Приемопередатчики телекоммуникационной аппаратуры

Любая телекоммуникационная аппаратура содержит в своем составе приемопередатчики. Это сотовые телефоны, системы космической связи, радиорелейные, кабельные или оптические линии связи. Как частный случай, телекоммуникационное устройство может состоять только из приемника (радиовещательный приемник или устройство оповещения) или передатчика (телевизионный передатчик или устройство) сбора информации.

В простейшем случае приемопередатчик может состоять из механического объединения приемника и передатчика в одной конструкции. Этот вариант приведен на рисунке 1.

Схема приемопередатчика
Рисунок 1. Структурная схема приемопередатчика

Такой вариант построения радиоканала применяется на коротковолновых линиях связи. Однако сложность заключается в том, что антенны не должны влиять друг на друга. Это достигается пространственным разнесением антенн на расстояние в десятки километров. Этой меры недостаточно, поэтому антенны должны быть направленными с минимумом диаграммы направленности в сторону передатчика для приемной антенны и с минимумом диаграммы направленности передающей антенны в сторону приемника.

Во всех других видах телекоммуникационной аппаратуры подобное решение невозможно. На ограниченном пространстве можно разместить только одну антенну. Поэтому приходится применять другие решения для развязки приемного и передающего каналов. Наиболее известные из них — это применение дуплексного фильтра и применение антенного коммутатора. Структурная схема приемопередатчика с антенным коммутатором приведена на рисунке 2.

Схема приемопередатчика с антенным коммутатором
Рисунок 2. Структурная схема симплексного приемопередатчика

Антенный коммутатор позволяет отключить вход приемника, когда к антенне подключен передатчик. Таким образом, в данной системе радиосвязи невозможно одновременно говорить и слушать. Для перевода радиостанции в режим передачи нужно нажать на особую кнопку — тангенту. Радиоканал, в котором проводится подобный обмен голосовыми сообщениями называется симплексным, а радиостанции — симплексными приемопередатчиками. Мобильные симплексные радиостанции часто называют рациями.

Следует заметить, что в 90-е годы XX века появились системы радиосвязи, где в одном радиоканала (на одной несущей частоте) стала возможной передача речевой и дискретной информации сразу в двух направлениях. Такой канал называется дуплексным. При этом антенный коммутатор переключается из режима передачи в режим приема с большой скоростью. При этом время слота передачи или приема составляет около 20 мс.

Более известным вариантом реализации дуплексного радиоканала является использование двух частот: одну для передачи, другую для приема голосового сообщения. Разделение частотных каналов с выхода антенны (или фидера) осуществляется дуплексерным фильтром, его чаще называют дуплексером. Упрощенная схема дуплексного приемопередатчика приведена на рисунке 3.

Схема приемопередатчика с дуплексером
Рисунок 3. Структурная схема дуплексного приемопередатчика

Учитывая, что на высоких частотах очень сложно реализовать узкополосные фильтры, разнос частот приема и передачи в дуплексных каналах делают значительным (от 10 до 40 МГц). Только в этом случае размеры дуплексеров будут приемлемыми. По этой же причине в сложных системах связи на входе дуплексоров часто размещают сразу несколько приемников и передатчиков, как это показано на рисунке 4.

Схема базовой станции системы связи
Рисунок 4. Структурная схема базовой станции сотовой связи

В схеме, приведенной на рисунке 4, сигналы с выходов передатчиков объединяются при помощи комбайнеров. Они позволяют избежать негативного влияния передатчиков друг на друга. Точно так же сигнал с выхода дуплексера распределяется на входы приемников при помощи сплиттера.

Еще одним распространенным вариантом приемопередатчиков является многодиапазонный приемопередатчик. Такой вид приемопередатчиков применяется в сотовых телефонах. Его упрощенная схема приведена на рисунке 5.

Схема двухдиапазонного приемопередатчика
Рисунок 5. Структурная схема сотового телефона

В данной схеме влияние каналов друг на друга устраняется диплексером. Диплексер представляет собой набор полосовых фильтров, настроенных на соответствующий частотный диапазон.

Как видно из приведенного далеко не полного списка примеров, требования к узлам телекоммуникационных устройств существенно различаются в зависимости от места в системе связи. Это означает, что схемотехнические решения для каждого конкретного случая будут сильно различаться. В ряде случаев применяются цифровые узлы, в других аналоговые решения будут более эффективными или экономически оправданными.

Дата последнего обновления файла 19.07.2018

Литература:

  1. Леонид Ридико "DDS: прямой цифровой синтез частоты" "Компоненты и технологии" № 7 2001
  2. Кронин Брэндан (Brendan Cronin) "Простое и эффективное формирование сигналов при помощи синтезаторов прямого цифрового синтеза частот" "Беспроводные технологии" № 1 2012
  3. Digital Synthesis "Analog Devices" URL:http://www.analog.com

Вместе со статьёй "Приемопередатчики телекоммуникационной аппаратуры" читают:

Схемы прямого цифрового синтеза DDS
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/dsp/dds/

Схемы преобразования частоты вверх DUC (цифровые радиотракты передатчиков)
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/dsp/ddc/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 70 научных и научно-методических работ, в том числе 16 книг.

Рейтинг@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100