ГЛАВА 1. ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ РАДИОТЕЛЕФОНОВ.

1.1.Принципы построения радиотелефонов.

 

Первое знакомство с беспроводными ТА.

 

На протяжении последних десятилетий множество революционных изобретений в областях электроники, микроэлектроники и электронной схемотехники позволило радиотелефонии стать вполне доступной и са­мостоятельной областью электросвязи.

Беспроводные телефонные аппараты — это домашние или офисные аппараты, обеспечивающие абонентов телефонных сетей некоторой сте­пенью свободы в пределах так называемой «зоны покрытия» — областью пространства, в которой сохраняется устойчивая радиосвязь теле­фонной трубки (носимого блока) с базовым блоком (ББ).

За бытовыми беспроводными телефонными аппаратами прочно закрепился термин «радиотелефон» (РТ). При этом в первую очередь, имеются в виду аппараты, осуществляющие связь между абонентами одновременно по радиоканалу и телефонным линиям через автомати­ческие телефонные станции (АТС). Часто, термин «радиотелефон» употребляется и применительно к радиостанциям, работающим в теле­фонном режиме, т.е. голосом через микрофон. Это сложилось истори­чески по той же причине, по какой до сих пор телефонами называют обычные наушники и капсюли в телефонных трубках.

Бурное развитие радиотелефонии в последние годы привело к появлению совершенно новых направлений этого вида связи: сотовой, транковой (транкинговой), спутниковой.

В тех случаях, когда расстояние между базовым блоком, включающим радиостанцию и телефонный интерфейс, и вторым — носимым (НБ), возимым или стационарным аппаратом, не связанным с телефонной лини­ей, превышает 3...5 км, говорят о радиоудлинителе телефонной линии.

Международные телефонные стандарты в радиотелефонии.

 

 

В жесткой конкурентной борьбе производители радиотелефонов непрерывно совершенствуют конструкции и технические характерис­тики РТ, осваивают новые диапазоны частот. Особенно большие успе­хи достигнуты в относительно новом СВЧ диапазоне (900, 1200, 1800, 2400 МГц), дающем возможность на порядок увеличить устойчивость и качество связи между элементами радиотелефонов при значительном снижении размеров и массы трубки.

До сих пор нет устоявшихся международных стандартов на частотные диапазоны для радиотелефонов. Так, по системе обозначений, применяе­мой фирмой MOTOROLA, аппараты, работающие в частотных диапазонах от 1,7 до 49 МГц, относятся к стандарту Global СТ-1, а 900-мегагерцевые - к стандарту СТ-2 [39]. Фирма Philips обозначает свои радиотелефоны 900 МГц как СТ1/СТ1+, а более низкочастотные — СТ0 [48].

 

Широкополосные системы с кодовым разделением каналов.

 

Наиболее перспективным направлением в радиотелефонии, как, впрочем, и в других областях передачи информации (телевидение, видео- и звукозапись), является цифровая обработка сигналов. При этом новые принципы обработки сигналов направлены на уменьше­ние одного из самых серьезных недостатков радиосвязи — влияния помех, нарушающих как саму связь, так и разборчивость принимаемых сообщений. Ключевым отличием принципов передачи/приема цифро­вых сигналов является заранее известная на приемном терминале форма переданного сигнала (в отличие от аналоговых систем), что значительно упрощает выделение полезного сигнала. Для цифровых приемных систем важно однозначно определить относительное значе­ние принятого сигнала (0 или 1).

Цифровые методы обработки сигналов сегодня широко применяют­ся в сотовой и спутниковой телефонии. В цифровых РТ фирм MOTOROLA, SONY, Ericsson, Siemens и др. аналоговый речевой сигнал в передающем устройстве преобразуется в цифровую форму, передается по радиокана­лу и телефонным линиям, а затем в приемном аппарате происходит его обратное преобразование в сигнал ЗЧ. Такой процесс цифрового коди­рования речи уже широко применяется в «говорящих» телефонах, авто­матических определителях номера, электронных автоответчиках и т.д.

Новым направлением в цифровой радиотелефонии является ис­пользование широкополосных систем с кодовым разделением каналов (CDMA). В основе работы таких систем лежит увеличение базы циф­рового сигнала путем перемножения исходной цифровой последова­тельности на кодовую, скорость которой в несколько раз превышает скорость исходной. При этом происходит многократное «растягива­ние» спектра передаваемого сигнала. Уровень излучаемого сигнала на отдельно взятых частотах становится, соизмерим с уровнем шумов в эфире. Такие сигналы также называют шумоподобными. Работа таки­ми сигналами не создает помех другим радиосредствам, работающим в том же диапазоне частот. В одной полосе частот при этом может работать множество подобных систем, не создавая помех друг другу. В приемной части достаточно перемножить шумоподобный сигнал на аналогичную передающей кодовую последовательность для «свертки» сигнала. При этом все существующие в полосе приема помехи анало­гично «растягиваются», их уровень становится, соизмерим с уровнем шумов и, соответственно, не оказывают влияния на качество связи. Подобные принципы обработки сигналов применены в широко пред­лагаемых офисных DECT системах.

 

Ассортимент беспроводных телефонов.

 

Ассортимент беспроводных (домашних и офисных) ТА достаточно велик. Кроме распространенных в странах СНГ аппаратов с частотой 30...49 МГц, выпуск которых за рубежом в настоящее время сокраща­ется, находят все более широкое применение FT 900-мегагерцового диапазона (814...959 МГц).

Фирмы SONY, SANYO, SENAO и др., выпускают также РТ, использующие частоты в области 300...400 МГц (256,..257 и 382...383 МГц), а немецкая фирма Siemens предлагает аппараты с рабочей частотой 1,2 ГГц под назва­нием G1GASET. Многие фирмы (SANYO, AT&T, AUDIOVOX и др.) выпускали РТ, в которых один канал связи выбирается в диапазоне 40...50 МГц, а другой — на частотах 1,6...1,8 МГц (от ББ к НБ). На этих частотах в качестве передающей антенны используется домашняя электросеть.

Несмотря на широкое распространение РТ диапазона 46...49 МГц и большой их ассортимент в магазинах радиотоваров, эти аппараты не сертифицированы Министерством связи России и других стран СНГ, так как они создают помехи приему первого канала телевидения. Сертификаты имеют высокочастотные РТ диапазонов 814...815 -914...915МГц, а также аппараты, работающие в диапазоне 30,.,41 МГц, например, MDB N.V. PREMIER СР-450/480/667, Panasonic KX-T408/ 428ВХ и SANYO CLT-5280/5880, не мешающие работе телевидения.

 

Функциональные узлы радиотелефонов.

 

Независимо от производителя, модели, рабочего диапазона частот и других отличий, в состав радиотелефонов входят одни и те же функциональные узлы: радиоприемное (РПУ) и радиопередающее  (РПДУ) устройства, электронный номеронабиратель (ЭНН), вызывное устройство (ВУ), системы управления (СУ) и кодирования, блок пита­ния (БП), устройства индикации и некоторые другие.

В большинстве РТ реализован широкий набор сервисных функций, увеличивающих удобство использования. Так, например, стандартной

стала возможность вызова трубки (PAGE), позволяющая легко найти ее по звуку, если она была где-нибудь оставлена. Чаше всего вызов односторонний - от ББ к НБ. Во многих современных моделях осуществляется и двухсторонняя связь между ББ и НБ — INTERCOME.

В более дешевых аппаратах набор номера производятся только на трубке, в более дорогих — как на трубке, так и на базовом блоке. В таких случаях ББ обеспечивает громкоговорящую связь (SPEAKERPHONE) и некоторые дополнительные функции.

Во всех современных РТ осуществляется кодирование аппаратов для того, чтобы исключить доступ к телефонной линии с посторонних НБ (идентификационный код или код безопасности — ID-код). В большинстве устаревших аппаратов использовались один - два канала связи между ББ и НБ. С увеличением числа РТ этого оказалось недостаточно для обеспечения качественной связи. Современные мо­дели радиотелефонов используют 10...25 каналов. Это бывает необхо­димо при помехах на том или ином канале связи, например, от других близко расположенных РТ, работающих в одном диапазоне.

Подавляющее число трубок РТ имеет средства индикации режимов работы и текущего состояния. Стандартом становится наличие инди­кации разряда аккумуляторов и выхода НБ из зоны уверенной связи.

Все чаше на рынке радиотелефонов появляются комбинированные устройства, сочетающие в базовом блоке автоответчик, факс, а также комплекты, состоящие из базового блока и нескольких трубок, работаю­щих как параллельные телефонные аппараты.

 

Частотный диапазон радиотелефонов.

 

В табл.1.1 приведены частотные диапазоны, предназначенные для работы радиотелефонов, согласно международному стандарту СТ-1 (Global СТ-1 [39]). В этой книге будут рассмотрены наиболее распрос­траненные в СНГ беспроводные РТ малого и увеличенного радиуса действия, работающие в диапазонах частот 30...40 и 252...382 МГц.

Несмотря на общие для всех аппаратов принципы работы, электричес­кие схемы РТ различных фирм, а также разных моделей одной фирмы могут существенно отличаться. К числу таких различий можно отнести, например, наличие или отсутствие микропроцессора, называемого также контроллером РТ, тип возбудителя радиопередатчика и гетеродина радиоприемника.

 

Принципы построения радиотелефонов.

 

Рассмотрим особенности построения электрических схем основных узлов, общих для всех типов и моделей РТ, работающих в указанных диапазонах частот.

 

Таблица 1.1.   Частотные диапазоны работы радиотелефонов.

 

Страна	Частотные диапазоны	ЧИСЛО каналов
США, Латинская Америка	46, 6 10... 46,970; 49, 670... 49,990	10, 15 и 20
Корея, Китай, Тайвань	46,5 10... 46,970; 49.670... 49,990	10
Франция	26,3125., .26,4875; 41, 3125.. .41, 4875	15
Испания, Нидерланды	31, 025. ..31,325; 39,925. ..40,225	12
Австралии	30,0750.. .30,3000; 39,775.. .40,000	10
Великобритания	1,6420... 1,7820; 47, 45625... 47, 54375	8
Новая Зеландия	1,702. ..1,782; 34, 3500... 34, 4000	10