Симплексно-дуплексный радиотелефонный интерфейс
Телефонный иинтерфейс (т/и) представляет собой устройство , включаемое между телефонной линией и базовой радиостанцией и предоставляющее радиоабоненту возможность набрать телефонный номер , провести разговор с телефонным абонентом (т/а) , ответить на входящий телефонный звонок . Кроме этого интерфейс позволяет в одном из режимов превратить дуплексную базовую станцию в однодиапазонный репитер и организовать таким образом небольшую сеть радиостанций . Интерфейс полностью отвечает требованиям предъявляемым к оконечным абонентским устройствам и адаптирован к отечественным телефонным линиям . Чаще всего в т/и используется три протокола обмена : дуплексный , полудуплексный , симплексный и различные их модификации . В симплексных протоколах организуется обмен с разделением по времени . Преимущество симплексного протокола заключается в том , что можно использовать самые простые ЧМ радиостанции . Однако по удобству использования такие системы значительно уступают дуплексным и полудуплексным . Для симплексной системы требуется портативная станция с DTMF клавиатурой и базовая симплексная станция , подключаемая через интерфейс к телефонной линии . Дальность связи в этом случае определяется применяемыми радиостанциями и высотой антенны базовой станции .
Для организации дуплексной и полудуплексной системы требутся два независимых радиоканала на разных частотах . Базовая станция должна работать в дуплексном режиме в обеих случаях . В качестве носимой можно использовать ЧМ радиостанцию , позволяющую работать на разных частотах приема и передачи . Большинство импортных станций имеют такую возможность . Не представляет сложности и доработка отечественной радиостанции для использования в качестве носимой . В остальном система не отличается от симплексной . По похожей схеме организованы транковые телефонные сети . В этом варианте возможна работа базовой станции в качестве репитера . Режим репитера включается и выключается с клавиатуры носимой станции . Это удобно при проведении различных мероприятий . Система работает в качестве коллективного радиотелефона , а при необходимости любой участник сети переводит базовую станцию в режим репитера , для передачи широковещательных сообщений . При этом телефонная линия остается в дежурном состоянии , при поступлении входящего звонка , вызов транслируется в эфир .
В описываемом телефонном интерфейсе , используется оригинальный симплексный протокол обмена , оптимально сочетающий фиксированное разделение времени и программный алгоритм обработки сигналов , позволяющий устранить недостатки временного разделения . Поддерживается также возможность работы в полудуплексном режиме . Выбрать режим работы можно в любой момент с клавиатуры носимой станции . Доступ к телефонному интерфейсу защищен паролем , изменяемым при необходимости с клавиатуры . Выход на междугороднюю линию можно блокировать . Имеется режим повтора последнего набранного номера . Предусмотрена возможность работы с субтоном (CTSS) стандартной сетки частот , для носимых станций поддерживающих этот режим работы . Для переговоров с базовой станцией , без занятия линии , можно использовать режим CALL , в котором происходит обычный радиообмен между двумя радиостанциями . Схема телефонного интерфейса приведена на Рис.3
.
Особенностью данной схемы является полная оптронная развязка между телефонной линией и радиостанцией . В качестве управляющего контроллера применена м/с АТ89с2051 . На ней реализована программная обработка сигналов телефонной линии . Входящий звонок , сигнал "занято", сигнал вызова , наличие речи телефонного абонента обрабатываются в реальном масштабе времени с высокой точностью . Следующая особенность - отсутствие реле для набора номера . В качестве него используется ключ на транзисторе VT5 . Это существенно увеличивает надежность системы . Декодирование сигналов DTMF осуществляется на специализированной м/с 1008ВЖ18 . Тактирование декодера и контроллера осуществляется от одного кварцевого резонатора 3.5795 Мгц . На м/с DA2.1 - КР1401УД2 выполнен усилитель сигналов телефонной линии , на DA2.2 сигнал дополнительно усиливается и ограничивается до уровня TTL при помощи диода VD4 . DA2.3 и DA2.4 усиливает и ограничивает сигнал с приемника базовой радиостанции . Нагрузкой DA2.3 является светодиод оптопары DA5.1 . C DA2.4 подается ограниченный до уровня TTL сигнал в контроллер для определения сигнала субтона (CTSS) , если установлен такой режим . На на элементах VD10 , VT5 , DA6 , R27 выполнен иммитатор шлейфа телефонной линии . В запертом состоянии VT5 весь узел отключен от линии . Сигнал звонка подается через С17 и R26 . НЧ сигнал подается в схему через R25 и DA4 . Сигнал с приемника в линию подается через усилитель на DA5 , R24 и VT2 . На передней панели корпуса выводятся светодиодные индикаторы : VD2 - "USE" светится когда интерфейс занимает телефонную линию , VD3 - "ON AIR" светится когда включен передатчик базовой радиостанции , VD1 - "BUSY" cветится когда есть несущая или сигнал STSS ( радиоабонент находится в режиме передачи ) . Выходной сигнал SOUND интерфейса используется для вызова базовой станции . Его нужно подать на УНЧ базовой радиостанции или на отдельный УНЧ . Интерфейс выполнен на односторонней печатной плате размерами 60х90 мм (Рис.4) .
Настройка интерфейса заключается в подборке , при необходимости , номиналов R1 - надежное определение сигналов DTMF , R5 - громкость сигнала в носимой радиостанции , R9 - надежное определение сигнала "занято" , R13 - громкость сигнала в телефонной трубке , R18 - надежность определения сигнала CTSS , R26 - надежность определения входящего звонка . Интерфейс имеет два разъема , при помощи которых производится подключение к радиостанции и к телефонной линии . Питание осуществляется от радиостанции или от внешнего источника питания +12...15 в .
Hазначение сигналов разъемов следующее :
SPEAK -выходной сигнал HЧ с динамика или с линейного выхода радиостанции максимум 3в амплитуда ;
CARRIER - выходной сигнал радиостанции +3...+12в при наличии несущей в канале , при отсутствии - 0в ;
PTT - выходной сигнал интерфейса - включение радиостанции на передачу, низкий активный уровень ;
MIC - выходной сигнал интерфейса - нч сигнал на микрофон радиостанции ;
GND - общий провод (корпус) ;
+13.2в - питание интерфейса ,потребление около 20 ма .
LINE - телефонная линия .
Для работы в дуплексном режиме сигналы SPEAK и CARRIER берутся с приемника дуплексной радиостанции или отдельного приемника , сигналы MIC и PTT подаются соответственно на передатчик дуплексной радиостанции или отдельный передатчик .
Для работы в симплексном режиме базовая радиостанция должна обеспечивать отключение сигнала SPEAK и CARRIER при работе на передачу . Если нет , эти условия необходимо выполнить дополнительными средствами .
Интерфейс имеет три основных режима работы - прием вызова от телефонного абонента , дозвон до телефонного абонента и работа в качестве репитера при использовании дуплексной станции. Во всех режимах работы активизация интерфейса производится набором на клавиатуре радиоабонента пароля - последовательности из 3-х цифр . В отечественных радиостанциях при этом необходимо удерживать тангенту передачи .
- Дозвон и проведение разговора при установленном симплексном протоколе обмена осуществляется в такой последовательности :
- набрать пароль ;
- если радиоканал свободен и пароль принят , интерфейс ответит коротким звуковым сигналом ;
- набрать телефонный номер ; длина номера может быть до 25 цифр ; если первый символ номера "#" , происходит повтор последнего набранного номера ; если символ "#" стоит внутри номера (8#0959139973) это вызовет паузу в наборе номера , что необходимо при наборе межгорода ; при наборе номера нужно стараться не делать паузы между набираемыми цифрами больше 5с , иначе это будет воспринято как окончание набора номера ;
- через 5с после набора последней цифры интерфейс начинает набор номера в телефонную линию ;
- после набора номера , в эфир передается процесс дозвона , через определенные интервалы происходит опрос радиоабонента , в это время выдается короткий звуковой сигнал , нужно либо нажав тангенту отвечать , либо продолжать слушать , в этом случае т/и через определенное время прекратит дозвон и вернется в исходное состояние ; если нажать тангенту до того как ответит абонент , произойдет сброс и возврат в исходное состояние . Длительность дозвона можно установить при помощи переменной 4 в команде 6 .
- процесс разговора происходит следующим образом :
телефонному абоненту выделяется промежуток времени , если т/а разговаривает, это время несколько больше и определяется переменной 2 ,если молчит , интервал сокращается и определяется переменной 1 ; затем интерфейс переходит на прием и ждет ответа радиоабонента , время ожидания определяется переменной 3 , если радиоабонент не ответил , продолжается очередной цикл передачи ; длительность разговора определяется переменной 5 ; окончание разговора происходит когда т/а положил трубку и в линии идут короткие гудки либо при нажатии радиоабонентом кнопки "*" .
- Ответ на входящий звонок -
- определив входящий звонок , т/и выдает в эфир вызывной сигнал;
- радиоабонент , прослушав сигнал должен набрать на клавиатуре пароль ;
- телефонный интерфейс переходит в режим разговора , аналогичный вышеописанному : телефонному абоненту выделяется промежуток времени , в это время радиоабонент слушает разговор телефонного абонента , после чего происходит опрос р/а , если р/а не ответил , продолжается очередной цикл передачи ; окончание разговора происходит когда т/а положил трубку и в линии идут короткие гудки или при нажатии радиоабонентом кнопки "*" .
Если установлен полудуплексный режим работы , дозвон и ответ происходят аналогичным образом , за исключением того , что радиоабонент может в любой момент включиться в разговор , не дожидаясь выделенного времени . Субъективно такой режим работы почти не отличается от обычного телефонного разговора . Для работы в симплексном режиме требуется некоторый навык в проведении разговора .
Пароль для работы с интерфейсом состоит из 3-х символов , которые могут принимать значения 0...9 . Блокирование работы по межгороду происходит путем исключения из набора номера первой цифры , если она совпадает с запрещенной цифрой. Для запрета межгорода нужно установить 8. Для разрешения межгорода нужно установить цифру , заведомо не используемую в телефонных номерах в качестве первой цифры .
Установка нового пароля , запрещеного символа и временных параметров производится следующим образом . На клавиатуре нажимается кнопка [*] , затем 3 символа пароля . После этого интерфейс выдаст в эфир 5 коротких звуковых сигналов . В ответ нужно ввести команду и если необходимо параметры . Порядок символов следующий :
"*","ххх","y","z...zzz"
^^^^^^^ от 1-го до 6-ти параметров
^ - команда (0...9)
^^^ - старый пароль
команды :
0 - пароль
"*","ххх","0","4","5","6"
^^^^^^^^^ - новый пароль После инициализации памяти , пароль сбрасывается в исходное состояние , а именно - [#],[#],[#]
1 - межгород
"*","ххх","1","8" -выход на межгород запрещен
2 - симплекс
"*","ххх","2" - включен симплексный режим
3 - полудуплекс
"*","ххх","3" - включен полудуплексный режим
4 - опрос сигн.занято при разговоре
если установить эту команду , то после набора номера в полудуплексном режиме нельзя нажимать тангенту до того как ответит абонент
5 - нет опроса сигн.занято при разговоре (нужно заканчивать разговор вручную нажатием [*])
6 - параметры симплексного протокола
"*","ххх","6","3","8","9","9","7","6"
^ - 6 защита от несущей
^ ------5 кол циклов Rx/Tx разговора
^ ----------4 кол циклов Rx/Tx ожид разговора
^ --------------3 вр ожидания р/а х0.1с
^ ------------------ 2 max время когда т/а говорит х1с
^ ---------------------- 1 max время когда т/а молчит х0.5с
7 - СTSS ON
"*","ххх","7" - CTSS включен
8 - СTSS OFF
"*","ххх","8" - CTSS выключен
9 - режим репитера
"*","ххх","9" - включить режим репитера ; выход из репитера -> "*"
Прием новых параметров интерфейс подтверждает выдачей 5ти коротких звуковых сигналов . Интерфейс имеет энергонезависимую память D2 - 93c46 , в которую помещаются все текущие параметры , режимы , пароль а также последний набранный номер . При пропадании питания эта информация сохраняется . В случае необходимости можно проинициализировать эту память (вернуться к исходным установкам ) . Для этого нужно выключить питание интерфейса , на переносной станции нажать тангенту передачи и кнопку [*] , и в таком положении включить интерфейс , все установки сбрасываются в исходное состояние .
- Pежим интеркома -
В этом режиме можно провести разговор между базовой радиостанцией и станцией радиоабонента без занятия телефонной линии . Со стороны базовой станции вызов производится тональным сигналом самой радиостанции Со стороны радиоабонента для вызова базовой станции нужно нажать кнопку [0] , при этом в телефонном интерфейсе активизируется сигнал CALL . По окончании этого сигнала в эфир передается короткий сигнал подтверждения , после чего происходит обычный радиообмен между двумя радиостанциями .
Совместно с данным т/и можно использовать комплект из двух любых , достаточно простых симплексных ЧМ радиостанций . Базовая станция может состоять из отдельных приемника и передатчика . Хорошо работает в качестве базовой комплект приемника и передатчика радиостанции ТРАНСПОРТ . Нужно отметить , что во многих отечественных радиостанциях применяются входные цепи приемника на спиральных резонаторах , имеющих высокую добротность . Это позволяет без больших затрат переделать симплексную станцию в дуплексную , хотя и с некоторыми оговорками . Для полудуплексного режима приемник и передатчик должны иметь разнос частот не менее 600 кгц . Для предотвращения забития приемника мощным сигналом передатчика нужно выполнить хорошую экранировку обеих блоков . Приемник и передатчик должны работать на разные антенны , разнесенные на расстояние около 20 м . У радиоабонента станция должна иметь DTMF клавиатуру . При ее отсутствии можно использовать промышленный или самодельный бипер . Проще всего бипер изготовить на базе м/с DTMF кодера , используемых в телефонах с тональным набором . На Рис.5
приведен пример схемы с использованием DTMF кодера HM9102D . Схема сохраняет работоспособность при питании от 2.5 до 9 вольт .