Мобильное радио - Mobile radio

Эта статья про профессиональное оборудование. Для мобильных радиостанций, используемых в любительское радио, видеть радиолюбительская мобильная эксплуатация.
Национальная гвардия с мобильной радиостанцией (1922)
Мобильное радио на борту дирижабль

Мобильное радио или же мобильные относятся к системам и устройствам беспроводной связи, основанным на радиочастотах (обычно УВЧ или же УКВ частоты), и где канал связи подвижен с любого конца. Существуют различные мнения о том, что представляет собой мобильное оборудование. Для целей лицензирования в США мобильные телефоны могут включать ручной, (иногда называют портативный), оборудование. Устаревший термин радиотелефон.[а][1][2][3]

Продавец или мастерская по ремонту радиоприемников поймет слово мобильный значить установленный на транспортном средстве: передатчик-приемник (трансивер), используемый для радиосвязи с транспортного средства. Мобильные радиостанции устанавливаются на автомобиль, как правило, так, чтобы микрофон и панель управления были доступны для водителя. В США такое устройство обычно питается от 12-вольтовой электрической системы главного транспортного средства.

Некоторые мобильные радиостанции устанавливаются на самолетах (авиационный мобильный), на корабле (морской мобильный), на мотоциклах или железнодорожных локомотивах. Мощность может различаться в зависимости от платформы. Например, мобильная радиостанция, установленная в локомотиве, потребляет 72 или 30 вольт постоянного тока. Большое судно с питанием 117 В переменного тока может иметь базовая станция установлен на мостике корабля.

Номенклатура: двусторонняя связь по сравнению с телефоном

Различие между радиотелефоны и двустороннее радио становится нечетким по мере слияния двух технологий. Магистраль или инфраструктура, поддерживающая систему, определяет, какая категория или таксономия применяется. Параллельно этой концепции происходит конвергенция компьютеров и телефонов.

Радиотелефоны являются полнодуплексными (одновременный разговор и прослушивание), с коммутацией каналов и в основном общаются с телефонами, подключенными к телефонная сеть общего пользования. Соединение устанавливается на основе набора номера пользователя. Соединение разрывается, когда конец кнопка нажата. Они работают в инфраструктуре на основе телефонии, такой как AMPS или же GSM.

Двустороннее радио в первую очередь отправлять инструмент, предназначенный для связи в симплексном или полудуплексном режимах с использованием push-to-talk и в первую очередь предназначенный для связи с другими радиостанциями, а не с телефонами. Эти системы работают в инфраструктуре на основе push-to-talk, такой как Nextel iDEN, Специализированная мобильная радиосвязь (СМР), MPT-1327, Усовершенствованная специализированная мобильная радиосвязь (ESMR) или обычные системы двусторонней связи. Некоторые современные системы двусторонней радиосвязи могут иметь полнодуплексную телефонную связь.

История

Первыми пользователями мобильного радиооборудования были транспорт и правительство. Эти системы использовали одностороннюю вещание вместо двухстороннего разговора. Железные дороги используется среднечастотный диапазон (MF ) связь (аналогично диапазону вещания AM) для повышения безопасности. Вместо того, чтобы болтаться локомотив такси и получение заказов на поезд, проезжая мимо станции, стало возможным голосовое общение с движущимися поездами. Радио связывало камбуз с кабиной локомотива. Ранние полицейские радиосистемы изначально были односторонними, используя частоты MF выше диапазона AM-вещания (1,7 МГц ). Некоторые ранние системы отвечали на отправку по каналу 30-50 МГц (называемый крестовина ).

Использовались ранние мобильные радиостанции амплитудная модуляция (AM) для передачи разведданных по каналу связи. Со временем проблемы с источниками электрического шума показали, что частотная модуляция (FM) превосходил его по способности справляться с возгоранием транспортных средств и шумом линии электропередачи. Частотный диапазон, используемый в большинстве ранних систем радиосвязи, 25–50 МГц (УКВ «нижняя полоса»), особенно подвержен проблеме электрических шумов. Это плюс потребность в большем количестве каналов привело к возможному расширению двусторонней радиосвязи в «верхний диапазон» ОВЧ (150–174 МГц) и УВЧ (450–470 МГц). С тех пор диапазон УВЧ снова был расширен.

Одной из основных проблем в ранней мобильной радиотехнологии была проблема преобразования шести или двенадцати вольт источника питания транспортного средства в высокое напряжение, необходимое для работы электронных ламп в радио. Ранние ламповые радиоприемники использовали динамоторы - по сути, двигатель на шесть или двенадцать вольт, который вращал генератор, чтобы обеспечить высокое напряжение, необходимое для электронных ламп. Некоторые ранние мобильные радиоприемники были размером с чемодан или имели отдельные коробки для передатчика и приемника. Шло время, технология блоков питания эволюционировала, чтобы использовать первые электромеханические вибраторы, затем твердотельные источники питания для обеспечения высокого напряжения для электронных ламп. Эти схемы, называемые "инверторы ", изменил 6 или 12 В постоянный ток (DC) в переменный ток (AC), который можно пропустить через трансформатор для получения высокого напряжения. Затем источник питания выпрямил это высокое напряжение, чтобы создать постоянное высокое напряжение, необходимое для вакуумных ламп (называемое клапаны на британском английском). Источники питания, необходимые для питания ламповых радиоприемников, привели к общей особенности мобильных радиостанций лампового типа: их большой вес из-за утюг -основной трансформаторы в блоках питания. Эти высоковольтные источники питания были неэффективными, а нити вакуумных ламп увеличивали потребности в электроэнергии, нагружая электрические системы транспортных средств. Иногда требовалось обновление генератора или генератора переменного тока для поддержки тока, необходимого для лампового мобильного радио.

Примеры мобильных радиостанций США 1950-1960-х годов без транзисторы:

  • Motorola FMTRU-140D (с динамометрическим приводом)
  • Motorola Twin-V, названный в честь своего «универсального» источника питания на 6 или 12 Вольт.
  • General Electric Progress Line (ранние модели без блока питания "T-Power")
  • Kaar Engineering Model 501

Оборудование разных производителей из США имело схожие характеристики. Частично это было продиктовано Федеральная комиссия связи (FCC) нормативно-правовые акты. Требование запретить посторонним лицам использовать радиопередатчик означало, что многие радиоприемники были подключены таким образом, что они не могли передавать, если не было включено зажигание автомобиля. Лица без ключа от автомобиля не могут передавать. Оборудование должно было быть "одобренным типом" или технически одобренным FCC, прежде чем оно могло быть выставлено на продажу. Для того, чтобы быть принятым типом, радиостанция должна была быть оснащена световым индикатором, обычно зеленым или желтым, который показывал, что питание подано и радиостанция готова к передаче. Радиоприемники также должны были иметь лампу (обычно красную), указывающую, когда передатчик включен. Эти черты сохраняются в дизайне современных радиоприемников.

Ранние ламповые радиоприемники работали с разносом каналов 50 кГц с девиацией модуляции ± 15 кГц. Это означало, что количество радиоканалов, которые могли быть размещены в доступном радиочастотном спектре, было ограничено определенным количеством, продиктованным полосой пропускания сигнала на каждом канале.

В начале 1970-х годов требование Департамента лесного хозяйства Калифорнии к шестичастотной передаче, трехчастотному приему, сканированию и пятичастотному импульсному кодеру было необычным, что привело к созданию этой мобильной радиостанции, изготовленной на заказ.

Твердотельная электроника оборудование появилось в 1960-х годах с более эффективной схемой и меньшими размерами. Металл – оксид – полупроводник (MOS) крупномасштабная интеграция (LSI) предоставила практическое и экономичное решение для радиотехники и использовалась в мобильных радиосистемах к началу 1970-х годов.[4] Разнос каналов сузился до 20–30 кГц, а девиация модуляции упала до ± 5 кГц. Это было сделано для обеспечения большей доступности радиочастотного спектра для быстро растущей национальной группы пользователей двусторонней радиосвязи. К середине 1970-х ламповые усилители мощности передатчиков были заменены на мощные транзисторы. С 1960-х по 1980-е годы пользователи крупных систем со специальными требованиями часто имели радиостанции, изготовленные по индивидуальному заказу, разработанные для их уникальных систем. Системы с несколькимиCTCSS тоновые кодеры и более двух каналов были необычными. Производители мобильных радиостанций создали индивидуальное оборудование для крупных радиопарков, таких как Калифорнийский департамент лесного хозяйства и Калифорнийский дорожный патруль.

Примеры гибридных частично твердотельных мобильных радиостанций США:

  • Motorola Motrac
  • Motorola MJ Автомобильный телефон IMTS (1963)
  • General Electric Транзисторная линия прогресса
  • General Electric МАСТР Профессиональный и МАСТР Исполнительный
  • RCA Super Carfone

Сегодня

Индивидуальный дизайн для конкретного клиента ушел в прошлое. Современное мобильное радиооборудование «многофункционально». Мобильное радио может иметь 100 или более каналов, управляться микропроцессором и иметь встроенные опции, такие как ID объекта. Для программирования функций и каналов мобильного радио обычно требуются компьютер и программное обеспечение. Меню опций могут иметь несколько уровней глубины и предлагать сложный набор возможностей. Некоторые мобильные радиостанции имеют буквенно-цифровые дисплеи, которые переводят номера каналов (F1, F2) во фразу, более значимую для пользователя, например «База Провиденс», «База Бостон» и т. Д. В настоящее время радиостанции имеют множество функций, исключающих необходимость индивидуального дизайна.

Примеры мобильных радиостанций США с микропроцессорным управлением:

  • Motorola Astro Digital Spectra W9
  • Kenwood ТК-690
  • PositionPTT мобильный-радио-M94G

Поскольку использование мобильного радиооборудования практически резко возросло, разнесение каналов пришлось снова сузить до 12,5–15 кГц с уменьшением девиации модуляции до ± 2,5 килогерц. Чтобы поместиться в более компактные и экономичные автомобили, современные радиоприемники стремятся к радикально меньшим размерам, чем их предки лампового типа.
Традиционную аналоговую радиосвязь превзошли возможности цифровой голосовой радиосвязи, которые обеспечивают большую четкость передачи, включают такие функции безопасности, как шифрование, и, в пределах сети, позволяют передавать данные в низкополосном диапазоне, например, для передачи простых текстовых или графических сообщений. (Примеры: Проект 25 (APCO-25), Наземное транковое радио (TETRA ), DMR.)

Подробности

Коммерческие и профессиональные мобильные радиостанции часто приобретаются у поставщика оборудования или дилера, сотрудники которого устанавливают оборудование на автомобили пользователя. Пользователи большого парка могут покупать радиостанции напрямую у производителя оборудования и даже могут нанимать собственный технический персонал для установки и обслуживания.

Современная мобильная радиостанция состоит из радиоприемника, размещенного в единой коробке, и микрофона с кнопкой разговора. Каждая установка также будет иметь установленную на транспортном средстве антенну, соединенную с трансивером коаксиальным кабелем. Некоторые модели могут иметь внешний отдельный динамик, который можно расположить и ориентировать лицом к водителю, чтобы уменьшить окружающий дорожный шум во время движения. Установщику необходимо разместить это оборудование таким образом, чтобы оно не мешало работе солнечной крыши автомобиля, электронной системы управления двигателем, компьютера устойчивости автомобиля или подушек безопасности.

Мобильные радиостанции, установленные на мотоциклах, подвержены сильной вибрации и погодным условиям. Профессиональное оборудование, предназначенное для использования на мотоциклах, устойчиво к погодным условиям и вибрации. Системы крепления амортизаторов используются для уменьшения воздействия на радиостанцию ​​вибрации, вызываемой модальной или резонансной тряской мотоцикла.

В некоторых мобильных радиостанциях используются микрофоны или гарнитуры с шумоподавлением. На скорости более 100 миль в час окружающая дорога и шум ветра могут затруднить понимание радиосвязи. Например, Калифорнийский дорожный патруль мобильные радиостанции оснащены шумоподавляющими микрофонами, которые уменьшают дорожное и сирена шум слышен диспетчер. Наиболее пожарные машины в радиоприемниках тяжелого оборудования используются гарнитуры с шумоподавлением. Они защищают слух пассажира и уменьшают фоновый шум в передаваемом аудио. Микрофоны с шумоподавлением требуют, чтобы оператор говорил прямо в микрофон. Массивы отверстий в задней части микрофона улавливают окружающий шум. Он применяется в противофазе к задней части микрофона, эффективно уменьшая или подавляя любой звук, который присутствует как спереди, так и сзади микрофона. В идеале в эфир выходит только голос, присутствующий на передней панели микрофона.

Многие радиостанции оснащены тайм-аутом передатчика, которые ограничивают продолжительность передачи. Проклятие нажми чтобы говорить systems - это застрявший микрофон: радиостанция заблокирована на передаче, которая нарушает связь в системе двусторонней радиосвязи. Один пример этой проблемы произошел в автомобиле со скрытой установкой двусторонней радиосвязи, где микрофон и спиральный шнур были спрятаны внутри перчаточного ящика. Оператор бросил микрофон в перчаточный ящик и закрыл его, в результате чего была нажата кнопка включения и заблокирован передатчик. В системах такси водитель может быть расстроен, когда диспетчер назначает вызов (ы), который он хотел другому водителю, и может намеренно удерживать кнопку передачи нажатой (за что владелец может быть оштрафован FCC). Радиостанции с тайм-аутом передают сигнал в течение заранее установленного времени, обычно 30–60 секунд, после чего передатчик автоматически выключается, и из динамика радиоприемника раздается громкий сигнал. Уровень громкости звука на некоторых радиостанциях слишком высокий и не может быть изменен. Как только кнопка PTT отпускается, звуковой сигнал прекращается, и таймер сбрасывается.

Мобильное радиооборудование изготавливается по техническим условиям, разработанным Ассоциация электронной промышленности /Ассоциация телекоммуникационной индустрии (EIA / TIA). Эти спецификации были разработаны, чтобы помочь пользователю гарантировать, что мобильное радиооборудование работает должным образом, а также предотвратить продажу и распространение некачественного оборудования, которое может ухудшить связь.

Антенна

Мобильное радио должно иметь соответствующую антенну. Наиболее распространенные антенны - это проволочные или стержневые антенны из нержавеющей стали, которые вертикально выступают из транспортного средства. Физика определяет длину антенны: длина связана с частотой и не может произвольно увеличиваться или сокращаться (что более вероятно) конечным пользователем. Стандартная четвертьволновая антенна в диапазоне 25-50 МГц может иметь длину более девяти футов. Антенна 900 МГц может иметь длину три дюйма для четверти длины волны. У транзитного автобуса на крыше может быть усиленная антенна, которая выглядит как белая пластиковая лопасть или плавник. Некоторые автомобили со скрытыми радиоустановками имеют антенны, похожие на оригинальную AM / FM-антенну, зеркало заднего вида, или могут быть установлены внутри окон или спрятаны на днище пола или нижней части автомобиля. Антенны самолетов выглядят как лопасти или плавники, размер и форма которых определяются используемыми частотами. Антенны СВЧ могут выглядеть на коже самолета как плоские панели. Во временных установках могут быть антенны, которые крепятся к деталям автомобиля или прикрепляются к стальным частям кузова с помощью сильного магнита.

Хотя изначально компоненты системы мобильной радиосвязи были относительно недорогими, замена часто поврежденных антенн может быть дорогостоящей, поскольку они обычно не включаются в контракты на техническое обслуживание парка мобильных радиостанций. Некоторые типы транспортных средств, эксплуатируемых круглосуточно, с жесткой подвеской, высокой высотой или резкими колебаниями холостого хода дизельного двигателя, могут быстро повредить антенны. Расположение и тип антенны могут существенно повлиять на производительность системы. Крупные автопарки обычно тестируют несколько транспортных средств перед тем, как выбрать конкретное местоположение или тип антенны.

НАС. Управление по охране труда В рекомендациях по неионизирующей радиоэнергии обычно говорится, что радиоантенна должна находиться на расстоянии двух футов от пассажиров автомобиля. (Прочтите инструкции OSHA перед тем, как пытаться установить антенну.) Это практическое правило предназначено для того, чтобы пассажиры подвергались воздействию радиочастотной энергии безопасного уровня в случае передачи по радио.

Несколько радиоприемников

Диспетчерские услуги, такие как буксировка автомобилей или же машины скорой помощи, может иметь несколько радиоприемников в каждом автомобиле. Например, в буксирных вагонах одно радио может использоваться для связи с буксирной компанией, а второе - для связи. аварийно-дорожная служба коммуникации. Машины скорой помощи могут иметь аналогичное устройство с одним радио для правительства. скорая медицинская помощь отправка и один для отправки компании.

Несколько элементов управления, микрофоны

Мобильное радио в американской машине скорой помощи часто имеет два набора элементов управления: один в зоне пациента, а другой рядом с водителем.

В машинах скорой помощи США часто есть радиоприемники с двойным управлением и двойные микрофоны, позволяющие использовать радиоприемник из зоны ухода за пациентом сзади или из кабины транспортного средства.[5]

Радио данных

И эвакуаторы, и машины скорой помощи могут иметь дополнительное радио, которое передает и принимает для поддержки мобильный терминал данных. Радио терминала данных позволяет передавать данные по отдельному радио. Подобно тому, как факсимильный аппарат имеет отдельную телефонную линию, это означает, что передача данных и голосовая связь могут осуществляться одновременно по отдельному радио. Рано Федеральный экспресс (FedEx) Радиосистемы использовали единственное радио для передачи данных и голоса. Радио было просьба выступить кнопка, при подтверждении которой разрешается голосовая связь с диспетчерским центром.

Каждое радио работает в одном диапазоне частот. Если бы у компании, занимающейся буксировкой автомобилей, использовалась частота в том же диапазоне, что и у автоклуба, для обеих систем можно было бы использовать одно радио со сканированием. Поскольку мобильная радиосвязь обычно работает в одной полосе частот, может потребоваться несколько радиостанций в случаях, когда связь осуществляется по системам более чем в одной полосе частот.[6][5]

Конвертеры рации вместо мобильных радиостанций

В целях экономии в некоторых системах вместо мобильной радиосвязи используются автомобильные зарядные устройства. Каждому радиопользователю выдается рация. Каждый автомобиль оснащен консолью зарядного устройства. Рация, вставленная в автомобильное зарядное устройство или преобразователь, когда пользователь находится в автомобиле. Зарядное устройство или преобразователь (1) подключает рацию к двусторонней радиоантенне автомобиля, (2) подключает динамик с усилителем, (3) подключает мобильный микрофон и (4) заряжает аккумулятор рации.[b] Слабым местом этих систем была технология соединителей, которая в некоторых случаях оказалась ненадежной. Производительность приемника является проблемой в перегруженных радиосигналах и в городских районах. Эти установки иногда называют рывком системы.

Примечания

  1. ^ Процитировано во многих ссылках, в том числе на накладках и лицевых панелях с шелкографией на продуктах Motorola 1960-х годов, в том числе на первых мобильных телефонах серии HT-200 и Dispatcher. Позже HT-200 отказались от этого термина.
  2. ^ Например, Motorola зарегистрировала товарный знак на имя Конверта-Ком для системы, которая выполняет все три из этих задач. Некоторые системы Converta-Com позволяют подключать сигнальные устройства или внешние устройства, которые обычно не совместимы с рациями. Одним из исторических примеров является NLN-4470A для радиостанций серии MT-500.

Рекомендации

  1. ^ Это также было замечено на некоторых мобильных продуктах Kaar Engineering. Один из примеров - заголовок в руководстве по обслуживанию специальных продуктов. Модель T31BAT-3100B-SP3 «Диспетчерский» Радиотелефон 25-54 MC, 12 Вт, ВЧ-мощность, 12 В постоянного тока, система радиосвязи штата Калифорния, (Чикаго: Motorola Communications Division, 1965).
  2. ^ В Оксфордский словарь английского языка конфликтует с некоторыми вариантами использования, говоря, что радиотелефон взаимозаменяем с радиотелефон.[требуется полная цитата ]
  3. ^ 11-е издание Словарь Ньютона по телекоммуникациям говорит, что радиотелефон - это «устаревший термин».[требуется полная цитата ]
  4. ^ Zeidler, G .; Беккер, Д. (1974). «Специализированные схемы MOS LSI открывают новые перспективы для проектирования оборудования связи». Электрическая связь. Western Electric Company. 49-50: 88–92. Во многих областях проектирования коммуникационного оборудования схемы MOS LSI, изготовленные на заказ, являются единственным практичным и экономичным решением. (...) Полный список всех приложений выходит за рамки этой статьи, поскольку новые разработки MOS постоянно инициируются в различных технических областях. Типичными примерами завершенных и существующих разработок MOS являются:
    - точки пересечения
    - мультиплексоры
    - модемы
    - мобильные радиостанции
  5. ^ а б Планирование экстренной медицинской связи. Национальная администрация безопасности дорожного движения. Оценка региональных альтернатив. Том 2: Руководство по планированию на региональном уровне. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство транспорта. 1995. С. 45–49.
  6. ^ Заключительный отчет фазы II штата Аризона: оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата. Macro Corporation и штат Аризона. 2004. Пункт 2.4 (e), стр. 15.

внешняя ссылка