Радиостанция для осуществления связи на железной дороге

Радиостанция для осуществления связи на железной дороге

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для работы в линейных и радиальных сетях технологической радиосвязи в качестве стационарной, локомотивной или возимой радиостанции, представляющей собой универсальную, двухдиапазонную локомотивно-стационарную симплексную радиостанцию для сетей поездной, ремонтно-оперативной и станционной радиосвязи.

В настоящее время широко известны радиостанции, схема которых стала классической, содержащие приемопередающее устройство, преобразующее устройство, антенну, блок питания и устройство ввода/вывода информации («Поездная и станционная радиосвязь», учебник для вузов ж.-д. транспорта, М.: Транспорт, 1978 г., с.55-96, с.100-113). Каждая радиостанция имеет свои функции, свои задачи, соответственно которым построены они по разным схемам и предназначены для применения в разных областях.

Задачей, которая часто стоит при применении радиостанции на железнодорожном транспорте, является подавление импульсных помех для получения достоверной информации.

Техническим результатом данного изобретения является создание радиостанции, предназначенной для работы в условиях повышенного шума и импульсных помех как в кабине локомотива, так и на станции и позволяющей повысить достоверность получаемого сигнала оцифровыванием.

Технический результат данного изобретения достигается тем, что в радиостанцию, состоящую из устройства ввода и преобразования, устройства управления, первого и второго приемопередающих устройств, антенно-согласующего устройства, антенн KB и УКВ-диапазона и блока электропитания, для перехода на цифровой вид сигнала в приемопередающие устройства дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, цифровой сигнальный процессор и цифровой преобразователь. А для подавления импульсных помех введен в приемопередающее устройство КБ диапазона адаптивный подавитель импульсных помех, состоящий из управляемого аттенюатора и соединенных последовательно первого высокочастотного переключателя, широкополосного усилителя-ограничителя высокочастотного сигнала, резонансного контура, двустороннего ограничителя высокочастотного сигнала, аттенюатора и второго высокочастотного переключателя, при этом широкополосный усилитель ограничитель охвачен системой автоматической регулировки усиления (АРУ), содержащей детектор, усилитель и потенциометр для регулировки порога АРУ.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена функциональная схема радиостанции для осуществления связи на железной дороге, содержащей устройство ввода и преобразования 1, устройство управления 2, первое приемопередающее устройство 3 с антенно-согласующим устройством 4 и антенной KB-диапазона 5, второе приемопередающее устройство 6 с антенной УКВ-диапазона 7 и источник питания 8. Устройство ввода и преобразования 1, состоящее из устройства ввода/вывода аудиоинформации 9, аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП) 10, устройства ввода/вывода дискретной информации 11, схемы управления 12, которая через линейный интерфейс 13 и интерфейс устройства ввода и преобразования 14 соединена по общей шине с цифровым сигнальным процессором 15 устройства управления 2, при этом к цифровому сигнальному процессору 15 по общей шине подсоединены адаптер телеуправления 16, адаптер проводного канала 17, интерфейс служебного канала 18. При этом интерфейс служебного канала 18 соединен через усилитель низкой частоты 19 с громкоговорителем 20. Цифровой сигнальный процессор 15 соответствующими выходами соединен с первым приемопередающим устройством 3, которое через антенно-согласующее устройство 4 имеет выход на антенну KB-диапазона 5 и со вторым приемопередающим устройством 6, содержащим цифровой сигнальный процессор 21, цифроаналоговый преобразователь 22, передатчик 23, антенный переключатель 24, приемник 25, цифровой преобразователь 26. Электропитание радиостанции осуществляется через источник питания 8, содержащий узел защиты 27, первый и второй нормализаторы 28 и 29, первый и второй преобразователи 30 и 31.

На фиг.2 представлена функциональная схема первого приемопередающего устройства 3, содержащего, как и второе приемопередающее устройство 6, цифровой сигнальный процессор 21, цифроаналоговый преобразователь 22, передатчик 23, антенный переключатель 24, приемник 25, цифровой преобразователь 26. При этом приемник 25 содержит фильтр низких частот 32, адаптивный подавитель импульсных помех (АПИП) 33, в который входит первый высокочастотный переключатель 34, широкополосный усилитель-ограничитель высокочастотного сигнала 35, резонансный контур 36, двусторонний ограничитель высокочастотного сигнала 37, аттенюатор 38 и второй высокочастотный переключатель 39, причем широкополосный усилитель-ограничитель 35 содержит цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящую из детектора 40, усилителя постоянного тока 41, и потенциометр для установки порога АРУ 42; полосовой фильтр на связных контурах 43, смеситель 44, кварцевый фильтр 45, усилитель промежуточной частоты 46, а между фильтром низкой частоты 32 и АПИП 33 установлен управляемый аттенюатор 47. Передатчик 23 содержит генератор, управляемый напряжением (ГУН) 48, синтезатор частоты 49, предварительный усилитель 50, схему автоматической регулировки мощности (АРМ) 51, детекторы падающей и отраженной волн 52 и 53, направленный ответвитель 54 и усилитель мощности 55.

Первое приемопередающее устройство 3 предназначено для преобразования низкочастотных информационных аналоговых сигналов в радиочастотные сигналы KB диапазона, их передачу (прием) через антенно-согласующее устройство 4 и антенну 5.

В режиме приема сигнал поступает с антенно-согласующего устройства 4 через антенный переключатель 24 на вход приемника 25 через фильтр низкой частоты 32. Управляемый аттенюатор 47 служит для увеличения динамического диапазона приемника. Включение сегментов аттенюатора происходит автоматически в зависимости от уровня входного сигнала. При отключенном АПИП 33 сигнал поступает непосредственно на полосовой фильтр 43 и далее на высоколинейный смеситель 44, где преобразуется в первую промежуточную частоту 10,7 МГц и фильтруется кварцевым фильтром 45. После кварцевого фильтра 45 первая промежуточная частота усиливается усилителем 46 и поступает на вход цифрового преобразователя 26, в котором происходит аналого-цифровое преобразование сигнала, фильтрация цифровым фильтром. В цифровом виде с выхода цифрового преобразователя 26 преобразованный сигнал поступает на вход сигнального процессора 21. В сигнальном процессоре 21 происходит демодуляция сигнала и в виде оцифрованного потока выдается в устройство управления 2. Кроме того, в сигнальном процессоре вырабатывается сигнал обнаружения несущей частоты, сигнал оценки уровня принимаемого сигнала. Также в сигнальном процессоре 21 обрабатывается цифровой поток речевого сигнала от устройства управления 2, предназначенный для передачи.

В режиме передачи цифровой поток речевого сигнала с сигнального процессора 21 подается на ЦАП 22, где происходят цифроаналоговое преобразование, преобразование, фильтрация и в аналоговом виде подается на модуляционный вход ГУНа 48. Сигнал ГУНа 48 делится на 6 в цифровой части синтезатора частоты 49 (выполненного на микросхеме ALTERA). Высокочастотный сигнал через предварительный усилитель 50, усилитель мощности 55 и через антенно-согласующее устройство 4 выдается в антенну 5.

Для контроля мощности передатчика 23 и степени согласования первого приемопередающего устройства 3 с антенно-фидерным трактом служит ответвитель 54. С помощью детекторов падающей и отраженной волн 52 и 53 формируются аналоговые сигналы, пропорциональные уровням падающего и отраженного сигналов. Напряжение падающего сигнала подается на вход схемы АРМ 51, а на второй вход схемы АРМ с сигнального процессора 21 подается сигнал установки величины выходной мощности.

Для подавления импульсных помех произвольной формы и длительности, имеющих широкий спектр, применена модифицированная система ШОУ (широкополосное усиление, ограничение, узкополосное усиление) - адаптивный подавитель импульсных помех (АПИП) 33, в котором в качестве широкополосного усилителя применен специальный усилитель - ограничитель 35 с цепью АРУ и регулируемым порогом АРУ. На выходе усилителя - ограничителя 35 установлен резонансный контур 36 и второй каскад ограничения 37 на встречных диодах. АПИП 33 включается при обнаружении импульсных помех с устройства ввода и преобразования 1.

Цепь АРУ настраивается с помощью регулирования потенциометром 42 порога АРУ таким образом, чтобы эффективно подавлять в широком динамическом диапазоне импульсные помехи произвольной формы. Диапазон подавления АПИП составляет более 50 дБ и не зависит от формы и длительности импульсных помех.

Радиостанция для осуществления связи на железной дороге работает следующим образом.

Устройство управления 2 (см. фиг.1) обеспечивает взаимодействие приемопередающих устройств 3 и 6, устройства ввода и преобразования 1, устройств телеуправления и телесигнализации, персонального компьютера и линии диспетчерской связи (для стационарного варианта радиостанции). В устройстве управления 2 хранятся конфигурируемые параметры радиостанции, которые по включению загружаются в соответствующие устройства.

Алгоритм функционирования следующий: сигналы от адаптера телеуправления 16, адаптера проводного канала 17 (для стационарного варианта радиостанции), интерфейса устройства ввода и преобразования 14, интерфейса служебного канала 18 по последовательному каналу (общей шине с временным разделением каналов) поступают на цифровой сигнальный процессор 15, который производит обработку и коммутацию потоков. К цифровому сигнальному процессору 15 также по последовательному каналу подключены первое и второе приемопередающие устройства 3 и 6. Управляет работой радиостанции микроконтроллер входящий в состав цифрового сигнального процессора 15 и представляющий собой микросхему типа ATMEGA 128, он же обеспечивает хранение всей системной информации.

Интерфейс служебного канала 18 связан с усилителем мощности звуковой частоты 19, к которому подключается громкоговоритель 20.

Интерфейс устройства ввода и преобразования 14 представляет собой микросхему цифрового канала (U - интерфейс), обеспечивающую передачу цифровой информации информативностью 160 кбит/с в дуплексном режиме по физической двухпроводной линии связи.

Адаптер проводного канала 17 предназначен для стыковки радиостанции с линией диспетчерской связи, к которой на противоположном конце подключается распорядительная станция.

Второе приемопередающее устройство 6 предназначено для преобразования низкочастотных информационных цифровых и аналоговых сигналов в радиочастотные сигналы УКВ диапазона, их передачу (прием) через антенну 7. Оно работает в режиме симплексной связи на частотах 151.725-156 МГц. Приемник 25 сделан по схеме супергетеродина с двойным преобразованием частоты. При ухудшении помеховой обстановки на входе приемника 25 может включаться аттенюатор на минус 20 дБ или изменяться коэффициент усиления преселектора. После фильтрации на промежуточной частоте сигнал поступает на специализированную микросхему цифрового преобразователя 26, где преобразуется во вторую промежуточную частоту, которая оцифровывается, фильтруется цифровым фильтром и в оцифрованном виде передается в сигнальный процессор 21 и демодулируется. Демодулированный сигнал по последовательному интерфейсу передается в устройство управления 2.

Устройство ввода и преобразования 1 в частности пульт управления, представляет собой оконечное устройство ввода-вывода речевой информации, и предназначено для управления работой радиостанции, отображения ее состояния с помощью графического жидкокристаллического дисплея и светодиодных индикаторов и ведения переговоров с помощью устройства ввода/вывода аудиоинформации 9, устройства ввода/вывода дискретной информации 11, встроенного громкоговорителя и педали, а также конфигурирования параметров радиостанции.

Работает устройство ввода и преобразования 1 следующим образом: речевые сигналы от устройства ввода/вывода аудиоинформации 9, в частности микротелефонной трубки или встроенного микрофона, поступают на АЦП/ЦАП 10, где производится их оцифровка. Оцифрованный сигнал через схему управления 12 поступает на микросхему линейного интерфейса 13, которая преобразует этот сигнал в линейный код и передает в линию связи на устройство управления 2. Принимаемый по двухпроводной линии связи линейный код от устройства управления 2 преобразуется схемой линейного интерфейса 13 в цифровой код и через схему управления 12 передается на АЦП/ЦАП 10, где преобразуется в речевой сигнал, который подается на устройство ввода/вывода аудиоинформации 9 и через усилитель низкой частоты на встроенный в устройство ввода и преобразования 1 динамик. Схема управления 12 и линейный интерфейс 13 производят обмен служебной информацией с устройством управления 2, а устройство ввода/вывода дискретной информации 11 производит опрос клавиш устройства ввода и преобразования 1 и обеспечивает вывод информации на встроенный индикатор.

Радиостанция для осуществления связи на железной дороге, содержащая первое приемопередающее устройство, антенну УКВ-диапазона и устройство ввода/вывода аудиоинформации, отличающаяся тем, что также содержит устройство ввода и преобразования, состоящее из устройства ввода/вывода аудиоинформации, аналого-цифрового/цифроаналогового преобразователя, устройства ввода/вывода дискретной информации, схемы управления, причем от устройства ввода/вывода аудиоинформации речевые сигналы поступают на аналого-цифровой/цифроаналоговый преобразователь, где производится их оцифровка, причем такой оцифрованный сигнал через схему управления поступает на линейный интерфейс, кроме того, устройство ввода/вывода дискретной информации производит опрос клавиш устройства ввода и преобразования и обеспечивает вывод информации, кроме того, схема управления через линейный интерфейс соединена с интерфейсом устройства ввода и преобразования устройства управления, содержащего адаптеры телеуправления и проводного канала и интерфейс служебного канала, которые, включая интерфейс устройства ввода и преобразования, по общей шине соединены с цифровым сигнальным процессором, при этом интерфейс служебного канала соединен через усилитель низкой частоты с громкоговорителем, а один из выходов цифрового сигнального процессора соединен с первым приемопередающим устройством, которое через антенно-согласующее устройство имеет выход на антенну КВ-диапазона, другой с одним из входов цифрового сигнального процессора второго приемопередающего устройства, содержащего также цифроаналоговый преобразователь, на который поступает поток речевого сигнала с сигнального процессора, передатчик, на который в аналоговом виде подается сигнал с цифроаналогового преобразователя и который передает сигналы через антенну УКВ-диапазона, антенный переключатель, приемник, на вход которого поступает сигнал через антенный переключатель, цифровой преобразователь, на который поступает сигнал на промежуточной частоте от приемника и который подает в сигнальный процессор оцифрованный сигнал, причем первое приемопередающее устройство содержит те же элементы, что и второе приемопередающее устройство, кроме того, в приемник первого приемопередающего устройства, состоящего из фильтра низких частот, управляемого аттенюатора, полосового фильтра на связных контурах, смесителя, кварцевого фильтра и усилителя промежуточной частоты, дополнительно введен адаптивный подавитель импульсных помех, при этом управляемый аттенюатор установлен между фильтром низкой частоты и адаптивным подавителем импульсных помех, причем при отключенном адаптивном подавителе импульсных помех сигнал от управляемого аттенюатора поступает непосредственно на полосовой фильтр на связных контурах, далее на смеситель, где преобразуется и затем фильтруется кварцевым фильтром и усиливается усилителем промежуточной частоты, при этом адаптивный подавитель импульсных помех состоит из соединенных последовательно первого высокочастотного переключателя, широкополосного усилителя-ограничителя, резонансного контура, двухстороннего ограничителя высокочастотного сигнала, аттенюатора и второго высокочастотного переключателя, при этом в широкополосном усилителе-ограничителе применена система автоматической регулировки усиления (АРУ) с регулируемым порогом АРУ, содержащая детектор, усилитель постоянного тока цепи АРУ и потенциометр для установки порога АРУ.