5.7.4. Приемник многочастотного селективного вызова

Устройство, принципиальная схема которого приведена на рисунке 5.17, может найти применение в системах телесигнализации, телеуп­равления и оперативной связи как малогабаритное декодирующее устройство и приемник полезной информации. Устройства аналогич­ного назначения применяются в системах связи с большим количест­вом абонентов.

Количество вызываемых абонентов дополнительно увеличивается за счет использования комбинаций, отличающихся лишь порядком следования частот. При этом число абонентов равно числу размещений из К частот по М:

, (5.65)

где М – количество частот в кодовой комбинации (равное количест­ву декодирующих каскадов приемника), К – общее число вызываемых частот.

В качестве прототипа рассматриваемого приемника были выбраны портативные приемники системы «Связь» и TELEFUNKEN. Наиболее существенными недостатками упомянутых при­емников являются: сложность схемы, возможность подслушивания информации, низкая надежность (вследствие наличия в устройствах умножителей добротности, генератора вызова, механического перек­лючателя и электролитических конденсаторов). Так как в приемниках использован двухчастотный вызов, то при 10 вызывных частотах, согласно выражению (5.65), число абонентов не может превысить 90.

Применение ПТ в комбинированном режиме позволило упростить схему приемника, увеличить число абонентов в системе связи (или при том же числе абонентов сократить число вызывных частот), исключить возможность подслушивания информации и повысить надеж­ность устройства.

Рассмотрим принцип действия разработанного приемника многочастотного селективного вызова. Последовательность вызывных час­тот f₁, f₂, f₃ и сигнал полезной информации  с блока вы­деления сигналов поступает на вход первого селективного каскада, собранного на транзисторе VT₁ и имеющего две нагрузки: контур L₂С_1, настроенный на частоту f₁, и резистор R₃ в эмиттерной цепи, используемый для подачи сигналов всем последующим управляе­мым каскадам. Транзистор VT₁ находится в рабочем состоянии за счет смещения, обеспечиваемого резисторами R₁, R₂, R₃. Напряжение частоты f₁ с амплитудой, превышающей напряжение отсечки и контактную разность потенциалов p-n-перехода VТ₂, выделяется конту­ром L₂С₁ и через резистор R₄ и конденсатор C₂ прикладывает­ся к участку затвор-исток транзистора VТ₂.

При этом, как только напряжение на контуре L₂С₁ превысит контактную разность по­тенциалов VТ₂, отпирается p-n-переход последнего и происходит быстрый заряд конденсатора С₂ с постоянной времени, в основном определяемой элементами C₂ и R₄. Постоянная времени цепи заря­да выбирается из компромиссных условий:

а) управляющий каскад должен срабатывать от кратковременной посылки частоты f₁;

б) управляющий каскад не должен срабатывать от действия импульсных помех на входе транзистора VТ₂.

По окончании посылки частоты f_1, конденсатор С₂ заряжен до амплитудного значения напряжения на контуре L₂С₁ и VТ₂ оказы­вается запертым этим напряжением. При этом, сопротивление канала VТ₂ велико, и через резистор R₆ на транзистор VТ_З второго селек­тивного каскада подается нормальное смещение. В исходном состоя­нии VТ_З (как и все последующие управляемые каскады) заперт, так как напряжение между его эмиттером и базой значительно меньше контактной разности потенциалов p-n-перехода упомянутого транзис­тора.

Работоспособность второго селективного каскада может быть обеспечена в течение длительного времени, определяемого временем разряда конденсатора С₂, так как разряд последнего происходит че­рез очень большое сопротивление затвор-исток запертого p-n-пере­хода транзистора VТ₂. В рассматриваемом случае необходимости в большой выдержке времени нет, вследствие того, что интервал вре­мени между посылками вызывных частот невелик, поэтому между затвором и истоком VТ₂ подключен резистор R₅, с сопротивлением на несколько порядков меньшим сопротивления запертого p-n-перехода затвор-исток. При этом постоянная времени цепи разряда практически определяется элементами С₂ и R₅, и влиянием па­раметров VТ₂ на нее можно пренебречь. Время нахождения транзис­тора VТ_З в рабочем состоянии должно быть достаточным для срабаты­вания следующего управляющего каскада на транзисторе VТ₄; после разряда конденсатора С₂ сопротивление канала ПТ VТ₂ становится минимальным, и транзистор VТ_З запирается.

Срабатывание управляющего каскада, собранного на транзис­торе VТ₄ происходит, если во время работоспособности транзистора VТ_З на его вход поступает напряжение второй вызывной частоты f₂. По окончании прохождения посылки частоты f₂ транзисторVТ₄ оказывается запертым напряжением на конденсаторе С₅ и посредст­вом резистора R₉ обеспечивается работоспособность селективного каскада на транзисторе VТ₅. При поступлении на вход транзистора Т₅ напряжения частоты f₂, оно выделяется в его выходной цепи на контуре L₆C₇. По окончании прохождения посылки частоты ПТ, VТ₆ оказывается запертым напряжением на конденсаторе С₈. Постоянная времени разряда конденсатора С_8, определяемая емкостью конденсатора С₈ и сопротивлением резистора R_11, и выбирается такой, чтобы поддерживать работоспособность оконечного каскада в режиме приема полезной информации . По окончании этого времени, оконечный каскад запирается, так как напряжение между затвором и истоком транзистора VТ₇ меньше напряжения отсечки. При этом информация, поступающая на его вход, не усиливается и, следовательно, не принимается. В случае если время приема инфор­мации существенно меньше времени нахождения оконечного каскада в рабочем состоянии, последний может быть выключен закорачива­нием конденсатора С₈. В отличие от известных приемников селективного вызова, у которых абонент может сам производить переклю­чение, в режим приема полезной информации адресованной другому абоненту, в разработанном приемнике осуществляется автоматичес­кое включение оконечного каскада. При этом отпадает необходимость в механическом переключателе и генераторе вызова. Сигнал звуко­вой частоты, предупреждающий абонента о вызове, принимается абонентом таким же образом, как и сигналы любой другой полезной информации .

В виду того, что управляющие каскады на ПТ имеют высокое входное сопротивление, в приемнике удается реализовать высокое значение добротности LС-контуров селективных каскадов и отказаться от применения умножителей добротности, используемых в прототипах, требующих тщательной настройки и склонных к самовоз­буждению.

При использовании разработанного приемника, число абонентов в системе связи может быть легко увеличено до любого требуемого количества без существенного усложнения его схемы. Для этого требуется лишь увеличить число однотипных каскадов, выделенных на рисунке 5.17 штрихпунктирной линией. Изображенный на рисунке 5.17 приемник в трехчастотном варианте проще двухчастотных приемни­ков «Связь» и «TELEFUNKEN», что позволяет либо уве­личить количество абонентов системы связи в 8 раз, либо сокра­тить число вызывных частот с 10 до 6. Устройство не содержит электролитических конденсаторов и может быть выполнено в виде миниатюрного блока.

Технические данные разработанного устройства:

- число абонентов, при использовании 10 частот вызова  720;

- длительность посылки вызова 1 сек;

- время работы оконечного каскада  5 мин;

- выходная мощность в режиме приема полезной информации 2 мВт;

- полоса частот полезной информации 300 – 3400 Гц;

- частоты вызова f₁ = 5 кГц;

f₂ = 4,5 кГц;

f₃ = 5,5 кГц.

Описанное устройство может найти применение в аппаратуре дистанционного управления. С этой целью изменяется схема оконечного каскада, где в качестве нагрузки используется реле.

Применение ПТ позволило существенно упростить схему приемника многочастотного селективного вызова, повысить его надежность и увеличить число абонентов в системе связи.

Автоматическое переключение приемника в режиме приема полезной информации достигнутое благодаря использованию ПТ в управляющих каскадах, исключает возможность прослушивания информации.