Как работает беспроводной телефон, схема электрическая функциональная?

Беспроводной телефон — это объединенные в одном устройстве радиостанция и электронный телефон. Такое сочетание позволяет пользоваться телефонным аппаратом на довольно значительном расстоянии от линейной розетки, в которую он включен, не используя длинный провод, который  путается под ногами.

Беспроводной телефонный аппарат конструктивно представляет собой два отдельных устройства, условно можно называть переносным блоком (ПБ) и стационарным блоком (ВБ). Связь между двумя блоками осуществляется по радиоканалу с амплитудной (AM) или частотной (ЧМ) модуляцией.

%d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9

Рисунок 1 — беспроводной телефонный аппарат. Вид общий.

Источником питания для СБ служит обычная электрическая сеть. В его состав входит также зарядное устройство для аккумуляторов, встроенных в ПБ.
Для того, чтобы беспроводной телефон мог работать в дуплексном режиме (то есть, чтобы по нему можно было говорить и слушать одновременно), прием и передача ведутся на двух разных частотах. Сигналы от стационарного к переносного блока передаются на одной частоте, а от ПБ к СБ — на другой. Две частоты должны быть подобраны очень тщательно, чтобы гарантировать отсутствие взаимных помех между переданным и принятым сигналами. В старых моделях беспроводных телефонов используется единственная пара частот. В некоторых ситуациях у них возникают помехи от мощных радио- и телевизионных передатчиков или расположенных вблизи других телефонов.

Таблица 1 — Частотные каналы связи беспроводных телефонов

Канал Частота ПБ,

МГц

Частота СБ,

МГц

1 49,670 46,610
2 49,845 46,630
3 49,860 46,670
4 49,770 46,710
5 49,875 46,730
6 49,830 46,770
7 49,890 46,830
8 49,930 46,870
9 49,990 46,930
10 49,970 46,970

В современных беспроводных телефонах можно выбирать частоты передатчиков, отстраняясь от внешних помех и не мешая другим электронным устройствам. В большинстве случаев удается подобрать канал связи защищен от местных препятствий.

Радиосигналы содержат: 1) несущую (синусоидальный сигнал с высокой частотой, например, 49,670 МГц) 2) спектральные компоненты языка (до ± 4 кГц от несущей); 3) сигналы управления, которые координируют совместную работу СБ и переносного блока-трубки в отличие от замыкания контактов классического ТА после поднятия трубки.

Недостатки беспроводных ТА: несовершенные источники питания, ограниченный радиус действия, препятствия и затухания радиосигналов, конфиденциальность переговоров.

Сигналы, передаваемые ПБ, принимаются антенной стационарного блока и поступают на усилитель радиочастоты (УРЧ), который настроен на усиление частоты переносного блока.

%d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9

Рисунок 2 — Стационарный блок (СБ). Схема электрическая функциональная. УРЧ — усилитель радиочастоты. ПЗЧ — усилитель звуковой частоты. ФЛС — формирователь логических сигналов. МП — микропроцессор. ЗП — запоминающее устройство.

В беспроводном телефоне, при нажатии кнопки «Разговор» на ПБ, к стационарному блока ссылается соответствующий управляющий сигнал, приняв который, микропроцессор СБ производит команду включения реле захвата линии, контакты которого в этом случае эквивалентны поднятию трубки. После включения реле захвата СБ начинает передавать на ПБ сигнал готовности от местной телефонной станции, и его можно услышать в трубке.

Сигнал радиочастоты (РЧ) поступает на один из входов смесителя, в котором он смешивается (умножается) с сигналом гетеродина. В выходном сигнале смесителя полезен только сигнал с частотой, равной разности между частотами РЧ сигнала и гетеродина, т.е. сигнал промежуточной частоты (ПЧ). Конечно ПЧ лежит в диапазоне от 1 до 10 МГц. ПЧ сигнал усиливается и детектируется. Управляющие импульсы через формирователь логических сигналов поступают на МП (в схему управления), а речевые сигналы проходят через усилитель звуковой частоты и подаются на ИС разговорной схемы для передачи их в телефонную линию.

Речевые сигналы с телефонной линии, прошедшие через ИС разговорной схемы, поступают на усилитель звуковой частоты ПЗЧ. Усиленный речевой сигнал (вместе с управляющими сигналами) поступает на вход генератора несущей частоты, где и осуществляется модуляция радиосигнала.

Схема управления координирует работу всех узлов беспроводного телефона. Микропроцессор МП координирует процессы передачи и приема, формирует управляющие сигналы. Вместе с МП могут использоваться одна или несколько ИС памяти для хранения постоянных программных инструкций и данных.

Переносной блок (ПБ) содержит те же основные группы функциональных узлов и стационарный: приемник, передатчик и схему управления (МП). В большинстве ПБ устанавливается клавиатура, подключаемая непосредственно к МП. При наборе номера МП вырабатывает управляющие сигналы, которые передаются на СБ, превратятся в соответствующие сигналы и поступают в телефонную линию.

%d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9

Рисунок 3 — Переносной блок (ПБ). Схема электрическая функциональная. BF — громкоговоритель. BM — микрофон. ПDTMF — усилитель тонального набора номера.

Сигнал, принятый антенной ПБ, подается на усилитель РЧ, что усиливает слабый радиосигнал, передаваемый стационарным блоком. Предположим, что в ПБ несущая частота передатчика равна 49,970 МГц, а частота приема — 46,970 МГц. Несмотря на то, что сигнал с частотой 49,970 МГц поступает в антенну, на вход первого каскада усилителя РЧ он не попадает, поскольку многократно ослабляется входным фильтром приемника. В то же время, принятый антенной ПБ сигнал с частотой 46,970 МГц, проходит через этот фильтр с минимальным ослаблением и превратится следующими каскадами приемника. Таким образом, одновременно происходят и передача, и прием сигналов. Отличие ПБ СБ заключается в том, что детектируемого речевой сигнал поступает не на разговорную схему, а на телефонный капсюль.

Быстрое развитие цифровой электроники начинает сказываться и на конструкциях ТА. Сначала осуществляется преобразование аналоговых речевых сигналов в цифровую форму при высокой частоте дискретизации в диапазоне от 5 до 8 кГц, а затем эти данные записываются в запоминающее устройство. Частота выборок определяется верхней границей спектра речевого сигнала и должна как минимум в два раза превышать ее. При воспроизведении информация извлекается из памяти и преобразуется обратно в соответствующую аналоговую напряжение при той же самой частоте дискретизации. Преобразование производится под управлением МП, который обрабатывает и пересылает данные, вырабатываемые АЦП, в соответствующий элемент памяти. После фильтрации полученный аналоговый сигнал, воспроизводит голос, поступает на разговорную схему для передачи по линии или в громкоговоритель.

В цифровом автоответчике узлы, связанные с лентопротяжным механизмом (электродвигатель со схемой управления, датчики движения ленты, электромагниты, блоки головок и др.), В схеме отсутствуют — в ней используются только интегральные схемы. Это означает, что в устройстве нет подвижных частей. Поэтому для таких автоответчиков характерны меньшие размеры, вес и большая надежность, которые недостижимы для устройств с лентопротяжным механизмом.

%d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9

Рисунок 4 — Цифровое преобразование и аналоговое воспроизведение речевого сигнала.

Первым этапом преобразования речи в цифровую форму является преобразование акустической энергии в электрическую. При записи достопримечательности это осуществляется микрофоном. Если речевой сигнал приходит с линии, то он уже существует в электронном виде. Аналоговый электрический сигнал должен быть усилен до уровня, необходимого для преобразования. Обычно это делается с помощью простой схемы на операционном усилителе.

Чтобы уменьшить объем памяти, необходимой для записи сообщений, в схеме используется специализированный процессор, способный «сжимать» данные. При записи речевого сигнала цифровые коды обрабатывается по специальному алгоритму, после чего из большого количества данных остается только та их часть, которая необходима для сохранения полной информации о начальном сигнал. При воспроизведении данные обрабатываются по обратному алгоритму, и та часть информации, которая была исключена при записи, восстанавливается. Речь идет о так называемом дельта — кодирование, при котором в память записываются не одни мгновенные значения выборок аналогового сигнала (после аналого-цифрового преобразования), а разницы между текущим и предшествующим значениям. Таким образом, в памяти сохраняется цифровая копия не самого сигнала, а его производной, что позволяет уменьшить емкость ОЗУ в десятки раз. При восстановлении сигнала осуществляется его цифровая интеграция.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

CAPTCHA image
*