередатчика и содержит выпрямители на 1800В, 7 В, 150 В и трансформаторы накала. Питание включается с помощью переключателя "СЕТЬ", имеющего три положения: "ВЫКЛ", "ДИСТ. ВКЛ" (дистанционное включение) и "МЕСТ.ВКЛ" (местное включе­ние).

Панель имеет схему замедленного включения анодных напряжений, которая обеспечивает задержку на 1,5-2 минуты. Предусмот­рено также автоматическое понижение напряжения на коллекторе ЛБВ при чрезмерном увеличении тока спирали.

На лицевой стороне панели расположены два прибора. Левым измеряется ток коллектора ЛБВ, а при нажатии кнопки"контролиру­ется 1800 В. Правый прибор измеряет ток спирали, а при нажатии соответствующих кнопок контролирует напряжения накала ЛБВ, 24 В, 150 В, 7 В.

Панель    индикатора   (РВ-Т) предназначена для сигнализации о работоспособности обоих приемопередатчиков. Па панели размещены два индикатора несущей, два индикатора мощности, схема дистанционного включения и выключения стойки и выпрямитель на 24 В. При исправных приемопередатчиках должны гореть зеленые лампочки "ПРИЕМНИК" и "ПЕРЕДАТЧИК" включенных комплектов. В случае пропадания несущей или мощности в любом из приемопередатчиков загорается красная лампочка "ОТКАЗ".

Панель контроля (РВ-7). Проверка основных показателей работы приемопередатчика, токов ламп и диодов осу­ществляется с помощью панели контроля.

На панели контроля расположены: прибор, измерительная ко­лодка, тумблер на два положения и переключатель. Измеритель­ная колодка служит для подключения внешнего прибора или осцил­лографа. Тумблер в положении "ВНУТР." подключает к измеряемой цепи прибор, а в положении "ВНЕШ." - измерительную колодку.

Переключатель позволяет подключить прибор или измеритель­ную колодку к контролируемой цепи. В положении "КОНТРОЛЬ ТОКОВ" можно проверить токи всех ламп, нажимая соответствующие кнопки на панелях приемопередатчика. Контроль токов диодов смесителей приемника и смесителя сдвига производится установкой переключа­теля в соответствующее положение.

Мощность гетеродина передатчика контролируется прибором при положении переключателя "МОЩН.ГЕТЕР.". Кроме того, пере­ключатель позволяет контролировать уровень принимаемого сигна­ла по току детектора АРУ (положение "АРУ") и выходную мощность по индикатору мощности (положение "МОЩН.ВЫХ.").

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АМПЛИТУДНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ И ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

Освоить и знать основы методов детектирования частотно-модулированных сигналов в радиоприемных устройствах РРЛ и  подвижных систем связи.

Уметь снять амплитудные и амплитудно-частотные характеристики амплитудного ограничителя, а также частотных детекторов со связанными контурами и с расстроенными контурами.

Приобрести знания в исследовании характеристик амплитудного ограничителя и частотных детекторов.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1.   Выполняется при домашней подготовке:

2.1.1.Изучить методы детектирования частотно-  модулированных сигналов в приемных устройствах РРЛ.

2.1.2.Изучить прилагаемые в данной работе принципиальные схемы амплитудных ограничителей и частотных детекторов.

2.2.   Выполняется в лаборатории:

2.2.1.Исследовать работу амплитудного ограничителя (АО). Снять амплитудную характеристику ограничителя с шунтирующими диодами.

2.2.2. Определить порог ограничения ограничителя.

2.2.3.Исследовать работу частотного детектора (ЧД). Снять  характеристики частотных детекторов: а) с расстроенными контурами; б) со связанными контурами.

2.2.4. Определить основные  параметры ЧД: рабочую полосу частот, крутизну характеристики.

 

 

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

 

Лабораторная работа выполнена на макете "Блок выделения телевизионных программ" (БВТП).

Лабораторный макет содержит ограничители с шунтирующими диодами, частотный детектор с расстроенными контурами, частотный детектор со связанными контурами.

 

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЗАДАНИЯ

 

4.1.Снять амплитудную характеристику ограничителя

с шунтирующими  диодами

 

Для этого включить: блок БВТП, вольтметр и генератор Г4-42. Включить вольтметр в гнездо 8мГц,- БВТП. Перестраивая частоту генератора Г4-42 в районе 8 мГц, определить по максимальному показанию вольтметра резонансную частоту контура ограничителя. Не перестраивая генератор изменять напряжение на его входе (см.таблицу), фиксируя при этом соответствующее изменение напряжения на выходе ограничителя. Результаты измерений занести в таблицу 1.

 

Таблица 1.

 

Построить амплитудную характеристику AО и определить U_пор (см.приложение).

 

4.2. Снять амплитудно-частотную характеристику частотного детектopa со связанными контурами

 

Для этого, не меняя частоты  настройки  генератора Г4-42, установить напряжение на выходе ограничителя 1,5 U_пор  перестраивая частоту  генератора  в пределах от 7 до 9 MHz снять зависимость U_{вых ЧД} = F(ƒ). Результаты занести в таблицу 2.        

 

Таблица 2.

 

Построить амплитудно-частотную характеристику ЧД, определить рабочую полосу частот и крутизну характеристики ЧД.

 

4.3. Снять амплитудно-частотную характеристику частотного детектора с расстроенными  контурами

 

 Включить вольтметр в гнездо «70 MHz» на блоке БВТП. Изменяя частоту генератора а пределах 50 – 90 MHz снять частотную характеристику ЧД с расстроенными  контурами. Результаты измерений занести в таблицу 3.

                                                                      Таблица 3.

 

Построить амплитудно-частотную характеристику частотного детектора с расстроенными контурами, определить рабочую полосу частот и крутизну характеристики частотного детектора.

 

 

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.      Особенности сигнала с частотной модуляцией.

2.      Ограничители. Основные Параметры и характеристики.

3.      Амплитудные ограничители и ограничители мгновенных  значений. Основные отличия между ними.

4.      Схема ограничителя с шунтирующими диодами.

5.      Коэффициент ограничения амплитудного ограничителя. Как определяется коэффициент ограничения при последовательном включении двух или более ограничителей?

6.      Частотные детекторы. Основные параметры и характеристики.

7.      Принцип работы частотного детектора с одиночным колебательным контуром, его основные характеристики.

8.      Принцип работы частотного детектора с взаимнорасстроенными  контурами.  Его основные характеристики.

9.      Принцип работы частотного детектора со связанными контурами, его основные характеристики.

10.  Принцип работы дробного частотного детектора. Основные харак­теристики и параметры.

 

 

6. ЛИТЕРАТУРА

 

1.      Калашников Н.И. Системы связи и радиорелейные линии.  М.: Связь, 1977.

2.      Зюко  А.Г. Радиоприемные устройства. М.: Связь, 1984.

3.      Палшков  В.Н.  Радиоприемные устройства. М.: Связь, 1984.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

I.                   ОСОБЕННОСТИ СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

 

Частотно-модулированными колебаниями называются колебания, амплитуда которых постоянна, а частота изменяется по закону модулирующего напряжения. Временные диаграммы, поясняющие получение частотно-модулированных колебаний приведены на рис.I. Колебания низкой частоты U_Ω (рис. 1а) воздействуют на получаемые в генераторе колебания высокой частоты U_ώ . (рис. 1б). В результате этого частота высокочастотных колебаний будет изменяться во времени по закону модулирующего сигнала, а амплитуда колебаний будет оставаться неизменной (рис. 1в).

 

Рис 1.

 

При положительных полупериодах модулирующих колебаний  частота высокочастотных колебаний возрастает, а при отрицательных полупериодах частота убывает.

На рис. 1г. показана абсолютная разность Δƒ между частотами немодулированного и модулированного колебаний. Эту разность называют девиацией частоты. Как видно, отклонение частоты (девиация) пропорциональна изменению амплитуды сигнала и зависит от ее величины.

На рис. 2 представлены спектры ЧМ сигналов для различных ин­дексов модуляции.

 

Рис. 2.

 

В отличие от амплитудной модуляции, когда при модуляции гармоническим сигналом спектр ограничивается несущей и двумя боковыми полосами, спектр частотно-модулированного сигнала теоретически оказывается бесконечным. Реальная ширина спектра частотно-модулированного сигнала может быть ограничена. Так, если принимать в расчет составляющие, амплитуда которых не ниже 0,01 от амплитуды несущей то в случае гармонической модуляции ширина спектра сигнала определяется выражением:

 

Δƒ _{с ЧМ}= 2 F _max (1+Ψ _m + Ψ _m) ,              (1)

где   - индекс модуляции, определяемой как отношение максимальной девиации частоты к максимальной частоте модулирующего сигнала. Следовательно, чем больше индекс модуляции, а при данной частоте модуляции чем больше девиация, тем шире должна быть полоса пропускания приемника для неискаженного приема сигнала.

В случае малого индекса модуляции: Ψ_mширина спектра частотно-модулированного сигнала оценивается удвоенной максимальной частотой модуляции:   Δƒ_{с чм} ≈ 2 F _max .

В случае Ψ _m> 1 ширина спектра сигнала приближается к удвоенной девиации частоты Δƒ_{с чм} ≈ 2Δƒ_m. Таким образом в зависимости от индекса модуляции  Ψ_m полоса пропускания приемника должна быть:

 

Δƒ_п = 2 F _max ÷ 2Δƒ_m  .     (2)

 

Передача сигналов с ЧМ сопровождается паразитной амплитудной модуляцией (AM), которая возникает из-за следующих факторов:

-несовершенства модуляторов;

-многолучевой, структуры сигнала в точке приема;

-появления помехи на входе приемника.

Кроме того при прохождении частотно-модулированного сигнала в самом приемнике из-за неравномерности частотной характеристики сигнал будет, тоже иметь паразитную амплитудную модуляцию.

Если ЧМ сигнал проходит через тракт, частотная характеристика которого изображена на рис. 3, то сигнал на выходе будет модулирован так же по амплитуде. Огибающая высокочастотных колебаний на входе ограничителя изображена на рис. 3 б.

 

Рис.3.

 

Паразитная AM в РРЛ может возникать и в тракте распространения, поскольку при многолучевой структуре сигнала в точке приема эквивалентная частотная характеристика тракта распространения неравномерна.

Помеха на входе приемника также приведет к появлению паразитной AM. Для устранения паразитной AM перед частотным детектором ставится ограничитель, в котором должно осуществляться подавление амплитудной модуляции независимо от причин ее вызывающих.

Если паразитная AM не будет полностью подавлена ограничителем, то на выходе частотного детектора U_{вых ЧД} будет равно:

 

 U_{вых ЧД} = S V_вх Δƒ = S_прV_вх (ƒ₀  - ƒ)      (3)

 

где: S_пр -  крутизна преобразования частотного детектора;

V_вх-   мгновенное значение амплитуды сигнала на входе;

V_вх-  меняется, а это, как видно из формулы (3) приведет к появлению точно таких же изменений на выходе частотного детектора.

Таким образом, выясняется ряд особенностей приемников частотно-модулированного сигнала: широкая полоса пропускания,  необходимость специальных частотных детекторов и необходимость ограничителей амплитуды сигнала.

2. ОГРАНИЧИТЕЛИ

 

2.1. Классификация ограничителей

 

Различают два типа ограничителей: ограничители мгновенных значений и амплитудные ограничители.

Ограничителем мгновенных значений называется устройство, обеспечивающее постоянные мгновенные значения выходного напряжения при определенных пределах изменения мгновенных значений входного напряжения.

Амплитудным ограничителем называется устройство, обеспечивающее постоянство амплитуда выходного напряжения при определенных пределах изменения амплитуды входного напряжения.

Основной характеристикой ограничителя является амплитудная характеристика - зависимость напряжения U_вых ограничителя от напряжения на его входе.

Значение входного напряжения, при котором наступает ограничение, называют пороговым или просто порогом ограничения.

 

2.2. Ограничители мгновенных значений

 

Особенностью ограничителей мгновенных значений (ОМЗ) является то, что форма напряжения на их выходе отличается от формы входного напряжения. На рис. 4а показаны напряжения на входе и выходе однополярного и двухполярного ограничителей.

 

 

Рис. 4.

Отличие формы сигнала на входе и выходе ограничителя мгновенных значений объясняется апериодической нагрузкой каскада. Изменение формы сигнала влечет за собой изменение спектра сигнала, что не допустимо при частотной модуляции. Принципиальные схемы ограничителей мгновенных значений изображены на рис. 5.

 

                                                          

Рис. 5.

 

2.3. Амплитудные ограничители

 

Амплитудные ограничители отличаются от ограничителей мгновенных значений тем, что напряжения на выходе остается практически синусоидальным, а изменяется лишь форма огибающей амплитуды. Вид напряжения на входе и выходе амплитудного ограничителя показан на рис. 6.

 

Рис.6.

Амплитудный ограничитель состоит из активного элемента (лампы, транзистора) и фильтра, выделяющего напряжение только первой гармоники выходного тока активного элемента (рис. 7).

 

Рис.7.

 

Закон изменения частоты при ограничении не нарушается. Коэффициент паразитной амплитудной модуляции на входе ограничителя определяется следующим соотношением:

 

     (4)

 

В результате действия ограничителя коэффициент паразитной амплитудной модуляции на его выходе существенно уменьшается и оценивается величиной:

 

 (5)

 

где I_1вых - амплитуда первой гармоники выходного тока активного элемента (АЭ).

Эффективность действия ограничителя оценивается коэффициентом η, который определяете как:

            (6)

 

Для эффективного ограничения обычно требуется η = 50 ÷70  и более.

Типичная амплитудная характеристика амплитудного ограничителя изображена на рис. 8.

 

 

Рис.8.

 

 

3.  ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ШУНТИРУЮЩИМИ ДИОДАМИ

 

В РРЛ очень жесткие требования предъявляются к ограничителям. Если изменение амплитуды сигнала на входе ограничителя составляют 3 дБ, то коэффициент подавления паразитной амплитудной модуляции в ограничителе должен быть не меньше 30 дБ.

Одновременно с этим ограничители РРЛ должны быть весьма широкополосными (полоса пропускания 5 - 30 МГц). Коэффициент подавления амплитудной модуляции не должен зависеть от частоты паразитной модуляции. А это значит, что постоянные времени в цепях ограничителя должны быть очень малыми. Если РРЛ предназначена для передачи ТВ сигналов, то наивысшая модулирующая частота равна 6 МГц и постоянные времени в цепи ограничителя должны быть меньше 0,1 мксек. Получить такую постоянную времени в ламповых ограничителях невозможно, поэтому для многоканальных и ТВ РРЛ такие ограничители непригодны.

В радиорелейной аппаратуре применяют ограничители с шунтирующими диодами. Постоянная времени τ в цепях такого ограничителя определяется паразитными емкостями схемы, сопротивлением полупроводниковых диодов и источников постоянного смещения. Ограничители ставятся в последних каскадах УПЧ, поскольку напряжение U_вх огра­ничителя должно быть равно 0,5 - I В. Диоды включают навстречу друг другу и запираются источником постоянного смещения (рис.9.).

Если на вход ограничителя подано синусоидальное напряжение: U_вх=U_вхCosω_прt с частотой, равной резонансной частоте контура: ω_к = ω_пр., то сопротивление контура при резонансе равно R_ое. До тех пор, пока напряжение на контуре будет меньше величины за­держки (U_вх ≤ U_з ), токи диодов будут равны 0 и диоды не будут шунтировать контур. Амплитуда напряжения на выходе U_вых  будет линейно зависеть от U_вх

 

U_вых=IR_ое =KR_оеU_вх        (7)

 

где   К - коэффициент, зависящий от крутизны активного элемента (АЭ).

Так будет до величины U_вх соответствующее порогу ограничения.

При дальнейшем увеличении U_вх напряжение на выходе станет больше U_з  и каждый из диодов станет проводить ток в те моменты времени, когда мгновенное значение напряжения на нем будет превы­шать U₌ . Сопротивление открытого диода зашунтирует резонансное сопротивление R_ое контура.

Общее сопротивление нагрузки  АЭ  равно:

 

  ,         (8)

 

где  R_вх - входное сопротивление шунтирующих диодов.

R«R_ое, что приведет к значительному снижению усиления каскада.

Рис.9.

Степень подавления паразитной амплитудной модуляции оценивается коэффициентом подавления:

 

      (9)

 

Расчеты показывают, что диодный ограничитель целесообразно ставить в такой режим работы, при котором соблюдается неравенство:

 

        (10)

 

При этом подавление паразитной амплитудной модуляции максимально. Обычно одного ограничительного каскада недостаточно, тогда необходимый коэффициент подавления паразитной амплитудной модуляции достигается последовательным включением двух, а иногда и большего числа ограничителей. При этом последовательно уменьшают U_пор. ограничителей. На выходе ограничителя могут появиться гармоники промежуточной частоты, которые могут повлиять на работу частотного детектора. Эти гармоники необходимо отфильтровать, причем фильтр должен быть идеально плоским в рабочей полосе частот, так как в противном случае он сам снова создает паразитную амплитудную модуляцию.

 

 

4. ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

 

Частотным детектором называется устройство, выходное напряжение которого зависит от частоты входного сигнала. Иначе говоря, в частотных детекторах происходит процесс преобразования частотно-модулированных (ЧМ) сигналов в колебания модулированной частоты.  Зависимость выходного напряжения от частоты входного сигнала U_вых = F(f_c)) называется детекторной характеристикой частотного детектора, которая оценивается, главным образом, следующими величинами:

 

- величиной рабочего (линейного) участка детекторной характеристики 2Δƒ_раб;

   -    крутизной характеристики частотного детектора;

         (11),

определяемой как абсолютная величина тангенса угла наклона частотной характеристики при ƒ=ƒ₀

 

S _{ЧД _}= tgα,             (12)

 

- полосой пропускания частотного детектора;

 

2Δf₀ = (f₂ – f₁);       (13)

 

- уровнем нелинейных искажений сигнала, определяемым нелинейностью детекторной характеристики.

 

Рис.10.

 

Детекторы частотно-модулированных сигналов могут быть выполнены на основе использования одного из трех известных принципов:

- преобразование частотной модуляции в амплитудную модуляцию, с последующим детектированием сигнала амплитудного детектора (рис. 11);

 

Рис.11.

 

- преобразование частотной модуляции в фазовую модуляцию с последующим фазовым детектированием (рис. 12);

 

 

Рис.12.

 

- преобразование частотной модуляции в ВИМ с Последующим детектированием сигнала детектором ВИМ (рис.13).

 

Рис.13.

 

В настоящее время находят применение однотактные и двухтактные частотные детекторы. Двухтактные частотные детекторы делятся на два типа схем: схемы дифференциального типа и схемы мостового типа.

Схемы дифференциального типа иначе называют дискриминаторами или различителями. Они отличаются тем, что их выходное напряжение пропорционально разности выходных напряжений плеч.

Схемы мостового типа отличаются тем, что сумма выходных нап­ряжений их плеч не зависит от изменения частоты, меняется только их отношение. Поэтому мостовые схемы называются иначе - детекто­рами отношений или дробными частотными детекторами.

К первому типу частотных детекторов относятся частотные детек­торы с одиночным колебательным контуром и частотным детектором с взаимно расстроенными контурами.

Преобразование частотной модуляции в фазовую модуляцию применяется в детекторах со связанными контурами и в дробных частотных детекторах.

Детекторы, использующие преобразование частотно-модулированного сигнала в сигнал ВИМ очень сложны и не находят применения при детектировании частотно-модулированных сигналов в РРЛ.

 

5. ОДНОКОНТУРНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

 

Принципиальная схема частотного детектора с одиночным колебательным контуром приведена на рис. 14.

 

Рис.14.

 

Настройка контура производится так, что средняя частота сигнала соответствует средней части ската резонансной кривой (рис. 15).

 

Рис.15.

 

Последовательность преобразования сигнала в частотном детекторе показана на рис. 16.

 

 

Рис.16.

 

Как видно из рис. 16. при изменении частоты сигнала напряже­ние на контуре будет модулировано не только по частоте, но и по амплитуде (рис. 16 б). Это напряжение подается на диодный амплитудный детектор. В результате, при изменении частоты сигнала будет соответственно меняться величина напряжения на сопротивлении нагрузки R_н  амплитудного детектора по закону модулирующего сигнала.

Дня нормальной работы частотного детектора постоянная време­ни нагрузки τ_н=R_нC_н должна выбираться так, чтобы удовлетворя­лись следующие неравенства:

 ,                 ,

где    ƒ- частота несущего колебания;

Ω_max- максимальная частота модуляции.

К достоинствам частотного детектора, с одиночным колебатель­ным контуром можно отнести простоту выполнения и настройки.

К недостаткам - большей уровень нелинейных искажений (в основном по второй гармонике), обусловленный криволинейностью  ре­зонансной характеристики контура и необходимостью использования режима ограничения амплитуд для ведущего каскад детектора.

Рассмотренная схема частотного детектора применяется в прос­тых приемниках частотно-модулированных сигналов с относительно вы­соким допустимым уровнем нелинейных искажений и малой девиацией частоты, а также в системах АПЧ.

 

 

6. ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР С ВЗАИМНО РАССТРОЕННЫМИ КОНТУРАМИ

 

Принципиальная схема частотного детектора с взаимно расстроен­ными контурами приведена на рис. 17.

 

Рис.17.

 

Рассматриваемый частотный детектор по существу состоит из двух отдельных частотных детекторов с одиночными расстроенными контурами, включенными навстречу друг другу. Выходное напряже­ние равно разности выходных напряжений обоих детекторов:

,      (14)

 

Колебательные контуры L₁C₁ и L₂C₂ подбираются идентичны­ми, а их расстройка делается симметричной относительно резонансной частоты  f_0.

           (15)

Диоды VD1 и VD2 а также цепочки R_н1C_н1 и R_н2C_н2 образуют амплитудные детекторы. Для получения разности выходных напряжений на нагрузках R_н1C_н1 и R_н2C_н2 диоды VD1 и VD2 включены встречно.

Частотная характеристика рассматриваемого частотного детектора приведена на рис. 18.

 

 

Рис.18.

 

Изменяя частоты настройки контуров частотного детектора и их добротности, можно изменять форму частотной характеристики U_вых(ƒ) Влияние взаимной расстройки контуров 2Δƒ=(ƒ₁–ƒ₂) на форму характеристики частотного детектора иллюстрируется на рис 19.

При большой расстройке  2Δƒ_m (рис. 19а) частотная характеристика детектора имеет два участка, каждый из которых в основном повторяет форму частотной характеристики соответствующего колебательного контура. Участок характеристики между точками f_m1 и f_m2 (рабочий участок) является очень широким и нелинейным.

По мере  сближения резонансных частот контуров рабочий участок характеристики стано­вится менее широким и более линейным. При  соответствующем выборе 2Δf_m можно  добиться хорошей линейности и достаточно высокой крутизны S частотной характеристики детектора   (см.рис. 19 б).

Дальнейшее сближение  f₁ и f₂ приводит к уменьшению его рабоче­го участка (рис. 19в).

 

Рис.19.

Частотная характеристика частотного детектора с взаимно расстроенными контурами обладает большим линейным рабочим участком детекторной характеристики и позволяет детектировать частотно-модулированные сигналы с большой девиацией частоты. Ее крутизна по­лучается в два раза больше, чем в случае детектора с одиночным колебательным контуром.

Такие частотные детекторы кашли широкое применение в аппарату­ре РРЛ.

К недостаткам рассматриваемого частотного детектора можно отнести:

- появление нелинейных искажений, связанных с появлением, главным образом, нечетных гармоник; нечетные гармоники появляются за счет неидентичности контуров;

- сложность изготовления и настройки.

 

7. ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР СО СВЯЗАННЫМИ КОНТУРАМИ

 

Частотный детектор, построенный по принципу преобразования частотной модуляции в фазовую модуляцию с последующим фазовым детектированием, называется частотным детектором со связанными контурами.

Принципиальная схема частотного детектора со связанными кон­турами показана  на рис. 20.

 

Рис.20.

 

Оба контура настраиваются на среднюю частоту сигнала – f₀. Напряжение U_II со второго контура на диоды подается в противофазе, причем на каждый диод подается только половина этого напряжения U₂.

Таким образом, амплитуда напряжения на диоде VD2:

,                (16)

амплитуда на VD1

,                  (17)

Дроссель L_др служит для создания пути постоянной составляющей выпрямленного тока. Приложенные к диодам напряжения вызывают выпрямленные встречные токи  I₁  и I₂ ,  которые на сопротивлении нагрузки R₁ и R₂  создают направленные навстречу напряжения U₁ и  U₂. Разность этих напряжений и составляет выходное напряжение:

 ,          (18)

где    К_Д-   - коэффициент детектирования, (К = Сos θ),

Рассмотрим зависимость U_вых от частоты с помощью векторных диаграмм.

Первый случай определяется условием равенства частоты сигнала и центральной частоты  настройки частотного детектора:  f_с  = f₀.

Напряжение на втором контуре за счет индуктивной связи сдвинуто по фазе на 90° относительно напряжения на первом контуре.  За основное направление выбираем направление вектора  U₁  (рис. 21) ток  I₂ , в индуктивной ветви первого контура отстает от  U₁ на 90°, а наводимая во втором контуре ЭДС Е опережает этот ток на 90°. Следовательно, ЭДС  Е находится в фазе с U₁, а ток второго контура I_К2 совпадает по фазе при резонансе с Е. Напряжение на втором контуре U_II  равно напряжению на индуктивности второго контура и опережает   I_К2  на 90° относительно U_II , амплитуды  напряжений на диодах равны:  U₁=U₂=U_DCos θ.

Следовательно, при отсутствии расстройки :   

     f₀ = f_C  ,   U₁ = U₂  , U_вых = U₁ - U₂=0 

 

Рис.21.

 

Второй случай, когда  f_С = f_С – Δf_С. В этом случае диаграмма будет выглядеть так, как показано на рис. 22.

Ток во втором контуре I_K2 теперь не будет совпадать по фазе с ЭДС Е, (сопротивление второго контура будет носить емкостный характер). Следовательно, фазовый сдвиг напряжения на индуктивности второго контура U_II, которое опережает на 90° ток  I_K, будет сдвинут относительно U_I на угол, больший 90°. Из рассмотренной диаграммы видно, что  , и следовательно

Таким образом, при появлении отклонения частоты сигнал (Δf_C ≠ 0) относительно центральной частоты настройки дискриминатора на его выходе появляется напряжение, отличное от нуля. Причем величина этого напряжения, как следует из рассмотрения векторных диаграмм, меняется с изменением разности  частот f_C  - f₀ = Δf_C, а полярность соответствует знаку расстройки.

 

Рис.22.

 

При больших отклонениях частоты сигнала от резонансной частоты контуров напряжение на выходе частотного детектора стремится к 0. Это объясняется уменьшением напряжений на обоих колебательных контурах вдали от резонанса. В данном частотном детекторе колебательные контура преобразуют изменение частоты в изменение фазового сдвига между двумя напряжениями (U_I и  U _II). Это напряжение затем подводят к амплитудным детекторам, таким образом, чтобы изменение фазы приводило к изменению выпрямленного напряжения.

 

Рассматриваемый частотный детектор нашел широкое применение в приемниках частотно-модулированных сигналов и системах АПЧ гетеродинов, прост в регулировке и эксплуатации.

К недостаткам частотных детекторов со связанными контурами можно отнести:

- крутизна частотной характеристики ниже, чем у частотного детектора с расстроенными контурами (при одинаковом  уровне нелинейных искажений);

-  довольно узкая полоса рабочих частот;

- чувствительность к паразитной амплитудной модуляции  требует ограничения сигнала, подаваемого на его вход.

 

 

8. ДРОБНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

 

При некотором изменении схемы балансный частотный детектор (частотный детектор со связанными контурами) может быть сделан нечувствительным к амплитудной модуляции сигнала. Один  из вариантов такой схемы показан на рис.23.

 

 

Рис. 23.

 

Эта схема отличается от схемы рис.20  способом включения диодов и нагрузки. Сумма напряжений U_вых1 и  U_вых2 подводится к конденсатору С₀, имеющему большую емкость, и  поэтому не меняется. Однако меняется отношение, то есть U_вых1/U_вых2 поэтому этот детектор называется дробным частотным детектором.

Напряжение, подводимое к каждому из диодов будет равно соответственно:

,    

Через каждый диод будет проходить ток, имеющий форму синусоидальных импульсов, которые можно рассматривать как сумму переменной и постоянной составляющих. Переменная составляющая тока первого диода замыкается через емкости С₁ и С_Н. А второго через С₂ и С_Н. Постоянные составляющие тока обоих диодов равны;

I _D1 =I _D2 = I₀,        (19)

так как протекают по одной и той же цепи, состоящей из диода VD1, сопротивления R, диода VD2 и индуктивности вторичного контура.

Как  и в случае частотных детекторов со связанными контурами:

при f_C = f₀

U_D1 = U_D2              (20)

Условием существующих равенств (19) и (20) очевидно является равенство углов отсечки тока в обоих диодах, то есть Ө₁ = Ө₂. Значит (К_D1=К_D2)  и выходное напряжение отсутствует (U_вых = 0).

При отклонении частоты сигнала от центральной частоты настройки контура одно из напряжений на диодах окажется, как и в случае дискриминатора со связанными контурами, больше другого (в зависимости от знака Δf). Для выполнения равенства постоянных составляющих токов непременно должны меняться углы отсечки обоих детекторов.

Если f_С >f₀ , то U_D1 < U_D2, Ө₁ > Ө₂ диаграмма работы частотного детектора в этом случае представлена на рис. 24. Если f_С < f₀, то имеет место обратные соотношения, то есть U_D1 > U_D2, Ө₁ < Ө₂.

Для данной схемы на рис. 23 имеют место следующие неравенства

,         (21)

        (22)

где U_вых1 , U_вых2 u U₀  -_-выходные напряжения на конденсаторах C₁, C₂,  С₀. Подставляя (22) в (21) получим:  . 

Отсюда видно, что напряжение на выходе дробного частотного детектора получается в два раза меньше, чем на выходе  дискриминатора  со связанными контурами.

Таким образом, отклонение частоты f_С от центральной частоты f₀ настройки частотного детектора приводит к появлению выходного напряжения. Зависимость выходного напряжения от расстройки приходящего сигнала, то есть детекторная характеристика имеет вид аналогичный частотному детектору со связанными контурами. У неё значительный линейный участок и достаточно высокая крутизна характеристики.

Выходное напряжение дискриминатора со связанными контурами линейно растет с увеличением амплитуды входного сигнала (при постоянной частоте).

В детекторе отношений (дробный) этого не произойдет, по крайней мере по двум  причинам. Увеличение амплитуды входного сигнала вызывает увеличение напряжений на диодах VD1 и VD2, при этом при увеличении Ө₁ и Ө₂ уменьшается К_D1 и К_D2; т.к. сумма выходных напряжений плеч остается постоянной в следствии большой величины емкости С₀.

Одновременное возрастание напряжений на диодах сопровождается снижением коэффициента передачи, последнее приводит к тому, что разность 0,5 (U_D1К_D1- U_D2К_D2) =U_вых незначительно изменяется при изменения амплитуды входного напряжения.

Незначительный рост выходного напряжения объясняется так же тем, что при увеличении U_D1 и U_D2, и при соответствующем росте Ө₁ и Ө₂ входное сопротивление обоих диодов уменьшается.

Уменьшение R_вх в следствии шунтирующего действия на вторичный колебательный контур вызывает снижение коэффициента усиления выходного каскада УПЧ, что равносильно снижение U_вых.  

Таким образом, в дробном детекторе при изменении амплитуды входного сигнала в следствии паразитной амплитудной модуляции наблюдается заметное ослабление последней (в 40-60 раз). Поэтому перед дробным детектором ограничители обычно не применяются.

Дробный детектор можно встретить во многих радиовещательных приемниках диапазона УКВ и ТВ приемниках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОРЙСТВ С ЧМ

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение принципа построения радиоприемников прямого усиления и супергетеродинного типов. Приобретение знания в исследовании основных характеристик супергетеродинных приемников.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1.    Выполняется при домашней подготовке:

2.1.1. Изучить и зарисовать структурную схему приемника.

2.1.2. Изучить определение и методы измерения основных       характеристик приемников.

2.1.3. Подготовить таблицы для записи результатов измерения и координатные сетки для вычерчивания графиков.

2.1.4. Рассчитать необходимую полосу пропускания приемника ЧМ сигналов при заданной девиации частоты  и верхней частоте модуляции  .

2.2.    Выполняется в лаборатории:

2.2.1. Изучить порядок подготовки, включения и настройки приборов, находящиеся на рабочем месте.

2.2.2. Определить реальную чувствительность приемника.

2.2.3. Измерить коэффициент шума приемника.

2.2.4. Измерить избирательность приемника по соседнему каналу.

2.2.5. Измерить избирательность приемника по зеркальному каналу.

 

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

3.1. Изучить и зарисовать структурные  схемы приемника прямого усиления и супергетеродинного типа.

3.2. Результаты измерений по п.п. 2.2.2; 2.2.3; 2.2.4; 2.2.5. лабораторного задания.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

4.1. Измерение реальной чувствительности приемника

по напряжению

 

4.1.1. Убедиться в том, что выход ГСС-17 соединен со входом приемника. Установить заданную преподавателем частоту сигнала в диапазоне 66-73 МГц. Переключатели режима работы ГСС-17 установить соответственно в положение «ЧМ», «Внутр. Мод.» и «15кГц». Установить девиацию частоты генератора, равную 15 кГц. При этом ГСС-17 генерирует ЧМ колебания с частотой модуляции 1000 Гц и девиацией частоты 15кГц. Установить напряжение на выходе ГСС-17 равным 100 мкВ. Регулятор громкости установить в положение максимального усиления.

4.1.2. Подключить вольтметр к гнездам «выход НЧ» приемника. Настроить приемник на среднюю частоту сигнала, подаваемого от ГСС-17 по максимальному напряжению на выходе преемника. Выходное напряжение ГСС установить таким, при котором на выходе приемника развивается напряжение V_вых = 0,57 В, соответствующее мощности 50 мВт. На нагрузке 4 Ом.

4.1.3. Выключить модуляцию ГСС-17 . измерить напряжение шумов V_ш на выходе приемника. Если величина V_ш  оказывается больше V_вых /20, то регулятором громкости снижать усиление до тех пор, пока значение V_ш  уменьшится до величины V_вых /20. затем снова подключить модуляцию и повысить напряжение ГСС до получения на выходе приемника напряжения V_вых. После этого повторно проверить величину напряжения шумов V_ш при выключенной модуляции. Значение V_р  выходного напряжения ГСС и будет равно реальной чувствительности приемника.

 

4.2. Измерение коэффициента шума приемника

 

Измерения производятся на выходе тракта ПЧ при включенной модуляции ГСС-17. как и в п4.1, настроить приемник на частоту ЧМ сигнала от ГСС при выходном напряжении ГСС, равном реальной чувствительности приемника. Выключить ГСС-17 тумблером «анод» и измерить эффективное напряжение шумов V_ш   в гнездах «выход ПЧ».

Включить ГСС-17 тумблером «анод» и ручкой «мкВ» установить эффективное напряжение в гнездах «выход ПЧ» в  раза превышающее V_ш  . При этом эффективное напряжение V_с  на выходе ГСС равно эффективному напряжению шума, равны соответственно и мощности, т.е.

 

    (4.1)

 

Где -75 Ом – входное сопротивление приемника;

k=1,38* Вт/Гц*Град – постоянная Больцмана;

Т- температура окружающей среды, К;

- эффективная шумовая полоса приемника (в данной работе она близка к 100 кГц);

N - коэффициент шума приемника.

Из (4.1) следует

 

   (4.2)

 

4.3. Определение избирательности приемника

по соседнему каналу

 

Подать на вход приемника напряжение от ГСС-17 в соответствии с п. 1 разд. 4.1. выходное напряжение генератора установить равной определенной реальной чувствительности. После настройки приемника по максимуму выходного напряжения выключить модуляцию генератора подключить вольтметр переменного напряжения к гнездам «выход ПЧ». Подстроить приемник по максимальному показанию вольтметра и записать это показание. Затем, не изменяя настройки приемника, изменить в обе стороны частоту ГСС-17 на величину 180 кГц – разность соседних частот соседних каналов приема в диапазоне 66-73 МГц. Установка частотной расстройки 180 кГц может производиться с помощью измерителя АЧХ, цифрового частотомера или с использованием нониуса шкалы частот генератора ГСС-17. последний метод измерений изложен в приложении.

Аттенюатором ГСС установить напряжение на входе приемника, при котором показание вольтметра в гнездах «Выход ПЧ» остается таким же, как при точной настойке).

Определить отношение напряжения ГСС при расстройке к напряжению при точной настройке, являющейся показателем избирательности по соседнему каналу. Выразить величину в децибелах.

 

4.4       Измерение избирательности по соседнему каналу

 

4.4.1        Подать на вход приемника ЧМ сигнал с напряжением, равным реальной чувствительности при заданной в п.4.1.1. девиации

4.4.2        Настроить приемник по максимуму напряжения в гнездах «выход НЧ».

4.4.3        Переключить вольтметр в гнезда «Выход ПЧ» и проверить точность настройки приемника по максимуму показаний вольтметра. Зафиксировать эти показания.

4.4.4        Увеличить частоту ГСС-17 на величину, равную удвоенной промежуточной частоте приемника.

4.4.5         Увеличить напряжение от ГСС-17 в 100….200 раз по сравнению с реальной чувствительностью приемника и подстроить его частоту по максимуму показаний вольтметра, не изменяя при этом настройки приемника.

4.4.6        Регулировкой напряжения на выходе ГСС-17 добиться таких же показаний вольтметра, что и в п.4.4.3. обозначим величину напряжения на выходе ГСС-17 при этом измерении через V_зп . Ослабление по зеркальному каналу

.     дБ

 

Где V_р - напряжение, соответствующее реальной чувствительности приемника.

 

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.   Каков принцип действия приемника прямого усиления?

2.   Каков принцип действия супергетеродинного приемника?

3.   Сравнение приемника прямого усиления и  супергетеродинный по основным параметрам и по схеме.

4.   Каковы основные параметры приемников?

5.   Что такое реальная чувствительность приемника и как она измеряется?

6.   Что такое коэффициент шума и как он измеряется?

7.   Как изменяемая мощность шума на входе приемника с изменением ширины полосы приемника?

8.   Что такое зеркальный канал приема? Как улучшить избирательность по зеркальному каналу и как она измеряется?

9.   Что такое соседний канал приема? Как измеряется избирательность по соседнему каналу и от чего она зависит?

10. Из каких соображений выбирается промежуточная   частота?

11. С какой целью применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ) в современных приемниках?

12. Каковы типичные численные значения параметров приемников РРЛ прямой видимости?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.      Чистяков Н.И., Сидоров В.М. Радиоприемные устройства. М.:Связь, 1974 г.

2.      Приемники радиовещательные. Методы электрических и акустических измерений. ГОСТ 9783-71. М.: 1972 г.

3.      Ванк М.У. Параметры бытовой приемно-усилительной аппаратуры и методы их измерений. М.: Радио и связь. 1982 г.

4.      Справочник по радиоэлектронным устройствам. Т.1.М.: Энергия, 1978 г.

5.      Буга Н.Н. и др. радиоприемные устройства. /Под ред. Н.И.Чистякова/.М.: Радио и связь. 1986 г.

6.      Палшков В.Н. Радиоприемные устройства. М.:Связь 1984 г.

ППриложение

 

СРАВНЕНИЕ СУПЕРГЕТЕРОДИННЫХ ПРИЕМНИКОВ

С ПРИЕМНИКАМИ ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ

 

На рисунке. 1 представлена упрощенная схема приемника прямого усиления, а на рисунке 2 - структурная схема супергетеродинного приемника.

 

 

Рис.1 Структурная схема приемника прямого усиления

 

 

Рис. 2.  Структурная схема супергетеродинного приемника

ЧМ сигналов

 

Достоинством приемников прямого усиления является относительная простота и отсутствие побочных каналов приема. Вместе с тем такой приемник связи имеет ряд недостатков:

·         Непостоянство избирательных свойств приемника с изменением частоты принимаемого сигнала;

·         Уменьшение коэффициента усиления с увеличением частоты принимаемого сигнала из-за ухудшения усилительных параметров транзисторов и ламп;

·         Возможность самовозбуждения приемника из-за большого коэффициента усиления на частоте принимаемого сигнала;

·         Большое количество одновременно регулируемых элементов схемы.

Указанные недостатки отсутствуют в супергетеродинных приемниках, что обусловило широкое их распространение на практике.

Супергетеродинные приемники обладают следующими преимуществами перед приемниками прямого усиления (1):

1.      Постоянство промежуточной частоты позволяет в УПЧ обойтись без конденсаторов переменной емкости, переключаемых индуктивностей и т.п., что сильно упрощает конструкцию и увеличивает надежность приемника. Кроме того, благодаря фиксированной настройке полосовых фильтров УПЧ имеет неизменную АЧХ и постоянный коэффициент усиления. А так как основное усиление сигнала производится на промежуточную частоте и поскольку полоса пропускания УПЧ уже полосы пропускания входных каскадов, то общая АЧХ и коэффициент усиления от входа приемника до его детектора мало зависит от частоты настройки.

2.   В супергетеродинном приемнике технически легко получить  оптимально достаточно узкую полосу пропускания, определяющую высокую избирательность по соседнему каналу. Это связано с тем, что на сравнительно низкой промежуточной частоте  при типичных значениях добротности контуров  (-резонансная часто- контура, П - его полоса пропускания) нетрудно получить требуемую узкую полосу . В приемниках прямого усиления получения узкой полосы пропускания связано с увеличением количества колебательных контуров и повышением их добротности во много раз. Кроме того, при неизменной добротности контуров и их количестве на более высоких частотах приема полоса пропускания будет выше, чем низких, чего быть не должно.

 3. В приемниках прямого усиления возможно ухудшения качества приема или даже его самовозбуждения (генерация незатухающих колебаний с полным прекращением приема) за счет паразитной обратной связи между выходом и входом тракта усиления радиосигнала. При усилении сигналов на значительно более низкой промежуточной частоте эти эффекты проявляются гораздо слабее.

 

Недостатком супергетеродинных приемников является наличие паразитных каналов приема (например, зеркального канала), а также возможность паразитного изучения колебаний гетеродина приемной антенной.

Перечисленные преимущества супергетеродинных приемников приводят к тому, что при заданных характеристиках супергетеродинный приемник, как правило, получается значительно проще и дешевле соответствующего приемника прямого усиления. Поэтому почти все приемники (включая битовые приемники сигналов звукового вещания и телевизоры) строятся по супергетеродинной схеме.

 

Промежуточная частота  выбирается из следующих соображений:

1   Она должна быть, как правило, значительно меньше частоты   входного радиосигнала, т.е. <<

2.  С другой стороны,  должна быть во много раз больше высшей частоты модуляции  >>.

3.  Промежуточная частота должна превышать ширину полосы пропускания приемника не менее чем в 2 раза.

Ширина полосы пропускания приемника ЧМ сигналов П ориентировочно может быть определена по формуле Карсона:

где -пиковое значение девиации частоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНИКОВ

 

Реальная чувствительность радиоприемника

 

Чувствительностью называется способность приемника принимать слабые сигналы. Количественно ее характеризуют параметром «реальная чувствительность».

Реальная чувствительность- это наименьший уровень входного радио сигнала, при котором обеспечивается стандартная выходная мощность 50мВт и минимальное допустимое отношение сигнала шум  на выходе приемника, равное 26 дБ для вещательных радиоприемников ЧМ сигналов, что соответствует . Чем ниже этот уровень, тем выше реальная чувствительность приемника.

Для повышения реальной чувствительности приемника необходимо уменьшать уровень его внутренних шумов одним из возможных способов (применение малошумящих входных каскадов, охлаждением и др.). Обычно реальную чувствительность приемника измеряют в микровольтах.

 

Коэффициент шума приемника

 

При определении коэффициента шума приемника удобно использовать понятие идеально нешумящего приемника. В таком приемнике имеются лишь шумы, поступающие извне которые нельзя устранить, а внутренние шумы отсутствуют. В любом реальном приемнике имеются шумы как внешнего, так и внутреннего происхождения. Чем меньше отношение мощностей внутренних и внешних  шумов перед модулятором, тем ближе реальный приемник к идеальному. При угловых методах модуляции интересуются упомянутым отношением на входе амплитудного ограничителя.

Коэффициент шума Ш называется * отношение мощности шумов в реальном приемнике  к мощности шумов в реальном приемнике  перед демодулятором, когда вход приемника нагружен на согласованное с ним сопротивление:

      (1)

 

Из (1) следует            

         (2)

 

На практике часто интересуются суммой мощности внутренних шумов вроде приемника  подведенной к его входу:

 

        (3)

 

Указанное приведение мощности внутренних шумов ко входу приемника состоит в том, что мощность внутренних шутов приемника на входе демодулятора делят на коэффициент передачи от входа приемника до входа демодулятора.

Известно что

   (4)

Подставляем (4) в (2) получаем

 

   (5)

Существуют различные методики измерения коэффициента шума (например, с использованием генератора шума с известной спектральной плотностью мощности).

В методике, используемой в данной работе, коэффициент шума Ш определяется с учетом (5) по формуле:

 

    (6)

Шумовая полоса приемника  считается известной; . Измерение  производится след способом, который не требует специальных измерительных приборов. Вначале измеряется эффективное напряжение шумов  на выходе тракта промежуточной частоты  (т.е. перед детектором) при отсутствии входного сигнала (система АРУ при столь малых напряжениях не оказывает влияния на результаты измерений). Затем на  вход приемника подают гармоничный сигнал с таким уровнем, чтобы эффективно значение  суммы сигнала и шумов в  раза превышало эффективное напряжение шумов в этой же точке тракта приема. Соответственно суммарная мощность сигнала и шумов будет в 2 раза превышать мощность шумов. Так как сигнал и шумы суммируются по мощности ввиду их независимости, то это означает, что мощность сигнала равна мощности шумов на входе демодулятора. Соответственно равны мощность сигнала

На входе приемника  и приведенная ко входу приемника суммарная мощность внутренних и внешних шумов

Поскольку по шкале выходного напряжения генератора сигнала можно определить его эффективное значение , то известна и мощность этого сигнала , равная мощности шумов на входе приемника:

 

   (7)

 

Избирательность приемника

 

Под избирательностью (селективностью) понимается способность приемника выделять полезный радиосигнал из всей совокупности радиосигналов, принимаемых антенной, и ослаблять мешающее действие сигналов, поступающих по различным каналам приема.

Под паразитным каналом приема понимается полоса частот, отличная от полосы частот, занимаемая полезным радиосигналом, появление в пределах которой другого радиосигнала вызывает искажение принимаемого сигнала или изменение напряжения на выходе приемника при отсутствии полезного сигнала.

Важнейшими видами паразитных каналов приема являются:

Соседний канал- паразитный канал приема, имеющий наименьшую возможную при принятом плане частот расстройку  по отношению к несущей частоте полезного радиосигнала;

Зеркальный канал - паразитный канал приема отличающийся от частоты настройки приемника  на величину, равную удвоенному значению промежуточной частоты (рис. 3а).

 

Рис. 3. Перенос спектров полезного  и мешающих сигналов

(соседнего и зеркального  каналов) в процессе преобразования частоты в супергетеродинном приемнике

 

В супергетеродинном приемнике сигнал промежуточной частоты получается в результате взаимодействия принимаемого радиосигнала с несущей частотой  и колебания гетеродина, причем .

Частота, расположенная симметрично (зеркального) частоте сигнала относительно частоты гетеродина, называется частотой зеркального канала:

 

 ;

Если на вход приемника поступает радиосигнал со средней частотой , то он несколько ослабляется за счет избирательных свойств.входной цепи (рис.3 а, б) и поступает на преобразователь частоты (см. рис. 2). Взаимодействуя с колебанием гетеродина, он вызывает появление мешающего колебания промежуточной частоты, так как .

Это мешающее колебание называют помехой по зеркальному каналу. Оно поступает в тракт промежуточной частоты вместе с полезным колебанием промежуточной частоты, образовавшимся от взаимодействия полезного радиосигнала и колебания гетеродина в смесителе.

Помехи по зеркальному каналу можно ослабить, либо увеличивая крутизну скатов ЧХ каскадов, предшествующих смесителю, и уменьшая тем самым коэффициент передачи по частоте , либо увеличивая значения промежуточной частоты.

Зеркальный канал относится к так называемым дополнительным каналам приема- паразитным каналам приема, входное напряжение на которых, взаимодействуя в преобразователе частоты с основной частотой или гармониками гетеродина, может образовать напряжение промежуточной частоты.

Частоты дополнительных каналов определяются равенством

 

 

Где m;n- положительные или отрицательные целые числа;

- частота дополнительного канала приема;

- частота гетеродина приемника;

- промежуточная частота.

В частности, если частота гетеродина выше настройки приемника, для зеркального канала имеем (см. рис. 2)  m=1;

n=-1; . Существует так же много других паразитных каналов приема супергетеродинных приемников.

Соседний канал имеется и у супергетеродинных приемников прямого усиления. На рис. 3 частота соседнего канала обозначена через . На высоких частотах (радиочастотах) трудно получить оптимальную форму амплитудно-частотной характеристики тракта, имеющую горизонтальный участков пределах полосы, занимаемой спектром полезного радиосигнала, и крутые скаты вне этой полосы частот. Поэтому радиосигнал, создающий помехи приему по соседнему каналу, не удается сильно ослабить в тракте высокой частоты. Эта задача решается в тракте промежуточной частоты, АЧХ которого может быть сделана близкой к оптимальной (рис.3 в,г).

Таким образом, селективность приемника по зеркальному каналу определяется трактом высокой частоты приемника, а селективность по соседнему каналу- основным трактом промежуточной частоты.

Существуют более сложные оценки селективности приемника, учитывающие нелинейные явления в нем при наличии на входе полезного сигнала и сравнительно сильных помех (1).

Кривая верности воспроизведения приемника

Кривая верности ЧМ приемника представляет собой зависимость амплитуды выходного напряжения приемника от частоты модуляции принимаемого сигнала при постоянных величинах девиации частоты амплитуды ЧМ сигнала на входе приемника.

Кривая верности характеризует равномерность АЧХ радио- и низкочастотных трактов приемника для принимаемых частот модуляции полезного сигнала.

Кривая верности идеально приемника ЧМ сигналов представляет собой горизонтальную прямую.

 

УСТАНОВКА ЧАСТОТНОЙ РАССТРОЙКИ 180 кГц ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКА ПО СОСЕДНЕМУ КАНАЛУ С ПОМОЩЬЮ ГСС-17

 

При установке частотной расстойки на 180 кГц с использованием нониуса шкалы частот генератора ГСС-17 необходимо учитывать механический люфт верньерного устройства ручки «МГц»,все операции производятся в такой последовательности.

1.      Установить выходное напряжение ГСС-17 равным реальной чувствительности приемника .

Медленно вращая выходное напряжение «МГц» только по часовой стрелке, настроить ГСС-17 на середину полосы приемника, что соответствует максимальным показаниям вольтметра в гнездах «ВЫХОД ПЧ». Записать величину этого напряжения . Для точной расстойки, как правило, приходится проводить измерения 2…3 раза, последовательно уточняя результат.

2.      Заметить показания нониуса частотной шкалы прибора К_о, соответствующие настройке на середину полосы приемника.

3.      Установить при вращении ручки «МГц» по часовой стрелке нониус на деление К_о-6, что соответствует частотной расстройке = 180 кГц (одно деление нониуса соответствует 30 кГц).

4.      Регулировкой выходного напряжения ГСС добиться на выходе УПЧ тех же показаний вольтметра .

5.      Записать величину полученного напряжения с выхода ГСС (=-180 кГц)

6.      Настроить ГСС на среднею частоту приемника (=0), вращая ручку «МГц» только против часовый стрелки, предварительно уменьшив напряжение с выхода ГСС до величины , равной реальной чувствительности приемника.

7.      Заметить новое показание нониуса К_о, соответствующее точной настройке ГСС на среднюю частоту приемника при вращении ручки «МГц»

8.      Установить нониус на деление К_о+6 и записать полученное с выхода ГСС на напряжение =+180кГц при тех же показаниях вольтметра на выходе УПЧ ().

Разность К_о, - К_о  определяет величину механического лифта верньерного устройства ручки «МГц» ГСС.

 

ПРИМЕЧАНИЕ. При соблюдении изложенных выше правил величины =+180кГц и =-120кГц будут соизмеримы.

Избирательность количественно, определяется по соотношениям:

При =-180 кГц            , дБ

При =+180 кГц            ,дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4 схема измерения коэффициента шума приемника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

 

ИЗУЧЕНИЕ ТРАНКИНГОВОЙ СИСТЕМЫ

SMARTRUNK–II И ЕЕ ТЕРМИНАЛА GP-68.

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

В результате выполнения лабораторной работы студент должен изучать принципы построения транкинговых систем радиотелефонной связи, ознакомиться с функционированием основных устройств этих систем связи и получить навыки управления абонентской радиостанцией типа GP-68 во всех режимах ее работы.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1.      Выполняется при домашней подготовке.

2.1.1.   Изучить принципы построения транкинговых систем связи.

2.1.2.   Ознакомиться с функционированием транкинговых систем связи без канала управления.

2.2.      Выполняется в лаборатории.

2.2.1.   Ознакомиться с основными параметрами транкинговых систем связи типа SMARTRUNK – II.

2.2.2.   Изучить возможности системы SMARTRUNK – II. При различных видах связи.

2.2.3.   Изучить работу базового ретрансляционного оборудования по его структурным схемам.

2.2.4.   Ознакомиться с техническими характеристиками абонентской радиостанции GP-68, правилами обращения и управления ею.

2.2.5.   Освоить режимы работы абонентской радиостанции согласно заданиям преподавателя.

2.2.6.   Составить отчет о проделанной работе.

 

 

 

 

 

 

3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АБОНЕНТСКОЙ РАДИОСТАНЦИИ GP-68

 

3.1. Основные технические данные.

 

Абонентская радиостанция GP-68 является носимой радиостанцией и предназначена для доступа к базовому ретрансляционному оборудованию транкинговых систем связи SMARTRUNK–II.

Радиостанция имеет следующие технические характеристики:

·         количество фиксированных частот настройки   -20

·         напряжение источника питания,         В              -7,5±20%

·         диапазон рабочих частот, МГц               МВ        ДМВ

 

  136-174   430-470

·         чувствительность приемника, мкВ         0,25        0,25

·         избирательность по соседнему каналу, дБ  65          60

·         стабильность частоты гетеродина             5*10^-4    5*10^-4

приемника, %  

·         выходная мощность УНЧ приемника, мВт,250       250

·         выходная мощность передатчика, Вт                  1;5        1;4

·         девиация, кГц                                               25         25

·         стабильность частоты сигнала на выходе

передатчика, %                                       5*10⁴     5*10⁴

·     суммарная мощность не основных                25        25

     излучений, мкВт          

·     коэффициент нелинейных искажений

на частоте 1000 Гц,  %                                     менее 5    менее 5 отношение шум/сигнал на выходе                    65      -65

   приемника, дБ     -

 

 

3.2 Органы управления

 

Общий вид радиостанции и расположение ее органов управления приведены на рис 2.1, на котором цифрами обозначены следующие органы управления и надписи на дисплее:

1.      -переключатель режима работы (передача-прием);

2.      -кнопка включения дисплея;

3.      - кнопка выключения подсветки дисплея;

4.      - коннектор антенны;

5.      - переключатель выбора режима программирования;

6.      - ручка, включения (выключения)  радиостанции и регулировки громкости;

7.      - микрофон;

8.      - колодка подключения дополнительных устройств;

9.      - громкоговоритель;

10.  - присоединитель кабеля клонирования;

11.  –дисплей;

12.  –клавиатура;

13.  -кнопка доступа к записи в память радиостанции;

14.  -кнопка сдвига содержимого дисплея влево;

15.  -кнопка стирания цифры при исправлении набираемого номера;

16.  -кнопка изменения типа подавления мешающего сигнала;

17.  -кнопка редактирования уровня запирания;

18.  -кнопка изменения выходной мощности передатчика;-

19.  кнопка включения/выключения сканирования радиоканалов;

20.  -индикатор работы передатчика;

21.  -индикатор величины выходной мощности передатчика;

22.  -индикатор включения режима подавления;

23.  -индикатор степени разрядки аккумуляторной батареи;

24.  -индикатор режима сканирования радиоканалов;

25.  -индикатор режима заряда аккумуляторной батареи;

26.  -индикатор уровня радиосигнала на выходе приемника;

27.  -индикатор уровня радиосигнала на выходе приемника;

28.  -центральная часть дисплея, представляющая собой  6 семисегментных элементов, что позволяет отображать большое количество цифровой и буквенной информации.

 

 

 

Рис.2.1. Вид радиостанции и расположение ее органов управления

 

 

3.3. Информация отображаемая на дисплее

 

Дисплей радиостанции является многоэлементным и многосегментным, что позволяет отображать большое количество информации при работе радиостанции в различных режимах.

Центральная часть дисплея (28 ая позиция на рис 2.1) используется для отображения цифровой и буквенной информации, вводимой в процессе эксплуатации мобильной радиостанции транкинговой системы связи. Кроме того, на этом дисплее предусмотрено отображение различных режимов работы радиостанции для некоторых из этих режимов – численных характеристик основных параметров в виде стандартных надписей и символов. На рис 2.1 приведены все надписи и символы, отображающие различные режимы работы радиостанции. Изучим назначение и смысл каждой из них.

20.        Индикатор работы передатчика – появляется при наличии выходной мощности и гаснет при ее отсутствии

21.        Индикатор величины выходной мощности передатчика. При полной выходной мощности эта надпись отсутствует, а при работе передатчика с пониженной выходной мощностью эта надпись появляется

22.        Индикатор подавления различных составляющих мешающих сигналов

23.        Индикатор величины напряжения емкости аккумуляторной батареи радиостанции – при нормальном напряжении эта надпись гаснет, а при низкой величине этого напряжения эта надпись начинает мигать

24.        Индикатор просмотра (сканирования) радиоканалов транкинговой системы. Когда идет сканирование надпись мигает, и при прекращении сканирования она горит непрерывно. В случае выключения режима сканирования эта надпись гаснет

25.        Индикатор режима процесса заряда аккумуляторной батареи радиостанции зарядным устройством, прилагаемым к радиостанции. При нормальном режиме эта надпись мигает с большой частотой, при завершении заряда мигает медленно и гаснет по окончании процесса заряда

26.        Индикатор наличия принимаемого сигнала – эта надпись появляется при отношении сигнал/шум на входе приемника равным 10 дБ и более

27.        Индикатор величины принимаемого сигнала. Он состоит из 6 сегментов, каждый из которых соответствует изменению отношений сигнал/шум на выходе приемника на 5 дБ. По мере увеличения сигнала отображаемые на экране сегменты начинают появляется слева направо, а при уменьшении сигнала эти сегменты исчезают справ налево.

 

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

            При выполнении лабораторной работы необходимо:

• включить радиостанцию и оценить ее работоспособность
• освоить управление радиостанцией в различных режимах, согласно задания преподавателем
• измерить зависимость величины отношения сигнал/шум на выходе приемника от ориентации антенны абонентской радиостанции.

 

4.1 Включение радиостанции и оценка ее работоспособности

 

Включение производится ручкой 6 и ее поворотом по часовой стрелке до щелчка. Индикацией работоспособности радиостанции является появление на дисплее надписи Fx и сканирование 3 радиоканалов.

 

 

4.2 Основные режимы работы радиостанции

 

4.2.1 Регулировка громкости

 

Регулировка громкости производится ручкой 6 при осуществлении связи. Если в начальный момент принимаемый сигнал отсутствует, необходимо нажать кнопку 2 включения монитора и держать ее нажатой, и по уровню шума отрегулировать громкость. После установки желаемой громкости отпустить кнопку 2 для включения режима шумоподавителя.

 

4.2.2 Установка величины выходной мощности передатчика

 

Выходная мощность передатчика может принимать 2 значения – «низкая» и «высокая», для установки желаемой величины выходной мощности необходимо воспользоваться кнопкой 18 на панели управления. Если на экране дисплея индицируется надпись LOW, то уровень собственной выходной мощности передатчика является низким. Отсутствие этой надписи на дисплее указывает на высокий уровень выходной мощности передатчика. Численные значения низкой и высокой выходной мощности приведены в технических характеристиках радиостанции.

 

4.2.3 Установка режима радиотелефонной связи

 

Для выхода на этот режим необходимо нажать клавишу #  до появления короткого звукового сигнала. Если радиостанция находится не в этом режиме, управление необходимо вести с помощью кнопки 2, при ее нажатии осуществляется режим передачи, а при ненажатом состоянии этой кнопки радиостанция работает в режиме приема. Для визуальной индикации режима передачи на дисплее появляется символы ТХ. В режиме передачи радиостанцию с вмонтированным в нее микрофоном 7 надо держать перед собой на расстоянии не менее 5-7 см от губ, при этом антенна должна находится в вертикальном положении. Во время использования режима радиотелефонной связи на дисплее отображается номер используемого радиоканала, который выбирается системой автоматически.

 

4.2.4 Установка и опробование следующих видов связи

 

a)      «радиоабонент – радиоабонент»

б)    «радиоабонент -  телефон»

с)    «режим открытого канала»

Правила установки этих режимов описаны в приложении 1.

 

4.2.5 Запись телефонных номеров в память радиостанции

 

Память абонентской радиостанции рассчитана на запись в нее до 9 телефонных номеров, каждый из которых может содержать до 12 цифр. Каждый записываемый номер телефона шифруется одной из цифр в диапазоне от 1 до 9. последовательность действии для обеспечения этого режима состоит в следующем:

1.      Нажать кнопку 1 и держать ее нажатой до появления двух звуковых сигналов. После второго звукового сигнала на дисплее будет отображена готовность к вводу шифра вводимого номера телефона в виде мигающего курсора в надписи Ph Loc.

2.      Для записи телефонного номера необходимо в начале ввести присвоенный данной р/стануии шифр, после чего следует нажать клавишу *. Для стирания ошибочно введенной цифры нажимают   клавишу #

3.      После этого вводятся последовательно цифры номера телефона (до 12 цифр). Мигающий курсор указывает позицию вводимой цифры в телефонном номере. Если вводимый номер состоит менее чем 12 цифр, на позиции отсутствующих цифр вводятся пробелы путем нажатия клавиши * и # на каждый соответствующий пробел.

4.      При ошибочном вводе цифры необходимо нажать кнопку 14 для перемещения курсора на 1 позицию влево и вводится правильная цифра.

5.      Для прочтения телефонного номера содержащего более 6 цифр, нажатием кнопок 13 и 14 можно этот номер сдвигать на дисплее влево и вправо соответственно.

6.      Для записи этого номера в память по окончании его ввода необходимо нажать кнопку 3.

7.       

4.2.6 Вывод записанного в память номера телефона на дисплей

 

1.      В режиме «прием» нажмите кнопку 13

2.      Для отображения на дисплее желаемого телефонного номера необходимо ввести шифр данного телефонного номера, а за тем нажать клавишу *. На дисплее отобразятся первые шесть цифр номера телефона. Если номер длиннее, через 2 секунды он автоматически начнет сдвигаться влево, пока не появится последняя цифра этого номера.

 

4.2.7 Соединения с абонентом номер телефона которого записан в память

1.      Нажать и держать кнопку 1нажатой, после чего вводится код доступа

2.      Кнопка 1отпускается, и ожидается звуковой сигнал.

3.      После появления звукового сигнала вновь держится  кнопка 1 нажатой, кнопка 13нажимается, после чего вводится шифр записанного в память номера телефона. Система сама осуществит набор этого номера, после чего можно осуществить телефонную связь с соответствующим абонентом.

4.      По завершении разговора, нажимается  и держится нажатой кнопка 1, затем нажимаются поочередно кнопка 13 и клавиша #.

 

4.2.8 Повторный набор последнего телефонного номера

 

Любой последний набранный телефонный номер автоматически запоминается и ему присваивается шифр 0, что дает возможность быстрого повторного его набора. Для этого надо нажать и держать нажатой кнопку 1, после чего нажать кнопку 13 и ввести 0 с цифрой клавиатуры

 

 

4.3 Оценка (снятие) зависимости отношения сигнал/шум на входе приемника в зависимости от ориентации антенны

 

Ориентируя антенну радиостанции в вертикальном положении набрать телефонный номер согласно указанного задания преподавателем (см подраздел  П 1.5.3 приложения 1). Дождавшись ответа телефонной станции в виде длинных гудков, снять зависимость отношения сигнал/шум в дБ от ориентации антенны. Для этого надо менять наклон радиостанции с антенной в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях для трех фиксированных значений угла α относительно линии горизонта 0⁰,  45⁰ и 90⁰. Для каждого из этих пяти положений антенны, замерить отношение сигнал/шум на входе приемника по индикатору 27 (см подраздел 2.3).

Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

По результатам измерении построить графики зависимости U /Uω(α) и объяснить их ход. 

Таблица 3.1

 

 

5. Отчет

 

Отчет по работе должен содержать:

5.1. Основные параметры транкинговой системы связи SMARTRUNK–II.

5.2. Структурные схемы ретрансляционно-базового оборудования.

5.3. Основные технические характеристики абонентской

      радиостанции GP-68.

5.4. Изложение вывода по каждому пункту выполнения работы.

 

 

6. Контрольные вопросы и задания

 

1.      Поясните принцип построения транкинговой системы радиотелефонной связи.

2.      Из чего складывается общее время занятости системы SMARTRUNK–II

3.      Поясните работу транкинговой системы без канала управления.

4.      опишите состав транкинговой системы и охарактеризуйте каждую составляющую.

5.      От чего зависит количество обслуживаемых транкинговой системой абонентов и почему?

6.      Опишите каждый из видов связи, обслуживаемых системой SMARTRUNK–II.

7.      Опишите работу одноканальной системы ретрансляционно-базового оборудования по его структурной схеме.

8.      Поясните работу четырехканальной системы ретрансляционно-базового оборудования.

9.      Поясните назначение каждого из органов управления радиостанции GP-68.

10.  Опишите работу  транкинговой системы в режиме радиотелефонной связи.

11.  Опишите работу транкинговой системы в режиме «радиоабонент – радиоабонент».

12.  Опишите работу системы в режиме «радиоабонент – телефон».

13.  Как обеспечивается связь с абонентом, номер телефона которого записан в память радиостанции?

14.  Как вывести на дисплей записанный в память номер телефона?

15.  Как осуществляется быстрый повторный набор последнего телефонного номера?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТРАНКИНГОВОЙ СИСТЕМЫ SMARTRUNK–II

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

В результате выполнения лабораторной работы студент должен ознакомиться и изучить принципы программирования транкинговой системы SMARTRUNK–II и получить практические навыки программирования с помощью абонентской радиостанции GP-68.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1.Ознакомиться с набором программ системы SMARTRUNK–II.

2.2. Уяснить назначение каждой программы.

2.3. Ознакомиться с последовательностью действий для проведения программирования.

2.4. Практически освоить программирование режимов заданных преподавателем.

 

3. Порядок выполнения работы

 

При выполнении лабораторной работы необходимо:

·         Включить радиостанцию GP-68 в режиме программирования, переключая переключатель 5, ознакомиться с меню программирования.

·         Программировать все режимы работы (см П.2.2. – П.2.7) по данным, заданным преподавателем.

·         Проанализировать ход и результаты программирования и сделать соответствующие выводы с объяснением полученных результатов

 

3.1. Изменение списка сканируемых каналов

 

Выбрать соответствующею программу Scn.LSI  с помощью переключателя 5. С помощью кнопок 13 и 14 установить на дисплее тот канал, состояние которого надо изменить (либо оставить в списке сканирования либо исключить). После этого нажимают кнопку 3 для установки нужного состояния радиоканала в списке сканирования. При этом необходимо учесть то, что если программируется удаление канала из списка, кнопкой 3 то надо добиться мигания номера этого канала на дисплее. Если же программируется наличие какого-то канала в списке, то кнопкой 3 добивается непрерывной (немигающей) индикации номера этого канала.

 

3.2. Исправление  и изменение кодов доступа и запрета доступа

 

Выбрав переключателем 5 программу Phn.Acc, соответствующую редактированию кода доступа, нажать кнопку 3, после чего на дисплее под одной из цифр кода появиться мигающий курсор. Перемещая его кнопками 13 и 14, устанавливают под той цифрой, значение которой надо изменить. После этого, нажав соответствующею цифровую клавишу, вводят новую цифру в этот код. После того, как все исправления в коде будут завершены, вновь  нажимается кнопка 3 для ввода в память нового кода.

После установки переключателем 3 программы изменения кода запрета доступа Phn.dEA, можно приступать к редактированию этого кода. Последовательность действий в этом режиме остается той же, что при редактировании кодов доступа.

 

3.3. Изменение лимита времени занятости радиоканала таймера

 

Для внесения этих изменений в таймер радиостанции необходимо переключателем 5 установить программу tot.XXX. Кнопками 13 и 14 установить желаемую программу работы таймера. Так, если длительность занятия радиоканала не должна превышать 3-х минут, то вместо символов ХХХ устанавливается значение – 03. если же какой-то радиоканал занимать вообще нельзя, то вместо символов ХХХ устанавливается OFF.

 

 

 

3.4. Установка звуковой сигнализации нажатия цифровых клавиш и кнопок управления

 

Для выхода на эту программу переключатель 5 поставить в такое положение, когда на дисплее появиться надпись St-On или St-OFF. Для включения звуковой индикации нажатия цифровых клавиш и кнопок управления надо кнопками 13 и 14 установить на дисплее режим St-On. Для обеспечение отсутствия звуковой сигнализации при нажатии клавиш и кнопок надо дисплее установить режим St-OFF.

 

3.5. Установка режима использования источника питания

 

С целью наиболее рационально расхода энергии, запасенной в источнике питания, в радиостанции предусмотрены три режима работы этого источника, которые устанавливаются специальной программой.

Для программирования этих режимов переключатель 5 поставить в такое положение, когда на дисплее появиться одна из трех надписей: bS-OFF, bS-Nоr или       bS-Enh.

Смысл этих надписей следующее:

bS-OFF – источник питания выключен

bS-Nor – нормальный режим

bS-Enh – усиленное потребление энергии.

Используя кнопки 13 и 14, установить наиболее подходящий режим. При завершении установки желаемого режима раздается короткий звуковой сигнал, указывающий на ввод соответствующей программы в память.

 

 

3.6. Установка типа источника питания

 

В данной радиостанции может использоваться 2 типа источников питания. Для выдачи правильной информации на дисплей и в зарядное устройство необходимо заранее ввести  в память радиостанции информацию о типе источника питания. Делается это при помощи специальной программы, которая вызывается установкой переключателя 5 в соответствующее положение. При этом на дисплее появляется надпись, указывающая на тип батареи: bt-Aln, либо bt-NlC. С помощью кнопок 13 и 14 выбирается тот тип источник питания который предполагается использовать в радиостанции.  

 

4. ОТЧЕТ

 

Отчет по работе должен содержать

4.1. Краткое описание каждой из 10 программ, входящих в меню специальных программ.

4.2. Описание особенностей, возникших при программировании по каждой программе.

4.3. Выводы по работе

 

 

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.      В чем состоит необходимость редактирования списка сканируемых каналов?

2.      Для чего служат коды доступа и запрета доступа?

3.      Какую информацию содержит меню?

4.      Для чего вводится лимит времени занятости радиоканалов?

5.      В чем состоит основные назначение программы установки режима использования питания?

6.      Какие типы источников питания могут использоваться в радиостанции GP–68?

7.      Почему необходимо программировать тип источника питания?

8.      Принципы организации транкинговой радиосвязи.

9.      Что представляет собой стандарты МРТ 1317, МРТ 1327, и для чего они нужны?

10.  Что представляет собой стандарты МРТ 1347 и 1343 и для чего они нужны?

11.  Каким образом  осуществляются доступ в сеть?

12.  Для чего необходима приоритетность доступа и какая существует в многосетевых транкинговых системах?

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.      Ю.А. Громаков. Стандарты и системы подвижной связи. Москва 1997

2.      В. Андрианов, А. Соколов. Средства мобильной связи. Москва 1998.

3.       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения 1

 

П 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНКИНГОВЫХ СИСТЕМАХ

Транкинговые системы появились в ходе развития мобильной радиосвязи как решения проблемы ограниченности спектра радиочастот. Развитие технологии позволило вывести производство оборудования радиосвязи на приемлемый стоимостной уровень. Именно стоимость и доступность породило проблемы связанные с большим числом пользователей и с ограниченностью частотного спектра.

При организации радиосвязи жесткозакрепленными частотными каналами пришлось столкнуться с ситуацией, когда перегруженность спектра сводила на нет ожидаемую оперативность связи. И как это часто бывает в развитии техники, необходимость породило решение. Это решение заключается в том, что каждый канал не закрепляется жестко за конкретным пользователем, а система сама выбирает незанятную частоту и выделяет ее абоненту для проведения сеанса связи. В результате и родился ТРАНК – система, позволяющая выходить на связь на любом свободном для абонента канале, а поиском свободных каналов и их переключением занимается специальное электронное оборудование. Транкинговые системы обеспечивают динамические распределение каналов между всеми абонентами системы, что позволяет равномерно и более плотно загружать выделенный для этой системы радиоспектр.

Для сигнализации эффективной работы транкинговой системы необходимо знать, из чего складывается общее время занятости системы при равном доступе к каналам. Формирование этого времени иллюстрирует рис П.1.1. На этом рисунке одинарной штриховкой показана время занятости каждого канала, а двойной штриховкой – всей системы.

Рис П.1.1. Формирование времени занятости системы

 

Нетрудно подсчитать, что при занятости каждого канала 50% времени, доступ к транкинговой системе возможен в течении 90% времени. Видно, что транкинговые системы дают существенный выигрыш в количестве абонентов и ограниченном числе выделенных для связи частот.

Одной из первых транкинговой систем, использовавшей принцип выбора свободного канала, ориентированной на телефонию, была система «Алтай». Транкинговые системы подразделяются на следующие основные классы:

1.      Без канала управления

2.      С выделенным каналом управления

3.      С распределенном каналом управления

Рассмотрим наиболее распространенную транкинговую систему «SMARTRUNK–II», которая относится к первому виду систем.

 

П.1.2. Транкинговые системы  «SMARTRUNK–II» без канала управления

 

Система этого типа относится к так называемым системам с отказом. Это значит, что при выходе на связь нет информации ни о наличии свободных каналов, ни о состоянии ближайшего ретранслятора, ни о доступности вызываемого абонента. Отсюда следует, что практически все функции транка возложены на саму абонентскую радиостанцию. Если при вызове станция выдала сигнал «Занято», то нельзя сделать определенного  вывода о состоянии системы в целом: то ли заняты все каналы, то ли данная абонентская станция не включена в систему, то ли отключилось электропитание на базовой станции или она вышла из строя». В подобной ситуации единственным выходом остается попытка повторного вызова.

В более развитых системах каждая абонентская радиостанция постоянно информируется о состоянии сети либо по выделенному каналу, либо с помощью специальных сигналов по рабочему каналу. Это означает в этом случае, что даже если попытка связи не увенчалось успехом, вы можете быть спокойны – система осуществит соединение как только освободится хотя бы один канал или вызываемый абонент закончит переговоры.

Поскольку функция поиска свободного канала переложена на абонентские станции, то при запросе соединения радиостанция последовательно сканирует все радиоканалы системы. При нахождении свободного канала она занимает его. После чего ретранслятор передает радиосигнал вызова корреспондента. Если вызываемая станция откликается, то организуется и проводится сеанс связи. Среднее время соединения составляет от одной до нескольких секунд и зависит от числа каналов в системе.

Система SMARTRUNK–II была специально разработана как недорогая однозоновая, простая в обращении и обслуживании система радио и радиотелефонной связи. Система SMARTRUNK–II позволяет осуществлять индивидуальные и групповые вызовы абонентов, выход в городскую телефонную сеть, передавать компьютерные данные и факсимильные сообщения.

Основные параметры системы SMARTRUNK–II:

1.      Работа в диапазона УКВ И ДМВ.

2.      Повышенная защита от несанкционированного доступа путем использования цифрового протокола обмена.

3.      Одновременное использование до 16 каналов.

4.      Одна зона обслуживания без возможности расширения.

5.      Подключение каждому радиоканалу одной или двух телефонных линии городской или внутренней АТС.

6.      Возможность работы в телефонных сетях с тональным или импульсным набором.

7.      Возможные режимы работы: мобильный абонент – мобильный абонент, групповая диспетчерская связь, мобильный абонент – телефон, телефон – мобильный абонент, специальные и аварийные вызовы.

8.      Число абонентов до 40000.

9.      Идентификационные личный и групповой (для диспетчерской связи) номера длиной от 1 до 5 цифр у каждого радиоабонента.

10.  10 уровней приоритета для различных категорий пользователей.

11.  Независимое для каждого абонента программирование времени доступа к системе выхода на городскую или междугородную сеть.

12.  Ведение статистики об использование системы.

13.  Сохранение информации при сбоях питания.

14.  Использование более сорока типов портативных и автомобильных абонентских радиостанции в одной транкинговой системе.

15.  Программирование абонентских радиостанций владельцем или поставщиком.

16.  Защита от перепрограммирования радиостанции 5-ти значным секретным кодом

17.  Дистанционное отключение абонентской радиостанции с диспетчерского пункта при ее потери или не уплаты.

18.  Ускоренный повторный набор номера.

19.  Память на заранее записанные телефонные номера.

20.  Возможность переключения радиостанции из транкинвого режима в режим открытого радиоканала.

 

П.1.3. Состав Транкинговой системы

 

Состав транкинговой системы можно подразделить на две составляющие: ретрансляционно-базовое и абонентское оборудование.

Ретрансляционно-базовое оборудование обычно состоит из собственно контроллера (системы управления) транкинговой системы, ретрансляторы (дуплексной радиостанции) блока питания и фидерного устройства. При построении многоканальных систем могут потребоваться дополнительные устройства для согласованной работы большого числа передающих и приемных трактов, такие как дуплексные фильтры, приемные распределительные панели, комбайны передающего тракта, монтажные стойки, фильтры питания и др. необходимо также наличие персонального компьютера для управления системой и ведения учета сеансов связи с соответствующим программным обеспечением.

Абонентское оборудование представляет собой радиостанцию с установленным логическим транковым модулем. Этот модуль монтируется и программируется перед поставкой радиостанции потребителю. В дальнейшем возможны перепрограммирование транкового модуля абонентской радиостанции, исходя из текущего требований. Абонентские оборудования по типу использования делится на:

·         Стационарное оборудование: радиостанции установленные на рабочем месте, дома, на даче и т.п., питающиеся от сети переменного тока.

·         Мобильные оборудования: автомобильные радиостанции с питанием от бортовой сети.

·         Носимое оборудование: портативные радиостанции с питанием от аккумулятора или батарей.

 

П.1.4. Количество абонентов и нагрузка системы.

 

Максимальное число абонентов системы ограничено емкостью базы данных хранимой в памяти контроллера (до 4000). Можно создать транковую систему с 2 радиоканалами и подключить к ней 500 абонентов, а можно построить систему для 100 абонентов при 16 транкинговых каналах. Для оптимального построения и эффективной эксплуатации транкинговой системы  радиосвязи необходимо четко представить себе возлагаемые на эту систему задачи.

Проектирование системы осуществляется с учетом следующих факторов: количество абонентов и групп; максимальное продолжительность разговора для каждого конкретного абонента и группы абонентов; разрешения выхода на городскую телефонную сеть; пиковая нагрузка на систему в определенные часы(трафик); наличие приоритета у тех абонентов, котором наиболее необходима оперативная связь и т.п. При правильном проектировании эффективность работы транкинговой системы будет максимальной. Практика эксплуатации транкинговых систем показала, что оптимальная нагрузка одного канала является 15-30 абонентов, причем эта величина зависит от числа транкинговых каналов: при одном канале обслуживается 15-20 абонентов, при двух до 50, а при четырех до 200. увеличение числа абонентов на канал ведет к тому, что повышается вероятность занятости системы и снижается оперативность работы пользователей. С достаточно высокой точностью необходимое число транкинговых систем можно рассчитать по теории трафика, разработанной датским математиком Эрлангом для проектирования телефонных сетей. Положения этой теории полностью применимы к проектированию транкинговых радиосетей. По международным нормам на системы связи принято, что при работе транкинговой системы вероятность отказа  в приеме вызова в часы наибольшей нагрузки не должно превышать 0,3 -0,4. Поскольку в нашей стране не приняты соответствующие нормы, примем за основу средний показатель 0,3

На рис П.1.2. показана зависимость вероятности отказа от числа транкинговых каналов при обслуживании 30, 50, 100 абонентов при средней нагрузке. Как видно из приведенного графика, для 20 и 50 абонентов желательно иметь два транкинговых канала, а для 100 абонентов – 3 канала. При одном радиоканале у абонентских радиостанций отсутствует возможность выбора свободного канала, в силу чего появляется высокая вероятность услышать сигнал «занято».

 

П.1.5. Виды связи, обеспечиваемые системой

 SMARTRUNK–II

 

С помощью рассматриваемой tранкинговой системы возможна реализация следующих видов связи:

1.      Радиоабонент – радиоабонент.

2.      Связь с группами и внутри группы.

3.      Радиоабонент – телефон.

4.      Телефон – радиоабонент

5.      Срочные и аварийные вызовы.

6.      Работа вне транкинговой системы (режим открытого канала)

Рассмотрим основные принципы организации каждого из этих видов связи и возможности этих видов.

 

П.1.5.1. Радиоабонент – Радиоабонент.

 

Для вызова радиоабонента надо на клавиатуре радиостанции набрать его идентификационный номер и код вызова – 3 -*(три - звездочки). Вызов от одного радиоабонента к другому, производится через базовое оборудование без выхода на АТС. После  приема правильного хода подключения от вызывающего абонента контроллер включает ретранслятор на передачу и пошлет в эфир вызывную посылку. Если вызываемый абонент находится в зоне действия системы и радиостанция включена, то она автоматически ответит контроллеру и оба абонента будут слышать сигнал вызова. Вызываемый абонент должен ответить на вызов, нажав *(звездочка). После этого оба абонента слышат звуковой сигнал, извещающий об установлении сеанса связи (два коротких гудка) окончание сеанса происходит после модуляции кода разъединения от одного из абонентов. (#) или по истечении запрограммированного лимита времени. Если вызываемый абонент не отвечает), радиостанция абонента находится в не зоны действия системы), то контроллер подает сигнал «занято». Вызывающий абонент может в любой момент прекратить вызов (не дождавшись соединения), нажав *.

 

 

Рис. П 1.2. Зависимость вероятности отказа от числа транкинговых каналов

 

П.1.5.2. Связь группами и внутри группы.

        

Группу радиостанций можно вызвать как с обычного телефона, так и с другой абонентской    радиостанции. Правила набора могут быть  такими же, что и для вызова отдельных радиоабонентов, если вы вызываете «чужую» группу системы или немного отличается – от «своей» группы. Вызов «своей» группы возможен нажатием 4 - * без набора номера. В этом случае радиостанция вызывает группу, к которой данная радиостанция была отнесена при программировании. Можно запрограммировать систему таки образом, чтобы диспетчерская связь внутри «своей» группы не требовала набора номера, т.е. достаточно просто нажимать на кнопку «передача» и все радиостанции вашей группы  будут слышать, что вы говорите. Окончание сеанса связи происходит после получения кода рассоединения # от хотя бы одного абонента или по истечении запрограммированного лимита времени.

 

 

П.1.5.3. Радиоабонент – телефон

 

Для вывода абонентской радиостанции в телефонную сеть нужно набрать на клавиатуре радиостанции нужный номер телефона, после чего нажать 1 - * для доступа к АТС по первой телефонной линии или 2 - * по второй. При этом радиостанция в цифровой форме передает код подключения пользователя. Контроллер трактового канала декодирует цифровую посылку, проверяет код доступа и номер абонента, фиксируя параметры вызова во внутренней базе данных. После приема правильного кода подключения транковый контроллер обращается к телефонным линиям 1 или 2    (в зависимости от кода)  и набирает требуемый телефонный номер. Набранный номер контроллер преобразует в импульсный или тональный набор в зависимости от настройки контроллера и передает в телефонную линию. Во время установлении связи слышны длинные телефонные гудки или короткие гудки «занято» при занятой линии. После соединения возможен тональный набор: например, для доступа к автоответчикам или добавочным номерам местной АТС. Окончание сеанса связи происходит после получения кода рассоединения # от хотя бы одного абонента или по истечении запрограммированного лимита времени.

Можно запрограммировать работу контроллера таким образом, что у некоторых абонентов не будут права доступа к обеим телефонным линиям, либо к первой линии, можно запретить набор определенных первых цифр. Например, восьмерки для выхода на междугородную линию, включит проверку длины набранного номера и т.д. Эти ограничения могут быть направлены для любого конкретного абонента.

 

П.1.5.4. Телефон – радиоабонент

 

Для вызова радиоабонента с городского телефона нужно набрать один из номеров SMARTRUNK–II и после ответа контроллера (два коротких гудка) набрать добавочный номер нужного абонента. Набрать добавочный номер можно как и тональном режиме, так и импульсном, т.е. с любого телефонного аппарата. Звонящий имеет 6 сек для того, чтобы начать набор номера. Если набран номер несуществующего абонента, то раздается сигнал занято. После набора правильного номера контроллер начинает вызов радиоабонента. При ответе на вызов радиостанция автоматически посылает код подключения, при совпадении которого обоим абонентам выдается звуковой сигнал, извещающий о том, что начался вызов. Радиоабонент должен ответить на вызов, нажав *. Окончание сеанса связи происходит после получения кода рассоединения # от хотя бы одного абонента или по истечении запрограммированного лимита времени. Если звонящий по телефону положит трубку, то радиоканал не освобождается. Если  вызываемый абонент не отвечает, то контроллер подаст сигнал занято

 

 

П.1.5.5 Срочные и аварийные вызовы

 

Если данная возможность запрограммирована, то путем набора комбинации 9 - * можно осуществить срочный вызов диспетчерской, оператора или ремонтной службы. В случае бедствия или опасности нажатие клавиш 0 - * приведет к набору заранее запрограммированного аварийного телефонного номера (например, телефона дежурной части милиции). Если при наборе 9 - * или 0 - * все радиоканалы окажутся занятыми, система принудительно прервет один из разговоров для прохождения аварийного вызова.

    

П.1.5.6 Работа внетранкинговой системы

(режим открытого канала)

 

Абонентскую радиостанцию можно перевести в режим открытого канала путем нажатия 5 - * или специальной кнопки (на некоторых моделях радиостанций) на клавиатуре, если возможность такой работы была предусмотрена при программировании радиостанции. Это может понадобиться при работе радиостанций в дальних поездках, на отдыхе, при проведении спортивных или зрелищных локальных мероприятий (чтобы не занимать транкиговые каналы). При этом абонентская радиостанция прекращает сканирование каналов транкинговой системы и начинает работать в  обычном симплексном режиме. Необходимо учитывать, что в открытом канале радиостанция не может отвечать на вызовы транкинговой системы. Возврат радиостанции в транковый режим работы происходит при  нажатии # или специальной клавиши.

 

П.1.5.7 Учет сеансов связи

 

Информацию хранящейся в памяти контроллера  и информациюя о проведенных на данном радиоканале сеанса связи можно использовать для контроля системы. Возможно получение информации о времени, длительности и адресации переговоров каждого конкретного абонента системы, что позволяет легко контролировать загрузку системы.

В протоколе контроллера фиксируется номер вызываемого абонента, номер вызываемого абонента или номер телефона, дата, время начало и длительность сеанса связи. Таким образом, с помощью базового оборудования можно получать полную информацию об активности абонентов и устанавливать ограничения на пользование системой или вводить определенные тарифы за использование системы. Можно отслеживать телефонные вызовы, междугородние и международные переговоры. Исходя из анализа протокола связи, можно оперативно добавлять и отключать абонентов, устанавливать для каждого из них права и ограничения.

 

П.1.6. Ретрансляциооно-базовое оборудование

 

П.1.6.1. Одноканальная система

 

В состав оборудования одноканальной транкинговой системы входят:

·         Ретранслятор STAINDARD RD-80 V/U

·         Контроллер транкового канала SMARTRUNK – 853

·         Дуплексный фильтр

·         Источник питания постоянного тока 13,8 В, 15 А

·         Антенна

·         Модем

Структурная схема этой системы приведена рис П.1.3.

Ретранслятор предназначен для приема сигналов абонентских радиостанций на частоте приема, их усиления и передача на частоте передачи. Этим достигается увеличение зоны действия транкинговой системы. Ретранслятор с шиной управления и низкочастотным звуковым каналом связан с транковым контроллером             STAINDARD RD-80 V/U. Ретранслятор является универсальным с выходной мощностью передатчика   80(40) Вт и рассчитан на круглосуточную работу. Он имеет высокие технические характеристики и надежную систему охлаждения что немаловажно для использования в транкинговых системах с высокой нагрузкой.

Контроллер транкового канала SMARTRUNK – 853 выполняет декодирование цифровых посылок абонентских радиостанции, проверку идентификационных номеров абонентов и групп, управление работой ретранслятором, стык в телефонной линией, ведение протокола работы всех абонентов системы. В памяти контроллера хранятся информация обо всех абонентах системы, максимально допустимая длительность разговора, возможность вести междугородние разговоры, принадлежность к группе и т.п. В соответствии с этим и устанавливается сеанс связи. ST – 853 может быть подключен к двум телефонным линиям, одна из которых обладает белее высоким приоритетом. В сеансе связи  Радиоабонент – телефон используется только одна линия связи, однако при необходимости провести срочный вызов, звонок на линию с более высоким приоритетом приводит и прерыванию разговора.

Контроллер ST- 853 не имеет встроенного модема для удаленного управления системой и считывания информации о проведенных сеансах связи – поэтому для этих целей необходимо внешний модем. Немаловажно наличие в ST-853 цифровой шины данных – раньше для снятия информации и загрузки данных в ST-853 приходилось поочередно устанавливать связь с каждым контролером канала (а их может быть до 16), а при использовании цифровой шины данные передаются одновременно на все контроллеры ST-853. Другими словами, в этом случае можно соединиться с любым контроллером системы и через него управлять работой остальных транкинговых каналов. Блок питания необходим для питания ретранслятора и контроллера транкового канала. Для питания одного канала необходим источник постоянного тока с напряжением 13,8 В и током не менее 15 А.

Антенно-фидерное устройство транового канала в самом простом случае может состоять из двух стационарных антенн – приемной и передающей, разнесенных на достаточное расстояние для уменьшения влияния передатчика на приемник. Более оптимальным решением является использование дуплексного фильтра – устройства, позволяющего использовать одну антенну как для приема так и для передачи со значительно большой развязкой между приемником и передатчиком.

Рис.П.1.3. Структурная схема одноканальной транкинговой системы

 

П.1.6.2. Четырехканальная система

 

Структурная схема такой системы приведена на рис П.1.4. Из схемы видно, что система этого типа содержит 4 независимых радиоканалов. Одним  из достоинств SMARTRUNK–II является простота решения системы -  имея один  или два радиоканала, можно любой момент увиливать их число до максимального при сохранении уже имеющегося базового и абонентского оборудования. В четырехканальной системе более сложный антенно-фидерный тракт, который можно разделить на приемную и передающие части. В передающей части используется стационарная антенна и комбайнер, позволяющий одновременно передавать сигнал от всех радиотрансляторов системы на одну антенну. Использование комбайнера практически устраняет взаимное влияние передатчиков разных ретрансляторов. Антенна и приемная распределительная панель в прямой части антенно-фидерного тракта принимают радиосигналы определенных диапазонах частот, усиливают их и распределяют по всем ретрансляторам. Таким построением устраняется помехи от расположенной по близости радиопередающих устройств. 

 

 

Рис.П.1.4 Структурная схема четырехканальной транкинговой системы

 

Приложение 2

 

РЕЖИМЫ ВВОДА СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОГРАММ

 

Эти программы позволяют редактировать нужные пользователю параметры и возможности абонентской радиостанции.

 

П.2.1. Ввод в специальный режим программирования

 

Держа нажатой кнопку 13, включить радиостанции ручкой 6. через 3 сек на дисплее появиться имя первой программы Scn.LSt. Переключая  переключатель набора программ 5 по часовой или против часовой стрелки, можно посмотреть весь набор программ (меню), обеспечиваемый системой в этом режиме. Завершение просмотра полного цикла программ отмечается коротким звуковым сигналом. Полное меню приведено на рис П.2.1.

Расшифровка имен программ этого меню:

1.      Редактирование списка сканируемых каналов

2.      Редактирование кода доступа

3.      Редактирование кода запрета доступа

4.      Изменение лимита времени занятости радиоканала в таймере

5.      Установка статуса селективного тона вызова

6.      Установка звуковой сигнализации нажатия цифровых клавиш и кнопок управления

7.      Установка величины тона аварийного вызова

8.      Установка режима использования источника питания

9.      Установка типа источника питания.

10.  Установка перечня используемых аксессуаров

 

П.2.2. Редактирование списка сканируемых каналов

 

Для внесения изменений в этот список необходимо с помощью переключателя 5 набрать соответствующую программу Scn.LSt, ориентируясь на информацию, выводимую на дисплей, нажимая кнопки 13 и 14, просмотреть список используемых радиоканалов    (от 1 до 20). По достижении верхней или нежней границы этого списка раздается короткий звуковой сигнал. Мигание номера канала указывает на то, что канала исключен из списка сканирования.

Нажав кнопку 3, можно изменить состояние канала в списке сканирования – от его исключения до оставления в списке.

Для выхода из этого режима достаточно переключить переключатель 5 в другое положение.

 

П.2.3. Редактирование кодов доступа и запрета доступа

 

Вращая переключатель 5, добиться появлении на дисплее надписи Phn.Aсс., соответствующей программе редактирования кода доступа, либо надписи Phn.dEA., соответствующей программе редактирования кода запрета доступа.

Нажмите кнопку 3 для запуска режима редактирования. Перемещая мигающий курсор кнопками 13 и 14, установите его под той цифрой, которую надо изменить. Нажав  соответствующую цифровую клавишу вводим новую цифру в код. Закончив исправления, надо нажать кнопку 3 для ввода в память нового кода. 

 

П.2.4. Изменение лимита времени занятости радиоканала в таймере

 

Таймер может быть запрограммирован на ту или иную длительность разговора, по истечении которой связь автоматически прекращается. Для изменения этой длительности необходимо проделать следующее.

Переключателем 5 необходимо установить этот режим, который индицируется на дисплее подписью tot.XXX, где символами ХХХ одно из следующих сочетаний: OFF, 01. 02 ….10. Например, надпись на дисплее tot.-01 указывает, что время занятия радиоканала ограничено одной минутой. Надпись на дисплее tot.OFF означает, что доступа в соответствующему радиоканалу нет.

 

 

 

 

 

П.2.5. Установка звуковой сигнализации нажатия цифровых клавиш и кнопок управления.

 

Этот режим позволяет включить или выключить звуковые сигналы, подаваемые как при наборе номера телефона, так и при нажатии кнопок управления. Этот режим устанавливается в соответствующем положении переключателя 5, когда на дисплее появляется надпись St-On или St-OFF. Управление этим режимом осуществляется кнопками 13 и 14.

 

П.2.6. Установка режима использования источника питания.

 

Когда это возможно, надо стараться увеличивать время работы источника питания. Это время зависит от часты включения и длительности работы приемника и передатчика. В радиостанции предусмотрено 3 режима работы источника питания «включен», «нормальный» и «усиленное потребление энергии».

Для выхода на программу установки режима использования источника питания , надо вращать переключатель 5 и поставить в такое положение, когда на дисплее появится одна из 3 надписей: bS-OFF, bS-Nor, bS-Enh. Смысл этих надписей таков:

bS-OFF – источник питания выключен

bS-Nor – нормальный режим

bS-Enh – усиленное потребление энергии

Используя кнопки 13 и 14, установить наиболее подходящий режим, который устанавливается немедленно. При завершении установки желаемого режима раздается короткий звуковой сигнал, указывающий на вход установленного режима в память.

 

П.2.7. Установка типа источника питания

 

Поскольку в радиостанции GP-68 возможно использование либо стандартных батарей, либо никель-кадмиевых аккумуляторов, то надо заранее вести в память радиостанции именно тот тип источника питания, который будет использоваться при ее работе. Это необходимо для правильной работы системы сложения и индикации за величиной напряжения источника и для управления работой зарядного устройства и подачи соответствующих сигналов на дисплей.

Для введения в память типа источника питания необходимо вращать переключатель 5 до тех пор, пока на дисплее не появится надпись, указывающая на тип батареи: либо bt-Aln. То есть стандартная батарея типа Alkaline, либо bt-NIC, т.е. никель-кадмиевая аккумуляторная батарея. С помощью кнопок 13 и 14 выбирается тот тип источника питания, который будет использоваться в радиостанции.

 

 

                                                           Рис.П.2.1.

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА № 1

 

ИЗУЧЕНИЕ СОТОВОЙ СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM И АБОНЕНТСКОГО ТЕРМИНАЛА МОДЕЛИ «NOKIA-5110»

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение принципа построения сотовых систем подвижной связи стандарта GSM, ознакомление с функционированием основных устройств системы, и получение навыков управления абонентским терминалом (АТ) модели «NOKIA- 5110» в основных режимах его работы.

                                                                   

2. ЗАДАНИЕ

 

1. Изучить принципы построения цифровых систем подвижной радиосвязи.

2. Ознакомиться с особенностями сотовой системы связи стандарта GSM.

3. Ознакомиться с основными характеристиками сотовой системы стандарта GSM.

4. Изучить работу базовой станции и абонентского терминала по структурным схемам.

5. Ознакомиться  с техническими характеристиками абонентского терминала модели NOKIA-5110 и правилами управления им.

6. Освоить, заданные преподавателем, режимы работы абонентского терминала.

7. Ознакомиться с информацией по обеспечению безопасности при работе с абонентским терминалом.

8. Составить отчет о проделанной работе.

 

 

 

 

 

 

 

3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АБОНЕНТСКОГО ТЕРМИНАЛА МОДЕЛИ NOKIA-5110

 

3.1. Общее описание аппарата

 

Абонентский терминал (АТ) представляет собой ручной и переносной аппарат, позволяющий осуществить двухстороннюю радиосвязь как с мобильным, так и со стационарным абонентом телефонной сети общего пользования.

 

Абонентский терминал имеет следующие технические характеристики:

 

Частота приема ……………………   935 … 965 МГц;

Частота передачи ……………………890 … 915 МГц;

Мощность передатчика        ………… ...600 мВт;

Напряжение аккумулятора  ……...3,8 В;

Рабочий диапазон температур  …….–5⁰… +25⁰ С.

Емкость памяти:          

                                         - 250 имен с размером до 16 символов;

                                          - телефонных номеров до 30 цифр.

Максимальный объем передачи текстового сообщения    - до 160 символов. Общий вес аппарата   200 г.

Все операции управления у данного АТ производятся с помощью общей функции «МЕНЮ», которая в свою очередь состоит из следующих разделов:

«ТЕЛЕФОННАЯ КНИЖКА»;

«СООБЩЕНИЯ»;

«ЗВОНКИ»;

«ВАРИАНТ»;

«ИГРЫ»;

«КАЛЬКУЛЯТОР»;

«ЧАСЫ»;

«СИГНАЛЫ».

В лабораторной работе  изучаются  основные органы управления АТ.

 3.2. Органы управления

 

Общий вид абонентского терминала изображен на рис. 1.

Рис.1. Общий вид абонентского терминала

Где:  1 – антенна,

  2 – динамик,  

  3 - кнопка вкл/выкл АТ (),

  4 - дисплей; 5 - кнопка «С», которая  предназначена для    следующих действий:

- удаление одиночного символа с лева от  курсора;

- удаление с дисплея всех символов при нажатии удержанном состоянии этой клавиши;

- для выхода из функции МЕНЮ;

- для отклонения поступающего  вызова.

  6 - кнопка «NAVI» () .

 

Работа с телефоном в значительной степени основана на использовании кнопки  «NAVI»       (  ) расположенный под дисплеем. Функции этой кнопки изменяются в соответствии с текстом подсказки, который появляется на дисплее над кнопкой.

В данном руководстве вместе с обозначением кнопки «NAVI» () приводится также сопутствующий  текст, например   («МЕНЮ») или  («Выбрать»);

7 - кнопки «прокрутки». Они используются для просмотра «МЕНЮ», разделов «МЕНЮ» и параметров, перемещения курсора вправо и влево, а также для регулировки уровня громкости АТ (во время разговора).

8 - функциональные буквенно-цифровые клавиши. Они предназначены для набора номеров и телефонного сообщения, а также для скоростного набора команд;

        - кнопка фиксации, предназначенная для вывода специальных символов;

 - кнопка переключения заглавных и строчных букв, переключения между символами и буквами и для скоростного просмотра телефонных номеров;

9 - вибрационно-акустический микрофон, расположенный под панелью клавиатуры.

 

3.3.  Информация, отображаемая на дисплее

 

Дисплей АТ модели NOKIA-5110 является многоэлементным и много сегментным, что позволяет отображать большое количество информации при работе в различных режимах.

Внешний вид дисплея изображен на рис. 2. Центральная часть дисплея предназначена для отображения буквенной и цифровой информации, криптографических символов, а также высвечивания различных вспомогательных изображений, которые наглядно показывают в каком режиме находится данный аппарат.

В левой и правой части дисплея расположены индикатор уровня принимаемого сигнала и индикатор уровня зарядки аккумулятора. Чем выше показания соответствующих индикаторов, тем выше их уровни.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.2.

 

Рис. 2. Внешний вид дисплея 

 

В нижней части дисплея отображается сопутствующий текст подсказки, например «Меню», «Выбрать», «Позвонить» и т.д.

В средней и верхней части дисплея отображается какая сотовая компания обслуживает данный аппарат (или к какой сотовой кампании подключен этот аппарат).

Далее на этом месте могут отображаться изображения, тексты, цифры и различная вспомогательная информация.

Внешний вид дисплея, изображенный на рис. 2. соответствует состоянию «пустого дисплея», т.к. на нем отсутствуют введенные пользователем символы.

 

 

4.  ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

При выполнении лабораторной работы необходимо:

1. Включить абонентский терминал и оценить его работоспособность;
2. Освоить управление абонентским терминалом в режимах, заданным преподавателем;
3. Оценить качество принимаемого сигнала.

 

4.1. Включение абонентского терминала и оценка его

работоспособности

 

Для включения абонентского терминала необходимо нажать на кнопку () и удерживать ее в течении одной секунды. Местоположение этой кнопки изображено на рис. 3.

По истечении нескольких секунд на дисплее высветятся показания уровней принимаемого сигнала и зарядки аккумулятора, высветится наименование той сотовой компании, которая обслуживает данный показание «МЕНЮ».

Кроме этого на дисплее может появиться и запрос на ввод «ПИН-кода» и защитного кода, но в данной лабораторной работе в целях общего ознакомления с этим аппаратом  данные ограничения сняты.

Работоспособность данного АТ можно оценить по показаниям дисплея. При наличии какого-либо нарушения работы на экране высветится соответствующая информация. По окончании работы с ним необходимо нажать на кнопку (), при этом на экране дисплея появится список сопутствующих команд. Выбирается команда «Выключить» и путем нажатия кнопки данный АТ отключается.

Так же есть другой метод выключения АТ, путем нажатия кнопки () и удержания ее до момента самовыключения.

 

 

4.2. Звонок и завершение разговора

 

С помощью буквоцифровой клавиатуры введите необходимый вам телефонный номер и одновременно проконтролируйте на экране дисплея правильность вашего набора.

Если при введении требуемого номера вы произвели ошибку, то это можно исправить путем кратковременного нажатия кнопки «С», расположенной в средней левой части лицевой панели телефона.

Как только вы начали набирать необходимый номер, показания «МЕНЮ» автоматически изменяются на показание «Позвонить». По завершению правильного набора номера необходимо нажать на кнопку «NAVI» (), что будет соответствовать подтверждению команды «Позвонить». После этого будет производиться процесс коммутации вашего АТ с требуемым абонентом сотовой сети или абонентом общей телефонной сети через того оператора сотовой связи, к которому Вы подключены. В дальнейшем показания на экране дисплея «Позвонить» изменятся на «Прекратить». По завершении сеанса радиосвязи необходимо нажать на кнопку «NAVI» (), что будет соответствовать подтверждению команды «Прекратить».

 

При разговоре следует держать радиотелефон так же, как и обычную микротелефонную трубку, антенна должна быть расположена в вертикальном положении.

4.3. Повторный набор последних номеров

 

В данном АТ имеются ячейки памяти для хранения восьми последних набранных телефонных номеров. Все эти номера располагаются в определенном порядке. Последний набранный номер занимает первую позицию, а при очередном вводе этот номер смещается на следующую позицию.

Для вызова последних восьми набранных номеров необходимо нажать на кнопку «прокрутки» () при «пустом дисплее», внешний вид которого изображен на рис. 2. Далее при этом режиме с помощью тех же кнопок «прокрутки» () и () можно просмотреть все имеющиеся на данный момент памяти номера.

По окончании выбора номера, необходимо нажать на кнопку «NAVI» (), что будет соответствовать команде «Позвонить». После этого будет начат процесс вызова соответствующего телефонного номера абонента.

Пример выбранной ячейки памяти с соответствующей информацией изображен на рисунке 4.

Если по окончании просмотра номеров Вы хотите выйти из этого режима, то необходимо нажать на кнопку «С».

	Набран 1:   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Позвонить

 

 

 

                                                                                                    

 

 

Рис. 4. Пример выбранной ячейки памяти

с соответствующей информацией

                                      

4.4. Регулировка громкости

 

В данном АТ предусмотрена возможность регулировки уровня громкости. Но эту функцию можно осуществить только во время разговора с помощью клавиши «прокрутки» () и (). Клавиша () служит для увеличения и клавиша () - для уменьшения уровня громкости. Одновременно на экране дисплея телефона будут высвечиваться показания уровней в виде заштрихованных “cтолбиков” Один из примеров настройки изображен на рис. 5.

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Настройки громкости

 

4.5. Использование основной памяти данного АТ

 

Кроме восьми последних набранных номеров, данный аппарат позволяет сохранить ряд необходимых телефонных номеров. Эти  номера могут выводиться сопутствующими номерами.

Управление вводом и выводом соответствующих номеров производится с помощью подраздела «МЕНЮ» функции «Записная книжка».

 

 

4.5.1. Запись имени и телефонного номера в телефонную книжку

 

Для введения соответствующего номера необходимо вызвать на экран дисплея данного АТ основное МЕНЮ». В начальный момент включения АТ  автоматически входит в основной раздел «МЕНЮ». При нахождении в других режимах, путем однократным или многократным нажатием кнопки «С» может также перейти в необходимый раздел «МЕНЮ».

Далее путем нажатия кнопки «NAVI» () можно осуществить вывод на дисплей АТ первого раздела «МЕНЮ» – «Записная книжка».

Путем повторного нажатия кнопки «NAVI»  () выбирается этот раздел для дальнейшей работы с ним. С помощью кнопок «прокрутки»  () и () выбирается пункт – «Дать новое» и необходимо еще раз нажать на кнопку «NAVI»  (), что будет соответствовать выбору данного пункта. На дисплее появится запрос «Имени».

Для записи требуемого имени необходимо проделать следующие операции.

С помощью многократного нажатия кнопки  надо перевести данный аппарат на ввод заглавных или строчных букв с буквоцифровой клавиатуры. Этой же кнопкой можно зафиксировать режим отображения цифр.

Пример вариантов выбранного режима ввода представлен на рис. 6.

 

 

 

 

 

            а)                                            б)                                               в)

 

                  а)                                      б)                                    в)

 

Рис. 6. Пример вариантов выбранного режима ввода

 

Далее с помощью тех же клавиш можно вывести на экран дисплея соответствующее имя.

Если в результате была произведена ошибка, то ее можно исправить путем нажатия кнопки «С».

По завершении набора необходимо нажать на кнопку «NAVI»  ()для подтверждения правильности ввода имени.

После этого на экране дисплея появится запрос номера. С помощью тех же буквоцифровых клавиш можно произвести ввод требуемого номера и по окончании набора необходимо еще раз нажать на кнопку «NAVI» (), что будет соответствовать вводу данного номера.

Подобным методом можно осуществить дальнейшую запись требуемых телефонных номеров с сопутствующими именами этих номеров.

 

4.5.2. Вызов информации из памяти

 

Вначале необходимо войти в основную функцию «Меню» и путем нажатия клавиши NAVI () произвести переход в подраздел «Меню» –«Телефонная книжка».

Далее необходимо еще раз нажать на кнопку «NAVI»() и с помощью клавиш () и () выбрать пункт «Поиск», а затем, нажав на кнопку «NAVI» (),  зафиксировать этот пункт.

После этого на экране дисплея высветится приглашение на ввод имени.

По окончании набора имени, необходимо нажать на кнопку «NAVI» ().

На экране дисплея моментально высветится номер соответствующего имени.

Если Вам необходимо выбрать требуемое имя, то после фиксации пункта «Поиск», клавишами «прокрутки» () и () можно произвести выбор требуемого имени.

Нажав и удерживая кнопку, можно проверить правильность ввода телефонного номера.

По окончании выбора можно произвести звонок путем нажатия на клавишу «NAVI» ().

Для более быстрого способа вызова телефонной книжки можно проделать следующие действия:

При пустом дисплее необходимо нажать на кнопку ().

На дисплее будет выведено первое имя (и телефонный номер) из раздела «Телефонная книжка».

По окончании выбора можно произвести звонок  путем нажатия кнопки «NAVI»  ().

 

 

 

4.5.3. Назначение телефонного номера

в качестве номера быстрого набора

 

Данный АТ позволяет назначить девять телефонных номеров в качестве номеров быстрого набора, которые затем можно набирать с помощью цифровых кнопок     - .

Рассмотрим процесс записи телефонных номеров для быстрого набора.

Начнем с общего командного «Меню». Путем нажатия на кнопку         «NAVI» (),  осуществляется вхождение в область «Меню» и после этого на экране высветится первый раздел «Телефонная книжка». При нажатии на кнопку «NAVI» (), произойдет процесс вхождения в этот раздел.

С помощью клавиш «прокрутки» () и () необходимо выбрать раздел «Быстрые наборы» и нажать на клавишу «NAVI» () («Выбрать»).

Затем найти в телефонной книжке требуемое имя или телефонный номер и нажать на клавишу «NAVI» () (на экране дисплея высветится значок   ОК ) для подтверждения данного выбора.

Если телефонный номер уже назначен для кнопки, этот номер можно просмотреть, изменить или удалить. нажав на кнопку «NAVI» () в соответствующем подразделе «Телефонная книжка» - «Варианты».

По завершении ввода нажмите сначала на требуемую кнопку быстрого набора  - , а затем на кнопку «NAVI» () для подтверждения команды «Позвонить» для набора данного номера.

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.  Поясните принцип построения сотовых систем подвижной связи.

2. Изобразите структурную схему сотовой системы подвижной связи   стандарта GSM и охарактеризуйте каждый блок.

3. Изобразите структурную схему цифрового телефона и   поясните принцип его работы.

4.  Поясните принцип «эстафетной передачи».

5.  Опишите процесс аутентификации абонента.

6.  Опишите процесс соединения абонента фиксированной сети с АТ.

7.  Опишите принцип работы базовой станции.

8.  Опишите процесс соединения АТ с абонентом фиксированной телефонной  сети.

9.  Перечислите основные компоненты подсистемы коммутации   и поясните  принцип их работы.

10. Расскажите о мерах предосторожности при использовании мобильного  аппарата.

11. Как произвести звонок с АТ на телефон фиксированной телефонной сети?

12. Как вывести на дисплей,  записанные в памяти, номера телефонов?

13. Как ввести в память имена и номера телефонов?

14. Как осуществляется регулировка громкости?

15. Как производится звонок с абонентского аппарата с использованием функции повторного набора номера?

16. Как производится звонок с абонентского аппарата с использованием функции ускоренного набора?

17. Опишите основные характеристики стандарта GSM.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.

 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ И ПРОВЕРКА СОСТОЯНИЯ

АБОНЕНТСКОГО ТЕРМИНАЛА МОДЕЛИ «NOKIA-5110

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Ознакомление и изучение принципа программирования абонентского терминала модели «NOKIA-5110» в основных режимах его работы.

 

2. ЗАДАНИЕ

 

2.1. Ознакомиться с набором программ для абонентского терминала модели «NOKIA-5110».

2.2. Ознакомиться с последовательностью действий для проведения программирования и проверки состояния аппарата на данный момент.

2.3. Практически освоить программирование режимов, заданных преподавателем.

2.4. Составить отчёт о проделанной работе.

 

 

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

 

Основной целью программирования является  установление тех режимов работы, по которым в дальнейшем будет производиться эксплуатация данного АТ, а также одновременная проверка его состояния на текущий момент. Весь перечень режимов работы представлен в функции «Меню».

При начальном включении устанавливается головной раздел Меню. Вхождение в его разделы и манипуляция между ними осуществляется с помощью клавиши управления (кнопки фиксации «NAVI»  (), кнопок прокрутки (), () и кнопки выхода «С»).

 

 

 

 

3.1. Полный перечень функций Меню и выбор соответствующих его разделов и подразделов

 

В данном АТ имеются следующие разделы «Меню»:

1.        Телефонная книжка:

1.        Поиск.

2.        Сервис номера.

3.        Дать новое.

4.        Стереть:

1. По одному

2. Стереть все

5.        Изменить.

6.        Передать.

7.        Варианты:

1.   Варианты обзора

2.   Состояние памяти

8.        Быстрые наборы.

2. Сообщения:

1.        Принятые сообщения.

2.        На отсылку.

3.        Написать новое сообщение.

4.        Варианты сообщений.

5.        Служебная информация.

6.        Задать номер голосового автоответчика.

3.        Звонки:

1.         Не принятые входящие звонки.

2.         Принятые звонки.

3.         Набранные номера.

4.         Стереть последние звонки.

5.         Длительность.

6.         Показ стоимости разговора.

4.        Варианты:

1.      Установка режимов звонков:

1.      Автоповтор.

2.      Быстрый набор.

3.      Услуга режима ожидания.

4.      Свой номер определяется.

2.      Варианты «Меню» телефона:

1.      Язык.

2.      Сотовый индекс.

3.      Приветствие.

4.      Выбор сотовой сети.

3.         Варианты установки защиты.

5.        Перевод:

1.          Перевод всех звонков.

2.          Перевод, если свой номер занят.

3.          Перевод, если нет ответа.

4.          Перевод: вне сети, отключен.

5.          Отменить всю переадресацию.

6.        Игры:

1.        Игра – Память.

2.        Игра – Змея.

3.        Игра – Логика.

7.        Калькулятор.

8.        Часы:

1.         Будильник.

2.         Установка часов.

9.        Сигналы:

1.         Варианты звукового сигнала.

2.         Тип звукового сигнала.

3.         Громкость звука.

4.         Сигнал о сообщении.

5.         Тоны клавиатуры.

6.         Предупреждающие и игровые сигналы

 

Кроме того, можно отметить весь порядок чередования всех разделов и номеров, по которым они находятся, соответствует программе, введенной в аппарат.

В целях ориентации во время просмотра или переключения разделов «Меню» на экране дисплея высвечивается показания номеров основного и дополнительных подразделов, в котором находится в данный момент аппарат. Пример такого расположения изображен на рис.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  

а)                                  б)                              в)

 

Рис. 1. Высвечивание показания номеров основного и дополнительных подразделов

 

На рис.1.а. изображены соответствующие показания первого раздела «Меню» – «Записная книжка», на рис.1.б.  – раздел «Записная книжка» – «Варианты», а на рис.1.в. – раздел «Вариантов» – «Состояние памяти».

В данной работе из всего перечня «Меню» рассматриваются основные разделы, необходимые при эксплуатации данного АТ.

 

3.2. Выбор сигналов

 

3.2.1. Тип звукового сигнала

 

Для этого необходимо выйти на головную часть «Меню».  Нажав на кнопку «NAVI» (), осуществить вхождение в его разделы. С помощью кнопок прокрутки () и        () необходимо выбрать раздел «Сигналы» и зафиксировать его повторным нажатием кнопки «NAVI» (). Далее с помощью тех же кнопок () и () осуществите выбор пункта «Тип звукового сигнала» и повторно нажмите на кнопку «NAVI» ().

С помощью кнопок () и () выберите по своему желанию тип звукового сигнала. Телефон подает образец сигнала вызова. Для подтверждения выбора нажмите на клавишу «NAVI» ().

Для выхода из этого раздела в головное «Меню» необходимо нажать и удерживать несколько секунд кнопку «С».

3.2.2. Варианты звукового сигнала

 

Этот раздел «Меню» позволяет выбрать способ извещения поступления входящего звонка. Предусмотрены следующие варианты: «Обычный», «Возрастающий», «Одинарный», «Короткий и Откл.» (сигнал не подается). Этот подрежим находится в режиме «Сигналы».

 

3.2.3. Громкость звука

 

При поступлении входящего звонка телефон подает сигнал вызова. Этот подраздел «Меню» позволяет выбрать один из имеющихся уровней громкости сигнала вызова. Уровень громкости сигнала вызова также соответствует громкости сигнала   сообщения.

 

3.2.4. Тоны клавиатуры

 

Этот подраздел «Меню» позволяет выбрать необходимый тон звукового сигнала, который будет воспроизводиться в момент нажатия клавиш. Тональные сигналы клавиатуры можно выключить или выбрать любой из трех уровней громкости в подразделе «Тоны клавиатуры», находящемся в разделе «Сигналы».

 

3.3. Установка типа отображения имен и телефонных номеров, а также проверка состояния «Телефонной книжки»

 

Данный АТ позволяет хранить в памяти не только телефонные номера, но и имена их владельцев. Одновременно при эксплуатации на экране дисплея могут высвечиваться эти номера и имена, одновременно или по одному из них.

Все это зависит от выбранного варианта обзора.

Для выбора требуемого варианта необходимо выйти на раздел «Меню» – «Телефонная книжка». Войти в нее можно путем нажатия кнопки «NAVI» ().

Кнопками () и     () необходимо выбрать раздел Варианты и повторно нажать на кнопку «NAVI» ().

На экране дисплея высветятся два подраздела этого пункта:

«Варианты обзора» и «Состояние памяти».

Нажатием клавиши () и ()  необходимо выбрать подраздел «Варианты обзора» и нажмите на кнопку «NAVI» (). Автоматически на экране дисплея высветится три способа отображения записанных номеров:

1.     «Список имен»;

2.     «Имя и номер»;

3.     «Только имя».

С помощью клавиш прокрутки () и () можно выбрать удобный Вам вариант и зафиксировать его путем нажатия кнопки «NAVI» ().

Для выхода из этого раздела необходимо нажать на кнопку «С».

Данный АТ позволяет пользователю проверить состояние «Телефонной книжки», т.е. проверить, сколько имен и телефонных номеров записано и сколько еще можно в нее записать.

Для этого при том же режиме «Меню» – «Телефонная книжка» в разделе «Варианты» с помощью клавиш прокрутки () и (), следует осуществить выбор подраздела «Состояние памяти». Затем зафиксировать его путём нажатия кнопки «NAVI» (), после чего на экране дисплея данного аппарата высветится соответствующая информация.

Выход из этого раздела   можно осуществить с помощью нажатия кнопки «С».

 

3.4. Виды звонков

 

Данный АТ регистрирует принятые и оставленные без ответа вызовы только в том случае, если сотовая сеть поддерживает функции идентификации вызывающего абонента, а так же информирует абонента, что телефон включен и находится в пределах зоны обслуживания сети.

 

 

 

 

3.4.1.  «Не принятые входящие звонки»

 

Пять телефонных номеров абонентов, которые безуспешно пытались вызвать данный телефон, сохраняются в памяти данного аппарата в списке раздела «Не принятые звонки».

С помощью этого раздела можно просмотреть или набрать требуемый номер, выяснить время поступления вызова (если часы у данного АТ правильно установлены), а так же можно стереть или переписать его в «Телефонную книжку».

При появлении на дисплее сообщения о не принятом звонке необходимо нажать кнопку «NAVI» ().

 

 3.4.2. «Принятые звонки»

 

Пять телефонных номеров абонентов, связь с которыми состоялась, сохраняются в памяти телефона, в разделе «Принятые звонки». С помощью этого раздела можно просмотреть все телефонные номера, выяснить время поступления вызова, а также стереть или записать его номер в «Телефонную книжку».

 

 3.4.3. «Длительность»

 

«Меню» «Длительность» используется для вызова сообщения о приблизительной продолжительности исходящих и входящих звонков в часах, минутах и секундах, а также сброса счётчика длительности.

 

 

3.5. Установка режимов звонков

 

Для установления режимов звонков необходимо выйти на главный раздел «Меню». Нажав на кнопку «NAVI» ( ), осуществить вхождение в нее и с помощью кнопок прокрутки () и ()  выбрать раздел «Варианты».

Для фиксации этого режима необходимо нажать на кнопку «NAVI» (). Далее кнопками прокрутки () и () произвести выбор первого подраздела «Вариантов» – «Установка» режима звонков. Для этого  путем повторного нажатия кнопки «NAVI» () производится фиксация этого подраздела.

В свою очередь первый подраздел состоит из следующих подразделов:

«Автоповтор»;

«Быстрый набор»;

«Услуга режима ожидания».

Кратко рассмотрим некоторые из этих подразделов.

 

3.5.1 «Автоповтор»

 

При нахождении в подразделе «Меню» - «Автоповтор», данный АТ производит до 10 попыток повторного соединения с требуемым абонентом, в случае неудачного набора номера.

 

3.5.2 «Быстрые наборы»

 

Данный подпункт «Меню» позволяет осуществить вызов восьми требуемых телефонных номеров, находящихся в памяти АТ, с помощью буквоцифровых клавиш от  - .  Номера этих телефонов расположены в порядке очередности и все они «привязаны» к соответствующему номеру клавиши клавиатуры.

При нажатии и удержании соответствующей буквоцифровой клавиши АТ автоматически начинается процесс набора требуемого телефонного номера.

Кнопка  предназначена в данном случае для вызова автоответчика.

 

3.6.  Голосовое сообщение на автоответчике

 

Сотовая сеть предоставляет пользователям радиотелефонов услугу автоответчика. Эта услуга позволяет переадресовывать вызовы на автоответчик, на котором вызывающие абоненты могут оставить свои сообщения.

Сеть информирует пользователя при поступлении вызова, голосовым сообщением. Для прослушивания его необходимо набрать номер  автоответчика.

Для вызова автоответчика  в данном АТ необходимо нажать при пустом дисплее кнопку         и удерживать ее в нажатом состоянии в течение одной секунды.

При появлении на дисплее запроса телефонного номера автоответчика необходимо ввести номер и нажать на кнопку «NAVI» () - ОК. Номер автоответчика предоставляет поставщик сетевых услуг при подписке на услугу автоответчика.

Прослушав сообщение и по завершении его, необходимо нажать на кнопку «NAVI» () – «Прекратить».

 

 

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.      Как осуществляется вход и перемещение по функциям «Меню»?

2.      Опишите весь список функции «Меню» введенные в память АТ.

3.      Опишите метод ориентации по функциям «Меню».

4.      Как производится выбор типа звукового сигнала?

5.      Как производится выбор варианта звукового сигнала?

6.      Как подобрать приемлемую громкость звукового сигнала звонка?

7.      Как подобрать тон звукового сигнала клавиатуры?

8.      Как произвести установку варианта отображения имен и телефонных       номеров?

9.      Как произвести проверку телефонных номеров, находящихся в памяти данного АТ?

10.  Как произвести просмотр не принятых звонков и набранных номеров?

11.  Как проконтролировать длительность входящих и выходящих звонков?

12.  Как принять сообщения от автоответчика?

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1

 

 

П. 1. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПОЛЬЗОВАНИИ МОБИЛЬНЫМ ТЕЛЕФОНОМ

 

Мобильный телефон является легко переносимым, компактным и удобным в эксплуатации аппаратом. Этот аппарат осуществляет автоматическую дуплексную радиосвязь в сотовых сетях и в телефонной сети общего пользования. Несмотря на все его достоинства и простоту,  необходимо помнить о мерах безопасности при пользовании им в различных ситуациях.

Первостепенное значение имеет безопасность дорожного движения. Имеется в виду, что ни в коем случае нельзя пользоваться портативным радиотелефоном за рулем движущегося автомобиля. Сначала необходимо остановить автомобиль, а затем осуществлять требуемую радиосвязь с абонентом.

В данных аппаратах имеются радиопередатчики, работающие в диапазоне дециметровых волн. Радиосигналы с этих передатчиков, могут вызывать помехи в различных электронных устройствах, используемых в медицинских учреждениях (в больницах, исследовательских медицинских центрах, в лабораториях), в авиации (в самолете, в диспетчерских пунктах), на автозаправочных станциях, а также на топливно-химических объектах и в местах взрывных работ.

Поэтому, в выше перечисленных  местах, необходимо мобильные телефоны выключать, в противном случае он может стать причиной несчастных случаев.

Об этих мерах безопасности необходимо помнить всегда при пользовании сотовым телефоном.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

 

П. 2.1. СТАНДАРТЫ СОТОВЫХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

 

Развитие в 70-х годах сотовых систем подвижной связи (ССПС) и их внедрение решили проблему экономии спектра радиочастот путем многократного использования выделенного частотного ресурса при пространственном разнесении приемопередатчиков с совпадающими рабочими частотами. Сотовая топология позволила многократно увеличить емкость телекоммуникационных сетей по отношениям к сетям радиальной структуры без ухудшения качества связи и расширения выделенной полосы частот.

Известны девять основных стандартов аналоговых ССПС:

AMPS, HCMTS, NMT-450, NMT-450, C-900, TACS, ETACS, RTMS-101H, Radiocom-2000.

Аналоговые ССПС уже не удовлетворяют современному уровню развития информационных технологий из-за многочисленных недостатков, главные из которых - несовместимость стандартов; ограниченная зона действия; низкое качество связи; отсутствие засекречивания передаваемых сообщений и взаимодействия с цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN) и пакетной передачи данных (PDN).

В 80-х годах в Европе, Северной Америке и Японии приступили к интенсивному изучению принципов построения цифровых ССПС и сегодня уже разработаны три стандарта таких систем с макросотовой топологией сетей и радиусом сот до 35 км; общеевропейский стандарт GSM, американский стандарт ADC (D-AMPS) и японский стандарт JDC.

Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов-TDMA.

В 1992-1993г. в США был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) и в дальнейшем она именовалась как стандарт CDMA.

Указанные выше стандарты на цифровые ССПС отличаются своими характеристиками. Однако построенные на единых принципах и концепциях они  отвечают требованиям современных информационных технологий.

 Основные характеристики  стандартов цифровых систем сотовой связи приведены в табл. П.2.1.

 

Таблица П.2.1.

 

Характеристика	GSM (DCS 800)	JDC	CDMA
Метод доступа Количество речевых каналов на несущую. Рабочий диапазон частот, МГц         Разнос каналов, кГц Вид модуляции Скорость передачи информации, кбит/с Скорость преобразования речи, кбит/с Алгоритм преобразования речи Радиус соты, км	TDMA 8(16)     935…960 890…915 (1710…1785) (1805…1880)   200 0,3GMSK 270   13(6,5)     RPE-LTR   0,5…35	TDMA 3     810…826 940…956  1429…1441  1447…1484   1501…1513 25 π/4DQPS 48   11,2(5,6)     VSELP   0,5…20	CDMA 32     824…840 869…894       1250 QPSK -   1…8     CELP   0,5…25

 

 

П.2.2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ССПС С МАКРОСОТОВОЙ СТРУКТУРОЙ

 

Принцип построения цифровых ССПС позволил применить при организации сотовых систем новые более эффективные модели повторного использования частот, чем в аналоговых сетях. В результате, без увеличения общей полосы частот система связи, значительно возросло число каналов на соту.

В первую очередь, сказанное относится к стандарту GSM.

Вид модуляции, способы кодирования и формирования сигналов в каналах связи, принятые в GSM, обеспечивают прием сигнала при отношении сигнал/интерференция в 9 дБ, в то же время в аналоговых системах тот же показатель равен 18 дБ. Поэтому передатчики базовых станций (BTS), работающие на совпадающих частотах, могут размещаться в более близко расположенных сотах без потери качества приема сообщений.

Первыми моделями повторного использования частот, которые применялись в аналоговых ССПС, были модели с круговыми диаграммами направленности (ДН) антенн BTS.

В сетях цифровых ССПС для сот с круговой ДН антенн применяют модель повторного использования частот, включающая 7 или 9 BTS. На рис. П.2.1, изображена модель повторного использования частот для семи BTS.

Модель с круговой ДН антенн предполагает передачу сигналов одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эквивалентно приему помех со всех направлений.

 

Рис. П.2.1. Модель повторного использования частот для семи BTS.

 

 

Эффективным способом снижения уровня помех может быть использование секторных антенн.

В секторе с узкими диаграммами направленности антенн, сигнал излучается в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении, сокращается до минимума. Секторизация сот позволяет многократно использовать частоты в сотах при одновременном снижении уровня помех. Общеизвестная модель повторного использования частот в секторизованных сотах включает три соты и три BTS. В этом случае задействованы три антенны с ДН на 120 град. на BTS с формированием девяти групп частот (рис. П.2.2).

Самую высокую эффективность использования полосы частот, и следовательно, наибольшее число абонентов в сети, работающих в этой полосе, обеспечивает разработанный фирмой «Motorola» способ повторного использования частот, при котором задействуется две базовые станции. При реализации этого способа (рис. П.2.3) каждая частота используется дважды в пределах кластера, состоящего из 4 ячеек; базовая станция каждой из них может работать на 12 частотах, используя антенны с шириной диаграммы направленности по половинной мощности 60 град.

 

Рис. П.2.2. Общеизвестная модель с ДН на 120 град

 

Рис. П.2.3. Общеизвестная модель с ДН на 60 град

 

 

 

П. 2.3. СТАНДАРТ GSM

 

Стандарт GSM цифровой общеевропейской стандарт наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот. Полоса частот 890 … 915 МГц  используется для передатчиков подвижной станции – MS, а 935 … 960 МГц – для передатчиков базовых станций – BTS.

Дуплексный разнос частот приема и передачи постоянный и равен 45 МГц.

Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц, в отведенной для приема и передачи полосе частот шириной 25 МГц размещается 124 канала связи.

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). В структуре TDMA кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передачи информационных сообщений применяются блочное и сверточное кодирование с перемежением.

Повышение эффективности кодирования и перемежения, при малой скорости перемещения подвижных станций, достигается медленным переключением рабочих частот (SFN) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванных многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратичным отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу действия ячейки (соты) 35 км.

В стандарте GSM выбрана Гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом (GMSK), при индексе манипуляции  0,3.

Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением (долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTP-LPC-кодек). Общая скорость преобразования речевого сигнала –13 кбит /сек.

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений, осуществляется шифрование сообщений по алгоритму  шифрования с открытым ключом (RSA).В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в коммерческой сфере. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключается к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

 

П. 2.4. КАНАЛЫ СВЯЗИ

 

Каналы связи в стандарте GSM можно подразделить на физические и логические. Физические каналы образуются путем комбинирования временного и частотного разделения сигналов и определяется как последовательность радиочастотных каналов (с возможностью скачков по частоте) и временных интервалов TDMA-кадра.

Каждая несущая содержит 8 физических каналов, размещенных в 8 временных интервалах (сотах) в пределах TDMA-кадра. Каждый физический  канал использует один и тот же временной интервал в каждом TDMA-кадре.

Сообщения и данные группируются в логические каналы до формирования физического канала.

Логические каналы бывают 2-х типов:

·         каналы связи для передачи речи и данных в цифровой форме ТСН;

·         каналы управления для передачи сигналов управления и синхронизации (ССН).

 

В GSM различают каналы для передачи речи и данных;

·         ТСН/F - каналы передачи сообщений с полной скоростью 22,8 кбит/с;

·         ТСН/H - канал передачи сообщений с половинной скоростью 11,4 кбит/с.

Один физический канал занимает 1 временное окно и в нем размещается: или 1 ТСН/F  (рис. П.2.4а) или 2 ТСН/H (рис П.2.4б), но и перемежением в соседних кадрах, т.е. каждый канал через кадр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.П.2.4..

 

 

П.2.5. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM

 

Оборудование сетей GSM включает в себя подвижные (радиотелефоны) и базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства.

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов, рис. П.2.5.

Здесь MS-подвижная станция, BTS-базовая станция, BSC-контроллер базовой станции, TCE - транскодер, BSS - оборудование базовой станции (BCS-TCE-BTS), MSC - центр коммутации подвижной связи, HLR- регистр положения, VLR - регистр перемещения, AVC- центр аутентификации, EIR- регистр идентификации оборудования, ОМС - центр управления и обслуживания, NMC-центр управления сетью, ADC - административный центр, PSTN - телефонная сеть общего пользования, PDN - сети пакетной передачи, ISDM - цифровые сети с интеграцией служб.

 

Рис. П.2.5. Структурная схема сети стандарта GSM

 

Оборудование подсистемы коммутации состоит из центра коммутации подвижной связи MSC, регистра положения HLR, регистра перемещения VLR, центра идентификации оборудования EIR.

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен ISDN коммутационной станцией и представляет собой интерфейсы между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме того, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся «Эстафетная передача», в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR).

В HLR хранится та часть информации о местонахождении какой – либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC).

К данным, хранящимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR сети, и если в сети имеются несколько HLR, в базе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой определенную часть общей базы данных об абонентах. Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или ISDN (номеру подвижного абонента в сети ISDN).

К базе данных могут получить доступ MSC и VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого  роуминга  абонентов.

Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону – регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения, подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции ВSС, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого ВSC, она регистрируется новым ВSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов, подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в НLR и VLR, в случая сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров.

Для исключения не санкционированного использования ресурсов системы связи используется механизмы аутентификации – установления подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации.

С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети связи. АUС принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентской станции на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования.

Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIМ), который содержит международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Кi), алгоритм аутентификации (А3).

С помощью заложенной в SIМ информации, в результате взаимного обмена данных между подвижной станции и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью ключа аутентификации Кi и алгоритма аутентификации А3 определяется значение отклика (SRES) т.е.

SRES = Кi  (RАND)

Подвижная станция посылает вычисленные значения SRES в сеть, которая проверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленной сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передачи сообщений. В противном случае связь прерывается и индикатор подвижной станции показывает, что опознание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (например, Кi) не подвергается обработке в модуле SIM. Принципиальная схема аутентификации изображена на рис. П.2.6.

 

 

Рис. П.2.6. Принципиальная схема аутентификации

EIR – регистр идентификации оборудования, содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции (IMEI). Эта база данных относится исключительно к оборудованию подвижной станции. База данных EIR состоит из списков номеров IMEI организованным следующим образом:

Белый список – содержит номера IMEI, о котором есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижными станциями.

Черный список – содержит номера IMEI подвижной станции, которые украдены или которым отказано в обслуживании по другой причине.

Серый список – содержит номера IMEI подвижный станций, у которых существуют проблемы, выявленные по данным программного обеспечения, что не является основанием для внесения в «черный список».

Оборудование базовой станции состоит из контроллера базовой станции (ВSС) и приемопередающих базовых станций (ВТС). Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемопередающими блоками. ВSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с прыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

ВSS совместно с МSC, HLR и VLR выполняет некоторые функции, например освобождение канала, главным образом под контролем MSC, но MSC может запросить базовую станцию, обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех.  ВSC и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций.

Центр управления и обслуживания обеспечивает распределение функций и организацию взаимодействия между ВSС и MSC. Его функции совпадают с функциями ОМС в обычных сетях связи. Отличие заключается в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обеспечивает управление работой радио-подсистемы.

Подвижная станция состоит из оборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим фиксированным сетям электросвязи.

При передаче сообщений предусматривается адаптированная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи.

К каждой подвижной станции кроме международного идентификационного номера (IMSI), также присваивается свой идентификационный номер (IMEI). Этот номер используется для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станции или станции без полномочий.

 

 

П.2.6. УПРОЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АТ

 

Наиболее простое по функциональному назначению устройство,  является АТ элементом системы, который реально доступен пользователю.

Блок-схема подвижной станции приведена на рис. П.2.7. В её состав входят: блок управления, приёмо-передающий блок и антенный блок.

Блок управления включает в себя микротелефонную трубку и динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (наборное поле с цифрами и функциональными клавишами) служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы подвижной станции. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции.

Приемо-передающий блок, в свою очередь, включает передатчик, приемник, синтезатор частот и логический блок. В состав передатчика входят - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона и вся последующая обработка и вся передача сигнала речи производится в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования.

 

 

Рис. П.2.7. Блок-схема подвижной станции

 

Кодер речи  - осуществляет кодирование сигнала речи, т.е. преобразование сигнала в цифровую форму, по определенным законам, с целью сокращения объёма информации передаваемой по каналу связи;

Кодер канала - добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи: с той же целью информация подвергается определенной переупаковке (перемежению). Кроме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от логического блока.

Модулятор - осуществляет перенос информации кодированного видеосигнала на несущую частоту. Приёмник по составу в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков.

Демодулятор - выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал.

Декодер канала - выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет её на логический блок. Принятая информация проверяется на наличие ошибок, а выявленные ошибки направляются для последующей обработки. Затем информация подвергается обратной (по отношению к кодеру) переупаковке.

Декодер речи - восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в первоначальную форму, с свойственной избыточностью в цифровом виде.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - преобразует принятый сигнал речи в аналоговую форму и подаёт его на вход динамика.

Эквалайзер - служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения, по существу он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей последовательности символов, входящей в состав передаваемой информации. Блок эквалайзера не является функционально необходимым и в некоторых случаях может отсутствовать. Заметим, что сочетание кодера и декодера иногда называют кодером (например, канальный кодер, речевой кодер и т.д.).

Логический блок – представляет собой микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью и  осуществляет управление работой подвижной станции. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобразователя частоты обусловлено тем, что для передачи и приема используются различные участки спектра (так называемое дуплексное разделение по частоте). Антенный блок включает в себя антенну (в простейшем случае четвертьволновый штырь) и коммутатор приём-передача. Для цифрового АТ электронный коммутатор подключает к антенне, либо передатчик, либо приемник, так как подвижная станция цифровой системы никогда не работает на прием и передачу одновременно.

Блок-схема приведенная на рис. П.2.7. является упрощенной. На ней не показаны усилители, селектирующие цепи, генераторы сигналов синхрочастот и цепи их разводки, схемы контроля мощности на передачу и прием и управления ею, схема управления частотой генератора для работы на определенном частотном канале и т.п. Для обеспечения  конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможно использование режима шифрования, в этих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифрования и дешифрования сообщений.

В подвижной станции системы GSM предусмотрен специальный, съёмный модуль идентификации абонента - SIM-карта.

Подвижная станция GSM включает также так называемый детектор речевой активности VAD, который в интересах экономного расходования энергии источника питания (уменьшения средней мощности излучения), а также снижения уровня помех, неизбежно создаваемых для других станций при работающем передатчике, включает работу передатчика на излучение только на те интервалы времени, когда абонент говорит.

На время паузы в работе передатчика в приемный тракт дополнительно вводится так называемый комфортный шум. В необходимых случаях в подвижную станцию могут входить отдельные терминальные устройства, например факсимильный аппарат, подключаемый через специальные адаптеры с использованием соответствующих интерфейсов.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Под ред. Проф. О.В.Головина. Радиосвязь.– Москва. Горячая линия – Телеком.  2001г.

2.      Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.:Эко - Трендз Ко, 1997 г.

3.      Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. ВНV- Санкт- Петербург, 1998 г..

4. Ибраимов Р.Р. Мобильные системы связи. Учеб. пос., ТУИТ, 2004г.

5.      Пышкин И.М. и др. Системы подвижной радиосвязи. М.: Радио и связь, 1986 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сборник лабораторных работ

по дисциплине

«Мобильные системы связи»

 

 

Работа рассмотрена и одобрена на заседании

 кафедры УиСРС (протокол ____________).

 

Составители:  ст.преп. Хатамов А.П.

Асс. Сатиболдиев Т.Б.

Ответственный редактор  

Редактор 

Корректор 

 

 

Бумага офсетная. Заказ №    .

Тираж      .

Отпечатано в типографии ТУИТ

Ташкент 700084, ул.А.Тимура - 108