одночастотный ретранслятор радиосигнала

Формула изобретения

Одночастотный ретранслятор радиосигнала, содержащий гетеродин, антенну, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, первый преобразователь частоты и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, второй преобразователь частоты и усилитель мощности, выходы гетеродина подключены к гетеродинным входам соответствующих первого и второго преобразователей частоты, а выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с входом второго усилителя промежуточной частоты через линию задержки, отличающийся тем, что он содержит схему запуска, вход которой соединен с выходом линии задержки и первым входом второго усилителя промежуточной частоты, а ее выход соединен с входами первого и второго ждущих мультивибраторов, инверсный выход первого ждущего мультивибратора соединен со светодиодом первого оптрона и входом "Цепь питания" усилителя высокой частоты, информационный вход которого соединен с выходом канала первого оптрона, вход этого канала соединен с антенной и с выходом канала второго оптрона, а вход канала второго оптрона соединен с выходом усилителя мощности, световод второго оптрона соединен с выходом второго ждущего мультивибратора и входом блока формирования колоколообразного напряжения, выход которого соединен с входом "Цепь питания" второго усилителя промежуточной частоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к симплексной радиосвязи, в которой группа абонентов осуществляет взаимную радиосвязь на одной и той же частоте.

Для усиления радиосигналов симплексной радиосвязи зарегистрированы следующие изобретения:

1. Цифровая система радиосвязи, использующая ретрансляторы сигнала, работающие на одной и той же частоте (Digital radio communication systems using repeaters operating at same Freguency). Патент США N 3646441 кл. H 0 B 7/18. Henry Magnuski, 605 Spring Road Glenview Ill, Filed Dec 5 1969.

2. Устройство для включения радиостанций, работающих в симплексном или полудуплексном режиме, в обычную телефонную сеть (Interconnect control for automatically connecting a Simplex or Half-duplex Radio network to a standard Telephone System).

Патент США N 4082919 Int cl H 04 7/04 Willis E. Day, Pitts ford NY, Glenn S Dannford, Oklahoma Sity Okla and Kenneth C Johnson Beuverton Oreg assigners to JEC Electronics. Filed April 4 1978.

3. Ретранслятор с использованием одной частоты при работе на прием и передачу (Simulcast same Frequency repeater System).

Патент США N 4475246 МКИ 3 H 04 B 7/14 Percy P Batlivais, Arlington Height and Richard S Kommruch, Schaumbury, both of Ill asignens the Motorols Schaumbury Ill. Filed Dec 21 1982.

4. Система радиосвязи (Funknetz), заявка ФРГ N 3730052 МКИ H 04 B 7/15, H 04 B 1/54 Friedrich Otto, Robert Bosch. Заявл. 08.09.87.

5. Активный ретранслятор, СССР N 1589410 H 04 B 7/15. Тортбаев К.А. Казахстан Алма-Ата, АЛИИТ, 05.08.08 1988 г.

Во всех перечисленных изобретениях для ретрансляции радиосигнала используется один принцип - прием радиосигнала осуществляется за один отрезок времени, а передача - за другой. Это необходимо для того, чтобы избежать самовозбуждения ретранслятора.

Коротко рассмотрим основное содержание указанных изобретений.

Первой в перечислении указана цифровая дуплексная система (патент США N 3646441) радиосвязи базовых радиостанций с подвижными единицами. Передача от базовых к подвижным радиостанциям ведется на несущей частоте F₁, а от подвижных к базовым - на частоте F₂.

Для расширения района непрерывной связи с подвижными единицами установлены промежуточные стационарные пункты, в которых имеются две независимые цепочки одночастотных ретрансляторов для сигналов с несущей частотой F₁ в одном направлении и с F₂ - в другом.

Ретрансляторы в разное время осуществляют прием и передачу информационного импульса длительностью 10 мкс, это приводит к тому, что при столь малой длительности импульсов, полоса частот системы составляет сотни килогерц.

Во втором изобретении (патент США N 4082910) в устройстве обеспечивается соединение между телефонной сетью дуплексного типа, подключенной к стационарной (базовой) радиостанции, и ретранслятором, который излучает и принимает радиосигналы на одной частоте, осуществляя связь с подвижными единицами.

В ретрансляторе есть тракты приема (R_x) и передачи (T_x) и исключается одновременное включение их. Соответствующие переключения в процессе разговора выполняет в ретрансляторе переключатель, управляемый голосом (voice responsive circuity), названный vox.

В третьей системе (патент США N 4475246) ретранслятор принимает радиосигнал в течение времени T и этим сигналом заполняется линия задержки. В течение последующего отрезка времени T накопленный сигнал, прошедший ЛЗ, излучается передатчиком и одновременно он подается в приемник, но в противофазе с тем, который приходит в приемник, будучи излученным передатчиком. Таким образом, сигнал, принятый приемником через антенну от передатчика, оказывается скомпенсирован таким же, но противофазным сигналом, поступившим из линии задержки.

В четвертом изобретении - системе радиосвязи (заявка ФРГ N 3730052) сообщение в целом (или фраза), поступившее в приемник, записывается на магнитофон, а по окончании запись с пленки усиливается на той же несущей частоте и излучается передатчиком.

В пятой предлагаемой системе (авт. св. СССР N 1589410) имеются управляющий генератор и управляемый им антенный коммутатор, которые, действуя совместно, переключают антенну с частотой f=2f от входа приемника к выходу передатчика и обратно. Здесь f - максимальная частота звукового спектра, передаваемого в радиоканале.

За первую половину периода частоты f приемник принимает из антенны радиосигнал и последний после преобразования в промежуточную частоту заполняет линию задержки, где (полпериода частоты переключения f).

За вторую половину периода частоты f (когда антенна переключена к выходу передатчика) сигнал из линии задержки поступает в усилитель промежуточной частоты передатчика, затем в преобразователь частоты (в котором гетеродин тот же, что и в преобразователе приемника) и преобразуется в колебания с частотой принятого приемником радиосигнала, усиливается усилителем мощности и излучается антенной.

Во время второй половины периода колебаний с частотой f вход приемника отключен и он не принимает колебания, излучаемые передатчиком.

Такой ретранслятор излучает прерывистые (усиленные) радиоимпульсы длительностью с перерывами такой же длительности. Однако в соответствии с теоремой Котельникова последовательность импульсов, модулированных звуковым сигналом, следующая с частотой f, в два раза большей максимальной частоты спектра передаваемого звукового сигнала, передаст всю информацию, заключенную в этом сигнале.

Оценивая применимость указанных изобретений на практике, возможно высказать следующие положения.

В большинстве случаев потребности в усилении радиосигнала ретрансляторы с широкой полосой частот передаваемого сигнала не привлекут внимания потребителей.

В системе, в которой переключение передающего и приемного трактов управляется голосом абонента (устройством vox), имеется ряд недостатков:

пропадание первых слогов сообщения (во время срабатывания vox);

замедление процессов обмена информацией, связанное с необходимостью введения времени задержки t_R при переходе разговора от одного абонента к другому;

сложность схемы;

малая надежность системы, характерная для всех устройств, управляемых голосом.

Во время излучения радиосигнала передатчиком ретранслятора подавление той его части, которая попадает в приемник этого же ретранслятора сигналом, полученным от линии задержки (откуда его получает и передатчик), но повернутым по фазе на 180^o, будет недостаточно надежным.

Это произойдет хотя бы потому, что на входе приемника к радиоволнам передатчика добавятся еще и отражение от окружающих объектов радиоволны, несколько ранее излученные этим же передатчиком.

Запись полного сообщения (или фразы) в магнитофоне и последующее излучение этого сообщения усиленным вдвое увеличивается время, необходимое для передачи информации.

Такой вариант прост, но не представляет интереса, ибо применение радиосвязи должно увеличивать скорость управления регулируемыми процессами, а не уменьшать ее.

Ретранслятор, который усиливает любой сигнал, поступивший на вход приемника, но превращает его в последовательность радиоимпульсов, имеет тот основной недостаток, что для сохранения передаваемой информации частота переключения антенны от входа приемника к выходу передатчика должна быть достаточно большой.

Действительно, при F = 3 кГц f должна быть 6 кГц.

Однако принцип постоянного и независимого переключения для усиления любого поступающего в антенну радиосигнала логичен и прост, что дает основание предположить возможность создания надежно действующего ретранслятора такого типа.

Наиболее перспективным для дальнейшего улучшения ретрансляции радиосигналов представляется ретранслятор по авт. св. СССР N 1589410, который принят за прототип.

На фиг. 1 изображена структурная схема ретранслятора.

Устройство содержит стационарную станцию 1, антенну 2, антенный коммутатор 3, генератор 4, усилитель 5 высокой частоты, первый 6 и второй 11 преобразователи частоты, гетеродин 7, первый 8 и второй 10 усилители промежуточной частоты, линию задержки 9 и носимую радиостанцию 13.

В ретрансляторе принимаемый сигнал прерывается с частотой генератора 4, превращается в промежуточную частоту, задерживается на время приема, вновь переносится на несущую частоту, усиливается и излучается. Антенный коммутатор 3 управляет режимом прием-передача.

Активный ретранслятор, содержащий гетеродин, антенну, генератор управляющего сигнала, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, первый преобразователь частоты и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, второй преобразователь частоты и усилитель мощности, выходы гетеродина подключены к гетеродинным входам соответствующего первого и второго преобразователей частоты, отличающийся тем, что с целью упрощения ретранслятора за счет исключения цепи автоподстройки частоты гетеродина, введены линия задержки на и антенный коммутатор, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, выход соединен с входом усилителя высокой частоты, управляющий вход подключен к выходу генератора управляющего сигнала, а вход-выход подключен к антенне, причем частота генератора управляющего сигнала f удовлетворяет условию f > 2f , где f - полоса информационного сигнала, а удовлетворяет условию .

Активный ретранслятор (АР), хотя и принят за прототип, имеет также свои недостатки, которые потребуется устранить для создания применимого на практике устройства.

Рассмотрим эти недостатки.

Как видно на схеме на фиг. 1, имеются два пути для распространения радиосигнала от стационарной радиостанции 1 до носимой радиостанции 13.

Первый путь - поступление на антенну 2 ретранслятора, усиление в нем и излучение последним в виде последовательности радиоимпульсов, которые и дойдут до носимой радиостанции 13.

Второй путь - распространение в пространстве по прямой от стационарной радиостанции 1 до носимой 13. Пройдя по этому пути, сигнал придет в антенну радиостанции 13 непрерывным.

Следовательно, в момент одновременного прихода каждого усиленного импульса и непрерывного сигнала произойдет их интерференция. К тому же это интерференция разных радиосигналов, ибо усиленный радиоимпульс сдвинут во времени на , а пришедший прямо не сдвинут, ибо этот радиосигнал не проходил через ретранслятор.

Если один из сигналов будет сильным, а другой очень слабым, то интерференция не вызовет появления заметных помех.

Задача AP - усиливать любой радиосигнал и связь может образоваться между абонентами двух подвижных радиостанций, предположим P2 и P3, расположенных по отношению к AP так, как показано на фиг. 2.

Поскольку расстояние между P2 и P3 малое, а путь P2 - AP - P3 оказывается значительно больше, то несмотря на усиление в AP радиосигналы, пришедшие в антенну P3, могут оказаться примерно равными по мощности. Тогда в результате интерференции возникнут сильные мультипликативные помехи.

В схеме на фиг. 1 предусматривается подключение входа приемника к антенне сразу же после окончания излучения радиоволн передатчиком. Но после прекращения работы передатчика радиоволны, излученные ранее, будут еще некоторое время существовать в пространстве и, отразившись от соседнего здания, или от какого-нибудь другого объекта, они могут придти в антенну приемника. Если это случится, то произойдет самовозбуждение ретранслятора.

В AP, изображенном на фиг. 1, модулированные информацией радиоимпульсы, излучаемые передатчиком, будут иметь прямоугольную форму. Последовательность радиоимпульсов прямоугольной формы при несущей частоте 150 МГц, наиболее часто применяемой для местных связей, длительности импульсов 83 мкс и частоте следования 6 кГц будут иметь ширину спектра частот более 100 кГц, а разрешение нормативами для радиостанций этого диапазона частот всего полоса 25 кГц.

В схеме на фиг. 1 генератор управляющего сигнала 4 работает все время и с помощью антенного коммутатора 3 переключает антенну от приемника к передатчику и обратно, независимо от того, поступает ли в антенну полезный сигнал, или есть ли в передатчике усиливаемый сигнал.

Полезный сигнал может и не поступать, а в антенне всегда есть ЭДС, наведенные радиоволнами других радиостанций. Прерывание этих ЭДС с частотой управляющего сигнала, во-первых, просто увеличивает количество радиопомех и, во-вторых, может создать и составляющие таких частот, которые попадут в радиоканал ретранслятора. Если это произойдет, то ретранслятор из усилителя превратится в генератор помех.

Из указанных соображений нежелательно, чтобы на входе ретранслятора при отсутствии колебаний несущей частоты полезного сигнала все время происходило переключение антенны то к передатчику, то к приемнику.

Возникает некоторое кажущееся противоречие.

С одной стороны, выбирая AP в качестве прототипа, мы указывали, что принцип постоянного и независимого переключения для усиления любого поступающего в антенну радиосигнала логичен и прост, что дает основание предположить возможность создания надежно действующего ретранслятора такого типа. И это можно лишь еще раз подтвердить.

С другой стороны, только что сформулировано, что нежелательно, чтобы на входе ретранслятора при отсутствии колебаний несущей частоты полезного сигнала происходило переключение антенны.

Противоречие снимается, если обратить внимание на предыдущую фразу. Итак, недостатком прототипа является то, что в его схеме непрерывно происходит переключение антенны от приемника к передатчику и обратно при отсутствии несущей частоты полезного сигнала.

Пути устранения указанных недостатков.

Одновременный приход радиосигналов от одной радиостанции в антенну другой, тех которые прошли разными путями, будет устранен, если каждая радиостанция из работающих на одной несущей частоте будет излучать сигнал в виде радиоимпульсов длительностью и с частотой следования f.

Значит, в передатчиках радиостанций одного круга (работающих на одной несущей частоте) нужно поставить управляющий генератор с частотой f, во время половины периода которой передатчик излучал бы радиоимпульс.

Тогда в один полупериод будет работать, к примеру, радиостанция первого абонента и ее радиоимпульс будет принят в AP. Он может придти и в антенну радиостанции 13 второго абонента (когда AP свой радиоимпульс еще не излучает). В следующий полупериод радиостанция первого абонента уже ничего не излучает, но в этот полупериод излучает радиоимпульс AP. Его радиоимпульс придет в антенну радиостанции 13 второго абонента. Поступит в антенну только он один, ибо в этот второй полупериод радиостанция первого абонента, как уже сказано, ничего не излучает.

Таким образом, в этом случае интерференция радиосигналов исключена. Они приходят в разные полупериоды частоты f по очереди.

Однако в этом случае потребуется синхронизировать частоты управляющих генераторов всех радиостанций одного круга с частотой управляющего генератора ретранслятора, что весьма сложно. Синхронизация не потребуется, если выполнить ретранслятор таким, что в нем не будет управляющего генератора.

Для устранения возникновения самовозбуждения за счет прихода отраженных радиоволн необходимо определить время t_с, в течение которого сохраняются в пространстве радиоволны используемого диапазона.

Зная время t_c, возможно включать приемник только спустя защитное время t_зt_c после окончания работы передатчика.

В источнике [6] был проведен эксперимент, в котором установлено время, в течение которого на железнодорожных станциях после окончания работы передатчика в антенну поступают отраженные волны и там существует напряжение. Эксперимент проводился при мощности передатчика P_a=1 Вт и длине волны =2 м.

Результаты эксперимента приведены на фиг. 4. Там же пунктиром автор заявки добавил значения напряжения отраженных волн, которые следует ожидать, если мощность излучения передатчика увеличить в 10 раз, т.е. взять P_a=10 Вт.

Поскольку .

Поэтому увеличение напряжения при каждом значении времени на шкале на фиг.4 будет

Как известно из литературы [1, 2, 3, 4, 5, 6,], сузить спектр последовательности модулированных радиоимпульсов возможно установлением колоколообразной формы радиоимпульсов.

При характеристике недостатков прототипа указывалось, что нежелательна работа управляющего генератора 4 и антенного коммутатора 3 при отсутствии колебаний несущей частоты полезного сигнала на входе ретранслятора. Это можно сделать, убрав и генератор и коммутатор.

Однако, при появлении колебаний несущей частоты на входе ретранслятора цикл переключений антенны от входа приемника к выходу передатчика и обратно необходим. Возможно выполнить это следующим образом.

Запуск цикла будет осуществлять сам радиосигнал несущей частоты (его передний фронт), а длительность подключения приемника и передатчика установит управляющая схема из двух ждущих мультивибраторов и двух оптронов.

При таком решении организации переключения, после прекращения поступления колебаний несущей частоты на вход ретранслятора переключение антенны тоже прекратится.

Результатом использования указанных выше путей устранения недостатков прототипа и добавления некоторых других решений, не связанных с упомянутыми недостатками, явилась разработка одночастотного ретранслятора радиосигнала, функциональная схема которого изображена на фиг.3.

Задача изобретения - создание одночастотного ретранслятора радиосигналов, применение которого расширит функциональные возможности и повысит надежность работы системы взаимной симплексной радиосвязи в группе подвижных абонентов за счет общего повышения уровня радиосигналов путем значительного усиления любого радиосигнала в этой группе радиостанций, работающих на одной и той же частоте.

Поставленная задача решается тем, что одночастотный ретранслятор радиосигнала, содержащий гетеродин, антенну, последовательно соединенные усилитель высокой частоты и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, второй преобразователь частоты и усилитель мощности, выходы гетеродина подключены к гетеродинным входам соответствующих первого и второго преобразователей частоты, а выход первого усилителя промежуточной частоты соединен со входом второго усилителя промежуточной частоты через линию задержки, отличается тем, что содержит схему запуска, вход которой соединен с выходом линии задержки и первым входом второго усилителя промежуточной частоты, а выход ее соединен со входами первого и второго ждущих мультивибраторов, инверсный выход первого мультивибратора соединен со светодиодом первого оптрона и с первым входом усилителя высокой частоты, второй вход которого соединен с каналом первого оптрона, другой выход канала соединен с антенной и с каналом второго оптрона, другой выход которого соединен с выходом усилителя мощности, светодиод второго оптрона соединен с выходом второго ждущего мультивибратора и с входом блока формирования колоколобразного напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго усилителя промежуточной частоты.

Сопоставление одночастотного ретранслятора радиосигнала с прототипом показывает, что он отличается от прототипа наличием новых блоков в схеме переключений приемного и передающего трактов ретранслятора, таких как спусковая схема, два ждущих мультивибратора, два оптронных переключателя и блок формирования колоколообразного напряжения для усилителя промежуточной частоты передатчика, а также другой стратегией управления переключениями, ибо они осуществляются только при наличии колебаний несущей частоты полезного сигнала на входе ретранслятора.

Таким образом заявленный одночастотный ретранслятор радиосигнала соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в области усиления одночастотного сигнала в симплексной радиосвязи не позволило выявить в них признаки, которые отличают заявленный одночастотный ретранслятор радиосигнала от прототипа что позволяет сделать вывод о соответствии и критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема активного ретранслятора; на фиг. 2 - вариант расположения радиостанций и активного ретранслятора; на фиг. 3 - схема одночастотного ретранслятора радиосигнала; на фиг. 4 - продолжительности существования отраженных радиоволн метрового диапазона на железнодорожной станции; на фиг. 5 - схема запуска.

Устройство содержит первую 1 и вторую 17 радиостанции, антенну 2, первый 3 и второй 16 оптроны, усилитель высокой частоты 4, первый 5 и второй 14 преобразователи частоты, гетеродин 6, первый 7 и второй 13 усилителя промежуточной частоты, линию задержки 8, схему запуска 9, первый 10 (с инверсным выходом) и второй 11 ждущие мультивибраторы, блок формирования колоколообразного напряжения 12, усилитель мощности 15.

В исходном положении с инверсного выхода мультивибратора 10 подается напряжение питания на усилитель 4 и на светодиод оптрона 3. Антенна 2 через канал оптрона соединена с входом работающего усилителя 4. На выходе мультивибратора 11 в исходном положении напряжение отсутствует. Следовательно, на усилителе 13 через блок 12 напряжение питания не подается. Нет напряжения и на светодиоде оптрона 16 и поэтому выход усилителя 15 не присоединен к антенне 2.

При поступлении радиосигнала в антенну 2 он будет усилен в усилителе 4, преобразован в сигнал ПЧ в преобразователе 5, усилен в усилителе 7 и начнет заполнять линию задержки 8. Длительность задержки Л3 =64 мкс.

Через 64 мкс передний фронт пришедшего радиосигнала, выйдя с выхода Л3, поступит на вход усилителя 13 и на вход схемы запуска 9, которая за 1 мкс сформирует импульс запуска, поступающий на входы мультивибратора 10 и 11.

Оба мультивибратора одновременно срабатывают (время срабатывания тоже 1 мкс).

Мультивибратор 10 создает импульс длительностью 98 мкс. Все это время на его инверсном выходе напряжение будет равно нулю. На это время выключится питание усилителя 4 и закроется канал оптрона 3. Значит, антенна 2 на это время будет отключена от входа усилителя 4.

Мультивибратор 11 выдает импульс длительностью 64 мкс. С его выхода напряжение импульса, во-первых, подается в цепь питания усилителя 13 через блок формирования колокольной формы напряжения 12. Во-вторых, импульс напряжения прямоугольной формы напряжения будет подан в цепь светодиода оптрона 16, поэтому через канал оптрона 16 выход усилителя мощности 15 на время импульса окажется подключен к антенне 2.

Сигнал, поступающий во время импульса мультивибратора 11 с линии задержки, будет усилен в усилителе 13 и, поскольку от блока 12 поступает напряжение колоколообразной формы, то усиленный радиоимпульс колебаний промежуточной частоты будет тоже иметь колоколообразную форму (и полосу спектра частот f 25 кГц.

Радиоимпульс ПЧ преобразуется в радиоимпульс высокой частоты колоколообразной формы в преобразователе 14 и, поскольку у преобразователей 5 и 14 один и тот же гетеродин 6, то преобразованные колебания будут иметь ту же частоту, которая была и у колебаний, принятых приемником.

С выхода преобразователя 14 радиоимпульс колоколообразной формы поступает на вход усилителя 15 мощности, где дополнительно усиливается и по каналу оптрона 16 попадает в антенну 2 и излучается в пространство.

По окончании импульса мультивибратора 11 снимается напряжение питания, которое через блок 12 поступало в усилитель 13 и выключается светодиод в оптроне 16. В канале оптрона 16 отключается антенна 2. С этого момента антенна 2 будет отключена и от передатчика (оптроном 16) и от входа усилителя 4 (оптроном 3) до окончания импульса мультивибратора 10. После окончания и этого импульса (длительность 98 мкс) на его инверсном выходе появится напряжение, которое подаст питание на усилитель 4 и на светодиод оптрона 3. Антенна 2 через канал оптрона 3 подключится к входу усилителя 4 и схема ретранслятора снова примет исходное положение.

Со времени поступления радиосигнала на вход ретранслятора прошло

64 + 1 + 1 + 98 = 164 мкс,

где

64 мкс - длительность задержки Л38;

1 мкс - время срабатывания схемы запуска 9;

1 мкс - время срабатывания ЖМВ;

98 мкс - длительность импульсов ЖМВ10.

Итак, в ретрансляторе цикл переключений осуществлен за 164 мкс. Ретранслятор снова готов к приему следующего радиосигнала, причем несколько раньше, чем необходимо, т.е. за 2 мкс до окончания периода колебаний управляющей частоты f = 6 кГц (T = 166 мкс).

Значит, он готов к приему радиоимпульса любой радиостанции, если у них установлены генераторы управляющего сигнала и они работают с передачей радиоимпульсов. Автоматически обеспечивается синхронная работа ретранслятора с радиоимульсами каждой из радиостанций, даже и при небольшом отклонении от номинала частоты ее управляющего генератора.

Ретранслятор будет успешно работать и при приеме непрерывного сигнала от радиостанций, но тогда, как показано на фиг. 2, возможен вариант расположения радиостанций и ретранслятора, при котором возникнут мультипликативные помехи.

Поскольку в то время, пока передатчик излучал усиленный радиоимпульс (до окончания импульса мультивибратора 11) и тогда, когда импульс его кончился, но еще длился импульс мультивибратора 10, усилитель 4 приемника не имел питания и его вход был отключен от антенны 2, то ни прямые радиоволны передатчика, ни отраженные от соседних объектов не могли попасть в приемник и самовозбуждение ретранслятора исключено.

Время, в течение которого передатчик уже не работает, а приемник еще закрыт для защиты от отраженных радиоволн, составляет:

t_з = 98 - 64 = 34 мкс.

Поэтому, ориентируясь на пунктирную линию графика на фиг. 4, можно придти к заключению, что мощность передатчика ретранслятора можно повышать до 10 Вт, ибо эта линия приходит к значению U = 0 при t = 33 мкс.

И еще есть одно дополнение в схеме ретранслятора, ранее не упоминавшееся, т.к. оно не является относящимся только к ретрансляторам. Тем не менее в ретрансляторе оно совершенно необходимо.

Если приемник радиостанции находится в режиме ожидания прихода своего радиосигнала, некоторый уровень радиопомех все же проходит в радиоканал и на выходе УНЧ слышен неприятный шум и треск.

Поэтому во всех радиостанциях на железнодорожном транспорте в приемниках установлен так называемый "шумоподавитель" (см. например, [7], с. 181-182). Шумоподавитель выключает питание УНЧ и включает его только в момент прихода колебаний несущей частоты (полезного сигнала) уровня, значительно превышающего уровень помех.

В ретрансляторе нет УНЧ, но требуется предусмотреть защиту против срабатывания ретранслятора от помех, иначе это будет не ретранслятор радиосигнала, а источник усиленных помех.

В прототипе такой защиты нет, но она предусмотрена в заявленном ретрансляторе. Эта задача решается в пусковой схеме 9. Функциональная схема ее показана на фиг. 5.

При разработке этой схемы были поставлены две задачи:

при поступлении полезного сигнала (при приходе переднего фронта колебаний несущей частоты) создать импульс, запускающий два мультивибратора;

производить запуск только в том случае, если пришедший радиосигнал имеет амплитуду, значительно превышающую уровень помех.

Схема работает следующим образом. Передний фронт радиосигнала с выхода УПЧ поступает на вход операционного усилителя (ОУ), выполняющего роль двухполупериодного выпрямителя. Нагрузкой ОУ являются параллельно включенные малая емкость (порядка 10 пФ) и большое сопротивление, на которых очень быстро возрастает напряжение. С нагрузки напряжение подается на вход триггера Шмитта. Только при достижении на входе триггера напряжения срабатывания на его выходе произойдет скачок напряжения, а на выходе дифференцирующей схемы возникнет импульс, запускающий мультивибратор.

В триггере имеется регулировка, позволяющая установить требуемый уровень срабатывания - порог срабатывания.

Литература:

1. А.А. Харкевич. Спектры и анализ - М.: ГИФМЛ, 1962, с. 236.

2. М. С. Гуревич. Спектры радиосигналов. - М.: Радио и связь, 1963, с. 105.

3. Л.М. Протопопов. Синтез оптимальных периодических сигналов с фазовой модуляцией. - М.: Радиотехника и электроника, 1980, т. 23.

4. С.Б. Макаров, И.А. Цыкин. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания - М.: Радио и связь, 1988, с. 208.

5. М. А. Соколов, В.И. Ярмоленко. Выбор скругления фронтов модулирующей функции при передаче дискретных сигналов с угловой модуляцией. Радиотехника, 1990, N 2, с. 50-53.

6. К.А. Тортбаев. Совершенствование системы станционной железнодорожной радиосвязи посредством ретрансляции радиосигнала. Кандид. диссерт. ЛИИЖТ, 30 мая 1991.

7. Ю.В. Ваванов, А.В. Елизаренко, А.Л. Комягин, А.А. Танцюра, С.И. Тропкин. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1991, с. 303.