12.2.1. Радиочастотный блок

РЧБ представляет собой миниатюрный приемопередатчик в экранированном корпусе, управляемый контроллером основной платы. Структурная схема РЧБ ББ приведена на рис. 12.1. РЧБ принимает с основной платы НЧ-сигнал, преобразует и передает его по радиоканалу в НБ. Принятый от НБ радиосигнал проходит двойное преобразование частоты. Выделенный НЧ-сигнал подается на основную плату. РЧБ соединяется с основной платой через 13-контактный разъем CON3, назначение контактов которого приведено в табл. 12.1.

Таблица 12.1

№ конт.	Обозначение	Направление	Назначение
1	GND	к РЧБ	Общий
2	LD	от РЧБ	Сигнал состояния синтезатора частот
3	RESET	к РЧБ	Сигнал сброса синтезатора частот
4	CLOCK	к РЧБ	Синхроимпульсы для программирования синтезатора частотот
5	DATA	к РЧБ	Данные для программирования синтезатора частот
6	SQUELCH	к РЧБ	Сигнал блокировки от схемы шумоподавителя
7	VCO EN	от РЧБ	Напряжение питания возбудителя, буфера и умножителя частоты возбудителя
8	ТХ VCC	к РЧБ	Напряжение питания каскадов
9	RX VCC	к РЧБ	Напряжение питания радиоприемного тракта
10	RSSI	от РЧБ	Сигнал для детектора уровня шумов
11	MOD	к РЧБ	НЧ-сигнал модуляции передатчика
12	DEMOD	от РЧБ	Демодулированный НЧ-сигнал
13	GND	к РЧБ	Общий

РЧБ содержит следующие элементы:

• полосовые фильтры 886 МГц (F202, F204);

• УРЧ (Q1);

• полосовой фильтр 21,4 МГц (F205);

• 1-й смеситель (Q10);

• синтезатор частот (U301);

• удвоитель частоты гетеродина (Q55);

• буферы (Q57, Q58);

• 1-й гетеродин (Х2);

• усилитель 1-й ПЧ (Q52);

• 2-й смеситель, гетеродин, усилитель-ограничитель, детектор, УНЧ, подавитель шумов (U203);

• возбудитель (Х1);

• удвоитель частоты возбудителя (Q60);

• УМРЧ (Q61,Q62);

• полосовой фильтр 931 МГц (F203).

Рис. 12.1. Структурная схема РЧБ ББ

Принципиальная схема РЧБ ББ приведена на рис. 12.2. Принятый антенной радиосигнал проходит через С203 и фильтруется ПФ F202, ограничивающим диапазон принимаемых частот 885...887 МГц. Далее сигнал усиливается УРЧ на транзисторе Q1, снова фильтруется ПФ F204 и приходит на эмиттер - транзистора Q10, на котором собран первый смеситель. Сюда же подается сигнал гетеродина с буфера на транзисторе Q55.

Рис. 12.2. Принципиальная схема РЧБ ББ

1-й гетеродин управляется цепью ФАПЧ синтезатора частоты. Часть сигнала с выхода гетеродина (ОUT А) проходит через буфер на транзисторе Q57 на выв. 18 синтезатора частоты U301. Управляющая импульсная последовательность появляется на выв. 14, U301. ФНЧ С248, R339, R337, С247, R336, С246, R335, С245 выделяет из нее постоянную составляющую, которая поступает на управляющий вход гетеродина (VT), подстраивая его частоту. Сигнал гетеродина, снимаемый с его выхода, проходит через удвоитель частоты Q55 на смеситель.

Сигнал 1-й ПЧ 21,4 МГц, образующийся в цепи коллектора Q10, выделяется резонансным контуром L1, С210. Далее сигнал фильтруется двойным ПФ F205, усиливается однокаскадным УПЧ на транзисторе Q52 и подается на вход микросхемы U203 (выв. 16).

Микросхема U203 осуществляет второе преобразование частоты, основное усиление и детектирование сигнала 2-й ПЧ. Она содержит смеситель, гетеродин, УПЧ, детектор, два УНЧ и ключевое устройство. К выв. 1 U203 подсоединяется опорный кварцевый резонатор второго гетеродина (20,945 МГц). Сигнал 2-й ПЧ 455 кГц, образованный на выходе смесителя, фильтруется ПФ F207. К выв. 8 микросхемы IC301 подсоединяется контур R313, L211 частотно-фазового детектора. Выделенный детектором НЧ-сигнал усиливается 1-ым УНЧ и через выв. 9 U203 и резистор R400 поступает на контакт DEMOD разъема РЧБ.

2-й УНЧ и ключевое устройство в составе U203 совместно с внешними элементами используются для реализации системы шумоподавления. НЧ-сигнал с выв. 9 поступает на активный ПФ, выделяющий напряжение шумов в полосе частот выше полосы частот речевого сигнала. Фильтр построен на УНЧ (выв. 10, 11 U203) и элементах R506, С600, С601, R504. Напряжение шумов детектируется диодом D60 и управляет ключевым устройством (выв. 12 U203). При превышении уровня шумов определенного порога, установленного резистором RV5, выв. 14 U203 замыкается на корпус, сигнализируя микроконтроллеру основной платы о необходимости блокировки звукового тракта.

Возбудитель Х1 включается в работу вместе с буфером Q58 и удвоителем Q60 в режиме разговора. Включение производится подачей напряжения питания с контакта VCO EN разъема РЧБ.

Частота генерации возбудителя управляется второй цепью ФАПЧ синтезатора частоты U301. Часть сигнала с выхода возбудителя (OUT А) проходит через буфер на транзисторе Q58 на выв. 5 U301. Управляющая импульсная последовательность появляется на выв. 7 U301. ФНЧ С258, R321, R348, С269, R347, С270 выделяет из нее постоянную составляющую, которая поступает на управляющий вход возбудителя (VT), подстраивая его частоту.

НЧ-сигнал, который необходимо передать по радиоканалу, приходит с контакта MOD разъема РЧБ на переменный резистор RV4, определяющий коэффициент глубины модуляции. Далее НЧ-сигнал поступает через С295, R350 на модулирующий вход возбудителя (MOD). Модулированный радиосигнал с частотой несущей, вдвое меньшей рабочей частоты, снимается с выхода OUT А. Транзистор Q60, работающий в нелинейном режиме, удваивает частоту передаваемого сигнала. Радиосигнал рабочей частоты выделяется двухконтурным ПФ на LC-элементах, усиливается каскадами УМРЧ на транзисторах Q61, Q62, фильтруется ПФ F203, пропускающим только полосу передаваемых частот, и излучается антенной.

Синтезатор частоты U301 настраивает тракты РЧБ на один из каналов с помощью двух цепей ФАПЧ. Перестройкой РЧБ на другой канал управляет микроконтроллер U1 путем передачи необходимых импульсов данных и синхроимпульсов на выв. 1, 2 U301.

12.2.2. Основная плата

Структурная схема основной платы ББ приведена на рис. 12.3.

Плата содержит следующие элементы:

• схема сопряжения с линией (D01, RELAY1, RELAY2);

• схема захвата линии и импульсного набора (Q5 — Q8);

• детектор звонка (U13);

• генератор тональных сигналов (U4);

• генератор мелодии (U19);

• разговорная схема (U2);

• микрофонный усилитель (U16);

• УНЧ динамика (U16.U6);

• многофункциональная микросхема обработки сигналов (U3);

• ключи питания (Q27, Q32, Q28, Q33);

• передатчик ID-кода (Q17, Q21);

• ключ заряда аккумулятора (Q16, Q18);

• детектор положения трубки (Q19, Q24);

• детектор уровня шумов (U16);

• ПЗУ ID-кодов (U7);

• ключи реле (Q13, Q14);

• формирователь сигнала сброса (Q11, Q12);

• микроконтроллер (U1);

• схема индикации (LED1 — LED4);

• схема питания (U8, U9, U10, U12, Q35).

Рис. 12.3. Структурная схема основной платы ББ

Принципиальная схема основной платы ББ приведена на рис. 12.4. Детектор звонка преобразует вызывное напряжение, приходящее из телефонной линии, в последовательность прямоугольных импульсов. Вызывное напряжение, проходя через токоограничительную цепь С1, R1, ZD2, поступает на оптрон U13. На его выходе возникают серии импульсов амплитудой около 5В, поступающих на выв. 21 микроконтроллера U1. При включении НБ микроконтроллер устанавливает на выв. 8 высокий потенциал, транзисторный ключ Q13 открывается и срабатывает реле RELAY1, подключающее остальную схему ББ к линии и отключающее от нее детектор звонка.

Схема захвата линии и импульсного набора состоит из управляющего транзистора Q6, составного ключа Q5, Q7 и ключа нагрузки линии Q8. При включении НБ с выв. 17,11 микроконтроллера U1 на базы транзисторов Q6, Q8 приходит сигнал высокого уровня. Он открывает Q5 — Q8, захватывая линию. При импульсном наборе номера микроконтроллер посылает с выв. 17 серии импульсов, управляющих составным ключом.

Генератор тональных сигналов формирует следующие сигналы:

• DTMF-сигналы в режиме тонального набора номера;

• тональный сигнал звонка при поступлении звонка из телефонной линии;

• тональный сигнал вызова в режиме пейджинга.

Генератор работает под управлением микроконтроллера U1. Частота генерации определяется управляющей комбинацией сигналов, которые микроконтроллер выставляет на своих выв. 38, 41 — 44, соединенных непосредственно с выводами U4. Сгенерированные DTMF-сигналы появляются на выв. 14 U4 по цепи JP2, U11, С8, R31, R49 проходят в разговорную схему U2 для дальнейшей передачи в линию. Тональные сигналы звонка и вызова поступают на УНЧ динамика.

Разговорная схема усиливает звуковые сигналы, передаваемые в телефонную линию и принимаемые из нее. Звуковой сигнал из линии приходит по цепи R26, С7 на выв. 11 U2. Усиленный сигнал снимается с выв. 5 U2 и поступает в микросхему U3. На выв. 7 U2 приходит речевой сигнал с микросхемы -3, а на выв. 13 — DTMF-сигналы с генератора тональных сигналов, которые необходимо передать в линию. Усиленные сигналы снимаются с выв. 1 и через Q5 уходят в линию.

Микрофонный усилитель и УНЧ динамика необходимы для ведения переговоров со стороны ББ в режиме интеркома. Похождение сигналов в других режимах блокируется микроконтроллером с помощью элементов U11 3/4, U11 2/4, Q8. УНЧ динамика, кроме того, усиливает тональные сигналы звонка вызова.

Многофункциональная микросхема U3 предназначена для обработки сигналов, передаваемых в РЧБ и принимаемых от него. Она содержит усилители, фильтры, компрессор, экспандер, ограничитель, модулятор и демодулятор.

Звуковой сигнал из телефонной линии, усиленный в разговорной схеме, приходит на выв. 1 U3. В микросхеме производится его усиление, фильтрация и компрессия. Обработанный звуковой сигнал образуется на выв. 9 U3. Служебные данные от микроконтроллера (выв. 35 U1) приходят на выв. 14 U3. Они синхронизируются импульсами с выв. 15 U3. В микросхеме данные поступают на модулятор, работа которого разрешается сигналом низкого уровня, приходящим с выв. 36 U1 на выв. 13 U3. Обработанный служебный сигнал, как и звуковой сигнал, образуется на выв. 9 U3. Микроконтроллер управляет коммутацией одного из этих сигналов внутри микросхемы уровнем сигнала, подаваемого с выв. 34 U1 на выв. 11 U3. Полученный звуковой или служебный сигнал через С14 поступает на контакт 2 разъема РЧБ.

НЧ-сигнал от РЧБ приходит на выв. 35 U3 и усиливается УНЧ в ее составе. Сигнал, содержащий служебные данные, фильтруется и демодулируется в микросхеме. Выделенные служебные данные и синхроимпульсы появляются на выв. 19, 18 U3 и уходят в микроконтроллер. Звуковой сигнал с выхода УНЧ (выв. 34 U3) проходит далее через С85, экспандер (выв. 39, 40 U3), С49, R73, УНЧ (выв. 33, 32, 31 J3). С выхода U3 звуковой сигнал поступает на УНЧ динамика и на разговорную схему для передачи в линию.

Детектор уровня шумов состоит из двух компараторов (U16 1/4, U16 2/4), анализирующих уровень сигнала RSSI, приходящего с контакта 1 разъема CON1 на выв. 3, 5 U16. На вторые входы компараторов подаются опорные уровни, образованные делителем напряжения питания RV1, R90, R86. При превышении входным сигналом установленных уровней на выв. 1, 7 U16 устанавливаются высокие потенциалы, сигнализирующие микроконтроллеру о превышении допустимого уровня шумов.

Ключи питания на транзисторах Q26, Q27, Q32, Q33 коммутируют напряжение питания +3,2 В на радиопередающий тракт РЧБ в разговорном режиме. Для этого высокие потенциалы приходят с выв. 59, 50 микроконтроллера U1 на базы Q32, Q33.

Заряд аккумулятора НБ происходит через зарядные клеммы CON7. В режиме ускоренной подзарядки аккумулятора микроконтроллер высоким потенциалом на выв. 7 открывает транзисторы Q16 и Q18, обеспечивая максимальный ток заряда. В обычном режиме номинальный ток заряда протекает через элементы R158, Q21.

Детектор положения трубки сигнализирует микроконтроллеру об опускании трубки на ББ. Когда трубка снята, Q19 открыт, а Q24 закрыт, на выв. 27 микроконтроллера устанавливается высокий потенциал. В момент опускания трубки аккумулятор начинает заряжаться и напряжение на положительной зарядной клемме снижается. Транзистор Q19 закрывается, а Q24 открывается, сигнализируя микроконтроллеру низким потенциалом на выв. 27. Микроконтроллер меняет ID-код, выбирая его из ПЗУ U7, и посылает в НБ с выв. 20 сигнал о смене ID-кода. Этот сигнал проходит в НБ через транзисторы Q17, Q21 и положительную зарядную клемму.

Рис. 12.4.1. Принципиальная схема основной платы ББ

Рис. 12.4.2. Принципиальная схема основной платы ББ

Рис. 12.5. Принципиальная схема РЧБ НБ

Формирователь сигнала сброса реализован по схеме ждущего мультивибратора на транзисторах 211, Q12. Он запускается положительным импульсом, приходящим с выв. 37 микроконтроллера на базу 111. На небольшой промежуток времени, определяемый постоянной времени цепи С59, R130, транзистор Q11 открывается, а Q12 закрывается, формируя импульс низкого уровня на выв. 40 микроконтроллера.

Микроконтроллер U1 управляет работой вышеперечисленных схем ББ, а также реализует алгоритм связи с НБ. При установлении связи с НБ микроконтроллер осуществляет автоматическое сканирование диапазона с целью поиска свободного канала. Если текущий канал занят, то микроконтроллер обменивается с НБ необходимыми служебными данными и перестраивает РЧБ путем перепрограммирования синтезатора частот (выв. 55, 56 U1).

Схема питания вырабатывает необходимые стабилизированные напряжения из входного напряжения, приходящего от сетевого адаптера. В ее состав входят интегральные стабилизаторы U8, U9 (+5 В), цепь D9, R178 (+3 В), параметрический стабилизатор на элементах Q35, U12 (+3,2 В) и интегральный стабилизатор U10 (+9 В).