RU135868U1

RU135868U1 - RADIO STATION

Info

Publication number: RU135868U1
Application number: RU2013133087/08U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Ляшук; Сергей Анатольевич Завьялов; Виталий Марсенович Векслер
Original assignee: Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" (ОАО "МКБ "Компас")
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2013-12-20

Abstract

Радиостанция, содержащая антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой промежуточной частоты, микросхемы приемника, демодулятора четырехуровневой FSK, выход которого подключен к первому входу блока обработки, ко второму входу которого подключен микрофон, при этом первый выход блока обработки соединен через УНЧ с громкоговорителем, а второй выход блока обработки - с входом модулятора четырехуровневой FSK, первый выход которого подключен к входу опорного генератора (ОГ), а второй выход - к первый входу ГУН, при этом второй вход ГУН соединен с выходом синтезатора, первый выход ГУН - со смесителем, а второй выход ГУН - с первым входом синтезатора, к второму входу которого подключен выход ОГ, при этом первый, второй, третий и четвертый входы-выходы блока управления, имеющего выходной разъем для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входам-выходам синтезатора, демодулятора, блока обработки и модулятора, отличающаяся тем, что в радиостанцию введены последовательно соединенные синтезатор прямого синтеза (СПС) и блок фильтров так, что первый вход СПС соединен с третьим выходом ГУН, а второй вход СПС соединен с пятым входом-выходом блока управления, при этом выход блока фильтров соединен со входом усилителя мощности, а также введен второй выход микросхемы приемника, соединенный с третьим входом блока обработки.A radio station containing an antenna, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, amplifier of the first intermediate frequency, receiver microcircuit, four-level FSK demodulator, the output of which is connected to the first input of the processing unit, to the second input which is connected to a microphone, while the first output of the processing unit is connected through the ULF with a loudspeaker, and the second output of the processing unit is connected to the input of the four-way modulator external FSK, the first output of which is connected to the input of the reference generator (OG), and the second output is connected to the first input of the VCO, while the second input of the VCO is connected to the output of the synthesizer, the first output of the VCO is connected to the mixer, and the second output of the VCO is connected to the first input of the synthesizer , the second input of which the exhaust gas output is connected, while the first, second, third and fourth inputs and outputs of the control unit having an output connector for communication with a computer are connected respectively to the inputs and outputs of the synthesizer, demodulator, processing unit and modulator, characterized in what's in the radio station A direct synthesis synthesizer (ATP) and a filter unit are introduced in series so that the first input of the ATP is connected to the third output of the VCO, and the second input of the ATP is connected to the fifth input-output of the control unit, while the output of the filter unit is connected to the input of the power amplifier, and also introduced the second output of the receiver chip connected to the third input of the processing unit.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована для оперативной связи в качестве устройства для передачи и приема голосовой и телеметрической информации по радиоканалу.The utility model relates to radio engineering and can be used for operational communication as a device for transmitting and receiving voice and telemetry information over a radio channel.

Широко распространенны радиостанции, в которых используются аналоговые принципы формирования модулированных высокочастотных сигналов на передачу и обработки на прием.Widespread radio stations that use analog principles for the formation of modulated high-frequency signals for transmission and reception processing.

Недостатки радиостанций, в которых реализуются аналоговые способы формирования и обработки сигналов связаны с ограничением при переходе на работу с современными эффективными видами модуляции, формируемых цифровым образом - GMSK, 4FSK, QAM, QPSK, преимущественно применяемыми в верхней части КВ и УКВ диапазонах. Недостатком данного класса радиостанций является также отсутствие возможности гибкой и быстрой смены комплекса рабочих параметров радиостанции при сохранении минимальных массогабаритных параметров и энергопотребления радиостанции и возможности работы с традиционными видами модуляции, такими, как однополосная и амплитудная, применяемыми в СВ/ПВ/КВ диапазонах.The disadvantages of radio stations in which analog methods for generating and processing signals are implemented are associated with a limitation when switching to work with modern effective digital modulation modes - GMSK, 4FSK, QAM, QPSK, mainly used in the upper part of HF and VHF bands. A disadvantage of this class of radio stations is the lack of the ability to flexibly and quickly change the set of operating parameters of the radio station while maintaining the minimum weight and size parameters and power consumption of the radio station and the ability to work with traditional types of modulation, such as single-band and amplitude, used in the UH / MF / HF bands.

Введение в радиостанцию цифровой обработки и современной элементной базы позволяет обеспечить новые положительные пользовательские качества радиостанции.The introduction of digital processing and a modern element base into the radio station allows us to provide new positive user qualities of the radio station.

Известны радиостанции [Патент на полезную модель RU №85774 U1. Коротковолновая радиостанция с цифровой обработкой сигнала. / Болдырев Г.И., Борзаков Е.Г, Герасимов А.В., Жихарев Ю.Н., Садретдинов В.Ш. - Опубл. 10.08.2009; патент на полезную модель КИ №96302 U1. Коротковолновая радиостанция. / Болдырев Г.И., Борзаков Е.Г, Герасимов А.В., Жихарев Ю.Н., Садретдинов В.Ш. - Опубл. 10.07.2010], в которых используется микроэлектронная вычислительная машина (МЭВМ) для цифровой обработки однополосного (ОБП) сигнала.Known radio stations [Patent for utility model RU No. 85774 U1. Shortwave radio station with digital signal processing. / Boldyrev G.I., Borzakov E.G., Gerasimov A.V., Zhikharev Yu.N., Sadretdinov V.Sh. - Publ. 08/10/2009; patent for utility model KI No. 96302 U1. Shortwave radio station. / Boldyrev G.I., Borzakov E.G., Gerasimov A.V., Zhikharev Yu.N., Sadretdinov V.Sh. - Publ. 07/10/2010], which use a microelectronic computer (MEW) for digital processing of a single-band (OBP) signal.

Недостатком данных радиостанций является нестабильность спектральных характеристик сформированного высокочастотного модулированного колебания в диапазоне температур - частот среза, подавление несущей и нерабочей боковой полосы, что связано с тем, что формирование высокочастотного модулированного сигнала с однополосной модуляцией осуществляется фазово-фильтровым методом на второй высокой промежуточной частоте (ПЧ), что требует избыточное количество аналоговых фильтрующих элементов, преобразований частоты и синтезаторов частот для преобразования со второй на первую ПЧ и далее на частоту рабочего диапазона, высокочастотных аналого-цифровых и цифровых аналоговых преобразователей для осуществления формирования при передаче и оцифровки сигнала при приеме. Следствием избыточности структуры является также высокое энергопотребление, что ограничивает использование радиостанций в мобильном (портативном) исполнении.The disadvantage of these radio stations is the instability of the spectral characteristics of the generated high-frequency modulated oscillation in the temperature range - cut-off frequencies, suppression of the carrier and non-working sideband, due to the fact that the formation of the high-frequency modulated signal with single-band modulation is carried out by the phase-filter method at the second high intermediate frequency (IF ), which requires an excessive amount of analog filtering elements, frequency conversions and frequency synthesizers d I conversion from the second to the first inverter and further the working frequency range, the high-frequency analog-to-digital and digital-analog converters for forming the transmission signal and digitizing at reception. A consequence of the redundancy of the structure is also high energy consumption, which limits the use of radio stations in a mobile (portable) design.

Известна радиостанция [Патент на полезную модель RU №118497 U1. Портативная радиостанция. / Клячко Л.М., Свирский В.М. - Опубл. 20.07.2012], содержащая минимально возможное количество аналоговых узлов, в которой формирование высокочастотного модулированного сигнала на передачу и его обработка на прием реализована полностью цифровым способом.Known radio station [Patent for utility model RU No. 118497 U1. Portable radio station. / Klyachko L.M., Svirsky V.M. - Publ. 07/20/2012], containing the minimum possible number of analog nodes, in which the formation of a high-frequency modulated signal for transmission and its processing for reception is implemented in a completely digital way.

Недостатком радиостанции является отсутствие фильтров на выходе формирователя сигнала на передачу на рабочей частоте на выходе цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), так как все возможные паразитные спектральные составляющие в спектре выходного сигнала ЦАП вместе с полезным высокочастотным модулированным сигналом после усилителя мощности поступают на антенну, что приводит к нелинейным искажениям выходного сигнала, то есть к ухудшению спектрального состава выходного усиленного сигнала и созданию помех для соседних каналов приема. Другим недостатком является ограничение применимости радиостанции в портативном исполнении на высоких частотах, в верхней части КВ и УКВ диапазонах, из-за высокого энергопотребления цифровыми компонентами -аналого-цифровым преобразователем (АЦП), ЦАП, сигнальным процессором (DSP). Еще одним недостатком радиостанции [Патент на полезную модель RU №118497 U1. Портативная радиостанция. / Клячко Л.М., Свирский В.М. - Опубл. 20.07.2012] является очень высокие требования к избирательным свойствам блока селекции, так как в структуре данной радиостанции только блоком селекции определяется избирательность по побочным каналам приема.The disadvantage of the radio station is the lack of filters at the output of the signal shaper for transmission at the operating frequency at the output of the digital-to-analog converter (DAC), since all possible spurious spectral components in the spectrum of the output signal of the DAC along with the useful high-frequency modulated signal after the power amplifier are fed to the antenna, which leads to nonlinear distortion of the output signal, that is, to a deterioration in the spectral composition of the output amplified signal and the creation of interference for adjacent reception channels. Another disadvantage is the limited applicability of the radio station in a portable design at high frequencies, in the upper part of the HF and VHF bands, due to the high power consumption of digital components - analog-to-digital converter (ADC), DAC, signal processor (DSP). Another disadvantage of the radio station [Utility Model Patent RU No. 118497 U1. Portable radio station. / Klyachko L.M., Svirsky V.M. - Publ. 07/20/2012] there are very high requirements for the selective properties of the selection block, since in the structure of this radio station only selectivity determines the selectivity for side channels of reception.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является радиостанция [Патент на полезную модель RU №105099 U1. Радиостанция. / Завьялов С.А., Ляшук А.Н. - Опубл. 27.05.2011], содержащая антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой ПЧ, микросхемы приемника, демодулятора четырехуровневой FSK, выход которого подключен к первому входу блока обработки, ко второму входу которого подключен микрофон, при этом первый выход блока обработки соединен через усилитель низких частот (УНЧ) с громкоговорителем, а второй выход блока обработки - с входом модулятора четырехуровневой FSK, первый выход которого подключен к входу опорного генератора (ОГ), а второй выход - к второму входу генератора, управляемого напряжением (ГУН), при этом первый вход ГУН соединен с выходом синтезатора, а первый выход ГУН подключен ко входу усилителя мощности (УМ), чей выход подсоединен к антенному коммутатору, при этом второй выход ГУН - к смесителю, а третий выход ГУН - к первому входу синтезатора, к второму входу которого подключен выход ОГ, при этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления, имеющего выходной разъем для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входу-выходу синтезатора, демодулятора, блока обработки и модулятора Недостатком радиостанции является несовместимость с традиционными аналоговыми линейными видами модуляции, такими, как амплитудная и однополосная модуляция.The closest analogue to the claimed utility model is a radio station [Utility Model Patent RU No. 105099 U1. Radio station. / Zavyalov S.A., Lyashuk A.N. - Publ. May 27, 2011] containing an antenna, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, first IF amplifier, receiver microcircuit, four-level FSK demodulator, the output of which is connected to the first input of the processing unit, to the second input of which a microphone is connected, while the first output of the processing unit is connected through a low-frequency amplifier (ULF) to the loudspeaker, and the second output of the processing unit is connected to the input of a four-level modulator non-FSK FSK, the first output of which is connected to the input of the reference generator (OG), and the second output is connected to the second input of the voltage-controlled generator (VCO), while the first input of the VCO is connected to the output of the synthesizer, and the first output of the VCO is connected to the input of the power amplifier ( UM), whose output is connected to the antenna switch, with the second VCO output to the mixer, and the third VCO output to the first input of the synthesizer, the exhaust output connected to the second input, while the first, second, third and fourth input-outputs of the unit control having an output connector for communication with a computer, connected respectively to the input-output of the synthesizer demodulator and modulator processing block stations disadvantage is incompatibility with conventional analog linear modulation types such as amplitude and single sideband modulation.

Техническим результатом полезной модели является увеличения видов формируемых и обрабатываемых видов модуляции, повышение стабильности спектральных характеристик формируемых колебаний, а также расширение области ее применимости.The technical result of the utility model is to increase the types of generated and processed types of modulation, increase the stability of the spectral characteristics of the generated oscillations, as well as expand the scope of its applicability.

Указанный технический результат достигается тем, что в радиостанцию, содержащую антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой ПЧ, микросхемы приемника, демодулятора четырехуровневой Р8К, выход которого подключен к первому входу блока обработки, ко второму входу которого подключен микрофон, при этом первый выход блока обработки соединен через УНЧ с громкоговорителем, а второй выход блока обработки - с входом модулятора четырехуровневой FSK, первый выход которого подключен к входу ОГ, а второй выход - к первый входу ГУН, при этом второй вход ГУН соединен с выходом синтезатора, первый выход ГУН - к смесителю, а второй выход ГУН - к первому входу синтезатора, к второму входу которого подключен выход ОГ, при этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления, имеющего выходной разъем для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входу-выходу синтезатора, демодулятора, блока обработки и модулятора, согласно заявляемому техническому решению, введены последовательно соединенные синтезатор прямого синтеза (СПС) и блок фильтров так, что первый вход СПС соединен с третьим выходом ГУН, а второй вход СПС соединен с пятым вход-выходом блока управления, при этом выход блока фильтров соединен со входом УМ, а также введен второй выход микросхемы приемника, соединенный с третьим входом блока обработки.The specified technical result is achieved by the fact that in a radio station containing an antenna, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, a preselector, a mixer, an amplifier of the first IF, a receiver chip, a four-level R8K demodulator, the output of which is connected to the first the input of the processing unit, to the second input of which a microphone is connected, while the first output of the processing unit is connected through the ULF to a loudspeaker, and the second output of the processing unit slots - with the input of a four-level FSK modulator, the first output of which is connected to the exhaust gas input, and the second output - to the first VCO input, with the second VCO input connected to the synthesizer output, the first VCO output to the mixer, and the second VCO output to the first input a synthesizer, to the second input of which an exhaust gas output is connected, while the first, second, third and fourth input-outputs of a control unit having an output connector for communicating with a computer are connected respectively to the input-output of a synthesizer, demodulator, processing unit and modulator, according to the claimed those In accordance with the present invention, a direct synthesis synthesizer (ATP) and a filter unit are introduced in series so that the first input of the ATP is connected to the third output of the VCO and the second input of the ATP is connected to the fifth input-output of the control unit, while the output of the filter unit is connected to the input of the PA and also introduced the second output of the receiver chip connected to the third input of the processing unit.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1.), на котором приведена структурная схема предлагаемой радиостанции, поясняющая принцип ее работы.The essence of the utility model is illustrated in the drawing (Fig. 1.), which shows the structural diagram of the proposed radio station, explaining the principle of its operation.

Радиостанция содержит антенну 1, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора 2, преселектора 3, смесителя 4, усилителя первой ГГЧ 5, 21 микросхемы приемника 6, первый и второй выходы которой подсоединены соответственно к первому входу блока обработки 7 и входу демодулятора четырехуровневой FSK 8, выход которого подключен к второму входу блока обработки 7, ко третьему входу которого подключен микрофон 9, при этом первый выход блока обработки 7 соединен через УНЧ 10 с громкоговорителем 11, а второй выход блока обработки 7 - с входом модулятора четырехуровневой FSK 12, первый выход которого подключен к входу ОГ 13, а второй выход - к первому входу ГУН 14, при этом второй вход ГУН 14 соединен с выходом синтезатора 15, а первый, второй и третий выходы ГУН 14 подключены соответственно к смесителю 4, к первому входу синтезатору 15 и к последовательно соединенным синтезатору прямого синтеза (СПС) 16 и блока фильтров 17 так, что первый вход СПС 16 соединен с третим выходом ГУН 14, а первый вход-выход СПС 16 соединен с пятым вход-выходом блока управления 18, при этом выход блока фильтров 17 соединен со входом УМ 19, чей выход подсоединен к антенному коммутатору 2, при этом первый, второй, третий и четвертый вход-выходы блока управления 18, имеющего выходной разъем 20 для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входу-выходу синтезатора демодулятора 8, блока обработки 7 и модулятора 12.The radio station contains an antenna 1, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch 2, a selector 3, a mixer 4, an amplifier of the first GGC 5, 21 of the receiver 6 chip, the first and second outputs of which are connected respectively to the first input of the unit processing 7 and the input of the four-level demodulator FSK 8, the output of which is connected to the second input of the processing unit 7, to the third input of which a microphone 9 is connected, while the first output of the processing unit 7 is connected through VLF 10 with a loudspeaker 11, and the second output of the processing unit 7 with the input of a four-level FSK 12 modulator, the first output of which is connected to the input of the exhaust gas 13, and the second output is connected to the first input of the VCO 14, while the second input of the VCO 14 is connected to the output of the synthesizer 15, and the first, second and third outputs of the VCO 14 are connected respectively to the mixer 4, to the first input of the synthesizer 15 and to the series-connected direct synthesis synthesizer (SPS) 16 and the filter block 17 so that the first input of the SPS 16 is connected to the third output of the VCO 14 and the first input-output of the ATP 16 is connected to the heel m input-output of the control unit 18, while the output of the filter unit 17 is connected to the input of the PA 19, whose output is connected to the antenna switch 2, while the first, second, third and fourth input-outputs of the control unit 18, having an output connector 20 for communication with a computer, respectively connected to the input-output of the synthesizer demodulator 8, the processing unit 7 and the modulator 12.

Радиостанция работает следующим образом. В режиме приема радиочастотный сигнал с антенны 1 через антенный коммутатор 2 поступает на преселектор 3, который осуществляет предварительную фильтрацию и усиление радиочастотных сигналов, поступающих с антенны 1. Фильтрация в преселекторе может быть выполнена, например, фильтрами на LC элементах или с использованием структур на поверхностно-акустических волнах, а усиление радиочастотных сигналов - распространенными однокаскадными высокочастотными (ВЧ) схемами усиления, например, каскадом на биполярном транзисторе по схеме общий эмиттер. Далее сигнал поступает на смеситель 4, который может быть выполнен, по двойной балансной схеме на диодах Шоттки, где посредством ВЧ сигнала синтезатора частот, состоящего из ГУН 14, микросхемы синтезатора 15 и ОГ 13, и переносится на первую промежуточную частоту (ПЧ). Синтезатор 15 представляет собой типичную микросхему цифрового программируемого синтезатора частот на основе импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), например, цифровой синтезатор ADF4216 компании Analog Devices. ОГ 13 определяет температурную стабильность ВЧ сигнала, подаваемого на смеситель и УМ и представляет собой термокомпенсированный кварцевый генератор, например, серии TS307 компании Jauch. В УПЧ 5 происходит фильтрация радиочастотного спектра сигнала, например, с помощью кварцевых или керамических фильтров ПЧ компании Мигала, и дальнейшее усиление, после чего сигнал поступает на вход микросхемы приемника 6, представляющей собой типичную микросхему АМ/ЧМ приемника, например, TEA5710 компании Philips. Микросхема приемника 6 выполняет функции большей части аналоговой обработки, а именно функции преобразования сигнала с 1-й ПЧ на 2-ю низкочастотную ПЧ, узкополосной фильтрации, амплитудного ограничения (для ЧМ части микросхемы приемника) или стабилизации уровня сигнала с помощью встроенной системы автоматического регулирования уровня сигнала (АРУ) (для АМ части микросхемы приемника), усиления сигнала 2-й ПЧ с последующим его детектированием частотным детектором (для ЧМ), амплитудным детектором (для АМ) или формированием обработанного системой АРУ сигнала на низкой ПЧ (для однополосного сигнала) для блока обработки 7. С выхода микросхемы приемника 6 (после ЧМ детектора) сигнал подается на 4FSK демодулятор 8, который выполняет демодуляцию низкочастотного аналогового сигнала и формирует на выходе битовый поток принятых данных со скоростью, необходимой для выполнения процедур цифровой обработки блоком 8. Демодулятор 8 и блок обработки 7 могут быть выполнены как на специализированных микросхемах, реализующих функции демодуляции сигналов с 4FSK модуляцией и функции цифровой обработки, так и на цифровых сигнальных процессорах (ЦСП) или ПЛИС общего назначения. Блок обработки 7 в режиме приема выполняет такие функции, как депакетирование, дешифрация, декодирование сигнала. При работе в режиме приема речевых сигналов блок обработки 7 выдает восстановленный речевой сигнал через усилитель низких частот 10 на громкоговоритель 11, при работе в режиме обмена данными (телеметрической информацией) блок обработки 7 выдает принятые данные в блок управления 18 с возможностью последующей их трансляции на выходной разъем 20 линии связи с внешней ЭВМ.The radio station operates as follows. In the receiving mode, the radio frequency signal from the antenna 1 through the antenna switch 2 is fed to the preselector 3, which pre-filters and amplifies the radio-frequency signals coming from the antenna 1. Filtering in the preselector can be performed, for example, by filters on LC elements or using structures on the surface -acoustic waves, and amplification of radio-frequency signals by common single-stage high-frequency (HF) amplification schemes, for example, by a cascade on a bipolar transistor according to the general emitt p. Next, the signal is fed to mixer 4, which can be performed according to a double balanced circuit on Schottky diodes, where, using the RF signal of the frequency synthesizer, consisting of VCO 14, synthesizer 15, and OG 13, it is transferred to the first intermediate frequency (IF). Synthesizer 15 is a typical microchip of a digital programmable frequency synthesizer based on a phase-locked-loop phase-locked loop (PLL), for example, the digital synthesizer ADF4216 from Analog Devices. Exhaust gas 13 determines the temperature stability of the RF signal supplied to the mixer and the PA and is a thermally compensated crystal oscillator, for example, the Jauch TS307 series. In the RF amplifier 5, the radio frequency spectrum of the signal is filtered, for example, using Migala's quartz or ceramic IF filters, and further amplified, after which the signal is fed to the input of the receiver 6, which is a typical AM / FM receiver chip, for example, Philips TEA5710. The receiver microcircuit 6 performs the functions of most of the analog processing, namely, the function of converting the signal from the 1st IF to the 2nd low-frequency IF, narrow-band filtering, amplitude limiting (for the FM part of the receiver microcircuit) or stabilizing the signal level using the built-in automatic level control system signal (AGC) (for the AM part of the receiver chip), amplification of the 2nd IF signal with its subsequent detection by a frequency detector (for FM), an amplitude detector (for AM), or the formation of a processed system my AGC of the signal at low IF (for a single-band signal) for processing unit 7. From the output of receiver 6 (after the FM detector), the signal is fed to 4FSK demodulator 8, which demodulates the low-frequency analog signal and generates a bitstream of received data at the output, necessary to perform digital processing procedures by unit 8. Demodulator 8 and processing unit 7 can be performed on specialized microcircuits that implement functions of demodulating signals with 4FSK modulation and digital processing functions and on digital signal processors (DSPs) or general purpose FPGAs. The processing unit 7 in the receiving mode performs functions such as depacketting, decryption, decoding of the signal. When operating in the mode of receiving speech signals, the processing unit 7 provides a restored speech signal through the low-frequency amplifier 10 to the loudspeaker 11, when operating in the mode of exchanging data (telemetric information), the processing unit 7 provides the received data to the control unit 18 with the possibility of their subsequent transmission to the output connector 20 of a communication line with an external computer.

В режиме передачи речи низкочастотный сигнал с микрофона 9 поступает на блок обработки 7, который в режиме передачи выполняет преобразование речевого сигнала в битовую (цифровую) последовательность, его кодирование и сжатие. На блок 7 с блока управления 18 при работе в режиме обмена данными поступает телеметрическая информация, которая также подвергается процедуре помехоустойчивого кодирования. Блок обработки 7 выполняет функции обработки речевого сигнала с микрофона 9 (усиления, сжатия динамического диапазона, оцифровку), шифрации, пакетирования информационной последовательности (телеметрической или речевой) и с необходимой для качественной передачи речевого сигнала в цифровом канале связи скоростью направляет битовый поток на 4FSK модулятор 12 или блок управления 18. В 4FSK модуляторе из битовой последовательности формируются дебиты (символы). Способ реализации модулятора 12 и демодулятора 7 возможен как с применением специализированных микросхем с функцией модуляции сигналов 4FSK, или ЦСП, или ПЛИС общего назначения. В соответствии с типом символа (дебита 00, 01, 10 или 11) в модуляторе 12 формируется постоянное напряжение на время, равное длительности символа, после чего уже сформированный 4FSK сигнал пропускается через фильтр с импульсной характеристикой типа «приподнятый косинус». Далее сглаженный аналоговый сигнал (битовая последовательность с постоянной составляющей, ограниченная по полосе частот «сверху») поступает на модуляционный вход опорного генератора 13 и второй (модуляционный) вход ГУН 14, реализуя, таким образом, так называемую «двухточечную» модуляцию (аналоговую ЧМ модуляцию, при которой диапазон модулирующих частот расширен «вниз» вплоть до постоянной составляющей). Амплитуды аналоговых сигналов на выходах модулятора 12, с целью обеспечения минимального разброса индекса модуляции в широком диапазоне частот и формирования требуемого значения ширины излучаемого радиочастотного спектра в используемой сетке частот, устанавливаются в соответствии со значениями крутизны модуляционных характеристик ОГ 13 и ГУН 14. В режиме передачи ВЧ сигнал с синтезатора частот в составе ГУН 14, микросхемы синтезатора 15 и опорного генератора 13 выполняет функцию опорного (тактового) генератора для синтезатора прямого синтеза 16 (СПС). При передачи сигнала с эффективной цифровой 4FSK модуляцией СПС работает в тональном режиме, а при передаче АМ или ОБП сигналов СПС за счет возможности обеспечить разрешение по частоте менее 1 герца и большой скорости переключения коэффициентов деления сам формирует модулированной колебание на рабочей частоте на основе сигналов управления с блока управления 18. Далее выходной сигнал СПС 16 на рабочей частоте поступает на блок фильтров 17 для увеличения спектральной чистоты выходного сигнала и через УМ 19 и антенный коммутатор 2 на антенну 1. СПС 16 может быть выполнен на микросхеме синтезатора прямого синтеза DDS, например, AD9952 или AD9910 компании Analog Devices; блок фильтров - на LC элементах или с использованием структур на поверхностно-акустических волнах. Блок управления 18 также осуществляет оперативное по соответствующему вход-выходу управление демодулятором 8, модулятором 12, блоком обработки 7 и синтезатора 15. Блок управления 18 может быть выполнен на микроконтроллере общего назначения, например, ATMEGA16 компании Atmel или современном с малым энергопотреблением с DSP ядром контроллере семейства Cortex, например, STM32F4.In the voice transmission mode, the low-frequency signal from the microphone 9 is fed to the processing unit 7, which in the transmission mode performs the conversion of the speech signal into a bit (digital) sequence, its encoding and compression. At block 7, from the control unit 18, when operating in the data exchange mode, telemetric information is received, which is also subjected to a noise-resistant coding procedure. Processing unit 7 performs the functions of processing a speech signal from a microphone 9 (amplification, dynamic range compression, digitization), encryption, packetization of an information sequence (telemetric or speech) and, with the speed necessary for high-quality transmission of a speech signal in a digital communication channel, sends a bit stream to a 4FSK modulator 12 or control unit 18. In a 4FSK modulator, flow rates (symbols) are formed from the bit sequence. The implementation method of the modulator 12 and the demodulator 7 is possible using specialized microcircuits with a function of modulating 4FSK signals, or a DSP, or general FPGA. In accordance with the type of symbol (flow rate 00, 01, 10 or 11), a constant voltage is generated in the modulator 12 for a time equal to the duration of the symbol, after which the already generated 4FSK signal is passed through a filter with an impulse response of the “raised cosine” type. Further, the smoothed analog signal (a bit sequence with a constant component limited by the frequency band “from above”) is fed to the modulation input of the reference generator 13 and the second (modulation) input of the VCO 14, thus realizing the so-called “point-to-point” modulation (analogue FM modulation) at which the range of modulating frequencies is expanded “down” up to a constant component). The amplitudes of the analog signals at the outputs of the modulator 12, in order to ensure the minimum spread of the modulation index in a wide frequency range and generate the required width of the emitted radio frequency spectrum in the used frequency grid, are set in accordance with the steepness of the modulation characteristics of OG 13 and VCO 14. In the RF transmission mode the signal from the frequency synthesizer as part of the VCO 14, the synthesizer chip 15 and the reference generator 13 performs the function of a reference (clock) generator for the direct synthesizer Reza 16 (ATP). When transmitting a signal with effective digital 4FSK modulation, the ATP operates in the tone mode, and when transmitting AM or OBP signals, the ATP due to the ability to provide a frequency resolution of less than 1 hertz and a high switching speed of the division coefficients itself generates a modulated oscillation at the operating frequency based on control signals with control unit 18. Next, the output signal of the ATP 16 at the operating frequency is supplied to the filter unit 17 to increase the spectral purity of the output signal and through the PA 19 and antenna switch 2 to the antenna 1. SP C 16 can be performed on a DDS direct synthesis synthesizer chip, for example, AD9952 or AD9910 from Analog Devices; filter block - on LC elements or using structures on surface acoustic waves. The control unit 18 also controls the demodulator 8, the modulator 12, the processing unit 7 and the synthesizer 15, which is operative in accordance with the corresponding input / output. The control unit 18 can be implemented on a general-purpose microcontroller, for example, Atmel ATMEGA16 or a modern low-power controller with a DSP core controller Cortex family, for example, STM32F4.

Положительный эффект повышение увеличения видов формируемых и обрабатываемых видов модуляции, повышения стабильности спектральных характеристик формируемых колебаний, а также расширение области применимости радиостанции достигается за счет введения в структуру радиостанции синтезатора прямого синтеза DDS для формирования высокочастотных сигналов с традиционными аналоговыми видами модуляции, такими, как однополосная модуляция и телеграф, используемыми для организации радиосвязи в сухопутной подвижной службе связи и в радиостанциях речного и морского ведомств. Дополнительный положительный эффект - синтезатор DDS способен формировать модулированное колебание сразу на рабочей частоте в диапазоне СВ/ПВ/КВ/УКВ диапазонах, исключая дополнительные преобразования частоты и источники колебаний для них. Расширение области применения радиостанции также обеспечивается за счет возможности реализации спектрально и энергетически эффективного цифрового канала связи с 4FSK модуляцией, используемой в современном стандарте связи DPMR.The positive effect of increasing the types of generated and processed types of modulation, increasing the stability of the spectral characteristics of the generated oscillations, as well as expanding the range of applicability of the radio station is achieved by introducing a direct synthesis DDS synthesizer into the structure of the radio station to generate high-frequency signals with traditional analog modulation modes, such as single-band modulation and telegraph used to organize radio communications in the land mobile communication service and in a radio station x river and maritime agencies. An additional positive effect is that the DDS synthesizer is capable of generating modulated oscillation immediately at the operating frequency in the CB / PV / HF / VHF ranges, excluding additional frequency conversions and vibration sources for them. The expansion of the scope of the radio station is also provided due to the possibility of implementing a spectrally and energy-efficient digital communication channel with 4FSK modulation used in the modern communication standard DPMR.

Радиостанция была реализована в соответствии со структурой на фиг. 1. Для реализации цифровой обработки низкочастотных сигналов (канального кодирования-декодирования, модуляции-демодуляции сигналов 4FSK, пакетирования-депакетирования) были использованы цифровые низкочастотные процессоры СМХ7141 и вокодеры СМХ618; блок управления и блок обработки были реализованы на одном контроллере Cortex M4 STM32F405VG. В качестве микросхемы приемника АМ/ЧМ сигналов была использована микросхема TEA5710. Синтезатор прямого синтеза был выполнен на микросхеме DDS AD9910; в качестве опорного сигнала в режиме передачи для микросхемы DDS служил сигнал ГУН с частотой 46,875 МГЦ, он же был сигналом для смесителя в режиме приема для обеспечения значения промежуточной частоты 45 МГц и рабочей частоты на прием 1,875 МГц (ПВ диапазон). Для формирования однополосного и телеграфного сигнала на передачу и обработки на прием было разработано программно обеспечение для DSP ядра STM32F405VG. Формирование высокочастотного колебания с однополосной модуляцией и в режиме телеграфной связи на рабочей частоте 1,875 МГц было выполнено посредством управления коэффициентом деления и амплитудным коэффициентом AD9910; при формировании сигнала с 4FSK модуляцией микросхема DDS AD9910 работала в тональном режиме.The radio station was implemented in accordance with the structure of FIG. 1. For the implementation of digital processing of low-frequency signals (channel coding-decoding, modulation-demodulation of 4FSK signals, packetization-de-packeting) digital low-frequency processors СМХ7141 and vocoders СМХ618 were used; the control unit and the processing unit were implemented on a single Cortex M4 STM32F405VG controller. The TEA5710 chip was used as the AM / FM receiver microcircuit. The direct synthesis synthesizer was performed on a DDS AD9910 chip; The VCO signal with a frequency of 46.875 MHz served as a reference signal in the transmission mode for the DDS chip, it was also a signal for the mixer in the receiving mode to ensure the intermediate frequency of 45 MHz and the working frequency for receiving 1.875 MHz (PV band). To generate a single-band and telegraph signal for transmission and reception processing, software was developed for the DSP core STM32F405VG. The formation of high-frequency oscillations with single-band modulation and in telegraph mode at an operating frequency of 1.875 MHz was performed by controlling the division coefficient and amplitude coefficient AD9910; when generating a signal with 4FSK modulation, the DDS AD9910 chip worked in tone mode.

Claims

Радиостанция, содержащая антенну, приемник, выполненный по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями, состоящий из последовательно соединенных антенного коммутатора, преселектора, смесителя, усилителя первой промежуточной частоты, микросхемы приемника, демодулятора четырехуровневой FSK, выход которого подключен к первому входу блока обработки, ко второму входу которого подключен микрофон, при этом первый выход блока обработки соединен через УНЧ с громкоговорителем, а второй выход блока обработки - с входом модулятора четырехуровневой FSK, первый выход которого подключен к входу опорного генератора (ОГ), а второй выход - к первый входу ГУН, при этом второй вход ГУН соединен с выходом синтезатора, первый выход ГУН - со смесителем, а второй выход ГУН - с первым входом синтезатора, к второму входу которого подключен выход ОГ, при этом первый, второй, третий и четвертый входы-выходы блока управления, имеющего выходной разъем для связи с ЭВМ, подключены соответственно к входам-выходам синтезатора, демодулятора, блока обработки и модулятора, отличающаяся тем, что в радиостанцию введены последовательно соединенные синтезатор прямого синтеза (СПС) и блок фильтров так, что первый вход СПС соединен с третьим выходом ГУН, а второй вход СПС соединен с пятым входом-выходом блока управления, при этом выход блока фильтров соединен со входом усилителя мощности, а также введен второй выход микросхемы приемника, соединенный с третьим входом блока обработки.

A radio station containing an antenna, a receiver made according to a superheterodyne circuit with two transformations, consisting of a series-connected antenna switch, preselector, mixer, amplifier of the first intermediate frequency, receiver microcircuit, four-level FSK demodulator, the output of which is connected to the first input of the processing unit, to the second input which is connected to a microphone, while the first output of the processing unit is connected through the ULF with a loudspeaker, and the second output of the processing unit is connected to the input of the four-way modulator external FSK, the first output of which is connected to the input of the reference generator (OG), and the second output is connected to the first input of the VCO, while the second input of the VCO is connected to the output of the synthesizer, the first output of the VCO is connected to the mixer, and the second output of the VCO is connected to the first input of the synthesizer , the second input of which the exhaust gas output is connected, while the first, second, third and fourth inputs and outputs of the control unit having an output connector for communication with a computer are connected respectively to the inputs and outputs of the synthesizer, demodulator, processing unit and modulator, characterized in what's in the radio station A direct synthesis synthesizer (ATP) and a filter unit are introduced in series so that the first input of the ATP is connected to the third output of the VCO, and the second input of the ATP is connected to the fifth input-output of the control unit, while the output of the filter unit is connected to the input of the power amplifier, and also introduced the second output of the receiver chip connected to the third input of the processing unit.