Мобильное радио

Эта статья о профессиональном оборудовании. Информацию о мобильных радиостанциях, используемых в любительском радио , см. в разделе «Мобильная любительская радиосвязь» .

Национальная гвардия управляет мобильной радиостанцией (1922 г.)

Мобильная радиосвязь на борту Цеппелина

Мобильная радиосвязь или мобильные телефоны относятся к системам и устройствам беспроводной связи, которые основаны на радиочастотах (обычно с использованием частот УВЧ или УКВ ) и в которых путь связи подвижен на обоих концах. Существуют различные точки зрения на то, что представляет собой мобильное оборудование. Для целей лицензирования в США мобильные телефоны могут включать портативное оборудование (иногда называемое портативным ). Устаревший термин — радиофон .

Продавец или радиоремонтная мастерская понимают слово «мобильный» как установленный на транспортном средстве : передатчик-приемник (трансивер), используемый для радиосвязи с транспортного средства. Мобильные радиостанции обычно монтируются на автомобиле так, чтобы микрофон и панель управления находились в пределах досягаемости водителя. В США такое устройство обычно питается от 12-вольтовой электрической системы основного автомобиля.

Некоторые мобильные радиостанции устанавливаются в самолетах (воздушные мобильные), на кораблях (морские мобильные), на мотоциклах или железнодорожных локомотивах. Мощность может различаться в зависимости от платформы. Например, мобильная радиостанция, установленная в локомотиве, будет работать от напряжения 72 или 30 В постоянного тока. Большой корабль с напряжением 117 В переменного тока может иметь базовую станцию, установленную на мостике корабля.

Согласно статье 1.67 МСЭ , мобильная радиосвязь — это «Станция подвижной службы, предназначенная для использования во время движения или во время остановок в неуказанных точках».

Номенклатура: двусторонняя связь по сравнению с телефонной связью.

Различие между радиотелефонами и двусторонней радиосвязью стирается по мере слияния этих двух технологий. Магистраль или инфраструктура, поддерживающая систему, определяет, какая категория или таксономия применяется. Параллелью этой концепции является конвергенция компьютеров и телефонов.

Радиотелефоны являются полнодуплексными (одновременный разговор и прослушивание), коммутацией каналов и в основном осуществляют связь с телефонами, подключенными к коммутируемой телефонной сети общего пользования . Соединение устанавливается на основе набора номера пользователя. Соединение разрывается при завершения нажатии кнопки . Они работают на базе телефонной инфраструктуры, такой как AMPS или GSM .

Двусторонняя радиосвязь – это прежде всего диспетчерская инструмент, предназначенный для связи в симплексном или полудуплексном режимах с использованием режима «нажми и говори» и в первую очередь предназначенный для связи с другими радиостанциями, а не с телефонами. Эти системы работают на базе инфраструктуры «нажми и говори», такой как iDEN компании Nextel , специализированная мобильная радиосвязь (SMR), MPT-1327 , расширенная 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 одностороннее вещание вместо двустороннего разговора. Железные дороги использовали связь среднего диапазона частот ( СВ ) (аналогично диапазону вещания AM) для повышения безопасности. Вместо того, чтобы торчать из кабины локомотива и получать заказы на поезд, проезжая мимо станции, стало возможным голосовое общение с движущимися поездами. Радиосвязь связывала камбуз с кабиной локомотива. Ранние полицейские радиосистемы изначально использовали односторонние частоты выше диапазона AM-вещания (1,7 МГц ). Некоторые ранние системы возвращались к диспетчеризации по каналу связи 30–50 МГц (так называемому кросс-диапазону ).

Ранние мобильные радиостанции использовали амплитудную модуляцию (АМ) для передачи разведданных по каналу связи. Со временем проблемы с источниками электрического шума показали, что частотная модуляция (ЧМ) превосходит другие по своей способности справляться с зажиганием автомобиля и шумом линии электропередачи. Диапазон частот, используемый большинством ранних радиосистем, 25–50 МГц (ОВЧ «низкий диапазон»), особенно подвержен проблеме электрических шумов. Это, а также необходимость в большем количестве каналов привело к конечному расширению двусторонней радиосвязи на «верхний диапазон» УКВ (150–174 МГц) и УВЧ (450–470 МГц). С тех пор диапазон УВЧ снова был расширен.

Одной из основных проблем в ранней технологии мобильной радиосвязи было преобразование шести- или двенадцативольтового источника питания автомобиля в высокое напряжение, необходимое для работы электронных ламп радиоприемника. В ранних радиоламповых радиоприемниках использовались динамомоторы — 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. Со временем технология источников питания развивалась и стала использовать сначала электромеханические вибраторы , а затем полупроводниковые источники питания для обеспечения высокого напряжения для электронных ламп. Эти схемы, называемые « инверторами », преобразовывали постоянный ток (DC) напряжением 6 или 12 В в переменный ток (AC), который можно было пропускать через трансформатор для создания высокого напряжения. Затем источник питания выпрямил это высокое напряжение, чтобы создать постоянное напряжение высокого напряжения, необходимое для электронных ламп (называемых клапанами на британском английском ). Источники питания, необходимые для питания ламповых радиоприемников, привели к появлению общей черты мобильных радиоприемников лампового типа: их большого веса из-за с железным сердечником Трансформаторы в источниках питания. Эти источники питания высокого напряжения были неэффективными, а нити накала электронных ламп увеличивали ток, нагружая электрические системы транспортных средств. Иногда требовалась модернизация генератора или генератора переменного тока для поддержания тока, необходимого для ламповой мобильной радиостанции.

Примеры ламповых мобильных радиоприемников США 1950-1960-х годов без транзисторов :

• Motorola FMTRU-140D (с динамомоторным приводом)
• Motorola Twin-V, названный в честь «универсального» источника питания на 6 или 12 В.
• General Electric Progress Line (ранние модели без блока питания T-Power)
• Карточная инженерная модель 501

Оборудование разных производителей США имело схожие характеристики. Частично это было продиктовано правилами Федеральной комиссии по связи (FCC) . Требование о том, чтобы посторонним лицам было запрещено использовать радиопередатчик, означало, что многие радиоприемники были подключены таким образом, что они не могли осуществлять передачу, если не было включено зажигание автомобиля. Лица, не имеющие ключа от автомобиля, не могли передавать информацию. Оборудование должно было быть «принято по типу» или технически одобрено Федеральной комиссией по связи, прежде чем оно могло быть выставлено на продажу. Чтобы быть принятым, радиостанция должна была быть оснащена индикатором, обычно зеленым или желтым, который показывал, что питание подано и радиостанция готова к передаче. Радиоприемники также должны были иметь лампочку (обычно красную), указывающую, когда передатчик включен. Эти черты сохраняются и в конструкции современных радиоприемников.

Ранние радиоприемники лампового типа работали с разносом каналов 50 кГц с отклонением модуляции ± 15 кГц. Это означало, что количество радиоканалов, которые можно было разместить в доступном радиочастотном спектре, было ограничено определенным количеством, определяемым полосой пропускания сигнала на каждом канале.

В начале 1970-х годов требование Департамента лесного хозяйства Калифорнии о 6-частотной передаче, 3-частотном приеме, сканировании и 5-тональном кодере было необычным, что привело к созданию этой специальной мобильной радиостанции.

Твердотельное электронное оборудование появилось в 1960-х годах с более эффективной схемой и меньшими размерами. (LSI) металл-оксид-полупроводник (МОП Крупномасштабная интеграция ) обеспечила практическое и экономичное решение для радиотехнологий и использовалась в мобильных радиосистемах к началу 1970-х годов. Разнос каналов сузился до 20–30 кГц при снижении девиации модуляции до ±5 кГц. Это было сделано для того, чтобы обеспечить большую доступность радиоспектра для удовлетворения быстро растущей национальной группы пользователей двусторонней радиосвязи. К середине 1970-х годов ламповые усилители мощности передатчиков были заменены мощными транзисторами . С 1960-х по 1980-е годы пользователи крупных систем со специальными требованиями часто заказывали радиостанции, изготовленные по индивидуальному заказу для их уникальных систем. Системы с несколькими кодировщиками тонов CTCSS и более чем двумя каналами были необычными. Производители мобильных радиостанций создавали специальное оборудование для крупных радиопарков, таких как Департамент лесного хозяйства Калифорнии и Калифорнийский дорожный патруль .

Примеры гибридных частично твердотельных мобильных радиостанций США:

• Моторола Моторак
• Автомобильный телефон Motorola MJ IMTS (1963)
• General Electric Линия прогресса на транзисторах
• General Electric MASTR Professional и MASTR Executive
• RCA Супер Карфон

Сегодня

Индивидуальный дизайн под конкретного заказчика остался в прошлом. Современное мобильное радиооборудование «многофункционально». Мобильная радиостанция может иметь 100 или более каналов, управляться микропроцессором и иметь встроенные опции, такие как идентификатор устройства . Для программирования функций и каналов мобильной радиосвязи обычно требуется компьютер и программное обеспечение. Меню опций могут иметь глубину в несколько уровней и предлагать сложный набор возможностей. Некоторые мобильные радиостанции имеют буквенно-цифровые дисплеи, которые преобразуют номера каналов (F1, F2) в более значимые для пользователя фразы, например «База в Провиденсе», «База в Бостоне» и т. д. В настоящее время радиостанции имеют множество функций, предотвращающих необходимость индивидуального дизайна. Например, мобильная радиостанция Hytera HM68X, представленная в сентябре 2022 года, предлагает множество функций, включая определение местоположения по GPS, экстренную сигнализацию, шумоподавление и многое другое.

Примеры мобильных радиостанций с микропроцессорным управлением в США:

• Motorola Astro Digital Spectra W9
• Кенвуд ТК-690
• ПозицияPTT mobile-radio-m94g

Поскольку использование мобильного радиооборудования практически резко возросло, разнос каналов пришлось снова сузить до 12,5–15 кГц, а девиация модуляции упала до ± 2,5 килогерца. Чтобы вписаться в меньшие и более экономичные автомобили, современные радиоприемники имеют тенденцию к радикально меньшим размерам, чем их ламповые предки.
Традиционная аналоговая радиосвязь была превзойдена возможностями цифровой радиосвязи, которые обеспечивают большую четкость передачи, обеспечивают функции безопасности, такие как шифрование, и внутри сети позволяют передавать данные в низкочастотном диапазоне, например, для обмена простыми текстовыми или графическими сообщениями. (Примеры: Проект 25 (APCO-25), Наземная транкинговая радиосвязь ( TETRA ), DMR .)

Подробности

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

Современная мобильная рация состоит из радиоприемопередатчика, размещенного в одном корпусе, и микрофона с кнопкой «нажми и говори». Каждая установка также будет иметь установленную на автомобиле антенну, подключенную к приемопередатчику коаксиальным кабелем. Некоторые модели могут иметь внешний отдельный динамик, который можно расположить и сориентировать лицом к водителю для подавления окружающего дорожного шума, присутствующего во время движения. Установщик должен расположить это оборудование таким образом, чтобы оно не мешало люку в крыше автомобиля, электронной системе управления двигателем, компьютеру стабилизации автомобиля или подушкам безопасности.

Мобильные радиостанции, установленные на мотоциклах, подвержены сильной вибрации и погодным условиям. Профессиональное оборудование, предназначенное для использования на мотоциклах, устойчиво к атмосферным воздействиям и вибрациям. Системы амортизационного крепления используются для уменьшения воздействия на радиостанцию ​​вибрации, возникающей в результате модальной или резонансной тряски 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, мобильные рации Калифорнийского дорожного патруля оснащены микрофонами с шумоподавлением, которые уменьшают шум дороги и сирены, слышимые диспетчером . Большинство пожарных машин и радиостанций в тяжелом оборудовании используют гарнитуры с шумоподавлением. Они защищают слух пассажира и уменьшают фоновый шум при передаче звука. Микрофоны с шумоподавлением требуют, чтобы оператор говорил прямо в переднюю часть микрофона. Массивы отверстий в задней части микрофона улавливают окружающий шум. Это 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 стороне микрофона.

Многие радиостанции оснащены таймерами тайм-аута передатчика, которые ограничивают продолжительность передачи. Проклятием систем «нажми и говори» является застрявший микрофон: радиостанция блокируется на передаче, что нарушает связь в системе двусторонней радиосвязи. Один из примеров этой проблемы произошел в автомобиле со скрытой установкой двусторонней радиосвязи, где микрофон и витой шнур были спрятаны внутри перчаточного ящика. Оператор бросил микрофон в перчаточный ящик и закрыл его, в результате чего кнопка «нажми и говори» была нажата и передатчик заблокировался. В системах такси водитель может расстроиться, когда диспетчер переназначает вызов(ы), который он хотел, другому водителю, и может намеренно удерживать кнопку передачи нажатой (за что владелец может быть оштрафован FCC). Радиоприемники с таймерами тайм-аута ведут передачу в течение заданного времени, обычно 30–60 секунд, после чего передатчик автоматически выключается, и из динамика радиоприемника раздается громкий сигнал. Уровень громкости звука на некоторых радиостанциях слишком громкий и его нельзя регулировать. Как только кнопка «Нажми и говори» будет отпущена, звуковой сигнал прекратится и таймер сбрасывается.

Мобильное радиооборудование производится в соответствии со спецификациями, разработанными Ассоциацией электронной промышленности / Ассоциацией телекоммуникационной индустрии (EIA/TIA). Эти спецификации были разработаны, чтобы помочь пользователю убедиться в том, что мобильное радиооборудование работает должным образом, и предотвратить продажу и распространение некачественного оборудования, которое может ухудшить связь.

Антенна

Мобильная радиостанция должна иметь соответствующую антенну. Наиболее распространенными антеннами являются проволочные или стержневые штыри из нержавеющей стали, которые вертикально выступают из автомобиля. Физика определяет длину антенны: длина зависит от частоты и не может быть произвольно увеличена или сокращена (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 и четверть длины волны. На крыше транзитного автобуса может быть установлена ​​антенна повышенной прочности, похожая на белую пластиковую лопасть или плавник. Некоторые автомобили со скрытой радиоустановкой имеют антенны, похожие на оригинальную AM / FM-антенну, зеркало заднего вида, или могут быть установлены внутри окон или спрятаны на днище или днище автомобиля. Антенны самолетов выглядят как лопасти или плавники, размер и форма которых определяются используемыми частотами. СВЧ-антенны могут выглядеть как плоские панели на обшивке самолета. Временные установки могут иметь антенны, которые крепятся к частям автомобиля или крепятся к стальным частям кузова с помощью сильного магнита.

Хотя изначально компоненты систем мобильной радиосвязи относительно недороги, замена часто поврежденных антенн может оказаться дорогостоящей, поскольку они обычно не включаются в контракты на техническое обслуживание парка мобильных радиостанций. Некоторые типы транспортных средств при круглосуточном использовании, с жесткой подвеской, большой высотой или резкими вибрациями дизельного двигателя на холостом ходу могут быстро повредить антенны. Расположение и тип антенны могут существенно повлиять на производительность системы. Большие автопарки обычно тестируют несколько транспортных средств, прежде чем принять решение об определенном расположении или типе антенны.

США В руководящих принципах Управления по охране труда для неионизирующей радиоэнергии обычно говорится, что радиоантенна должна находиться на расстоянии двух футов от пассажиров транспортного средства. Это практическое правило предназначено для предотвращения воздействия на пассажиров небезопасных уровней радиочастотной энергии во время передачи радиосигнала.

Несколько радиоприемников

Диспетчерские службы, такие как машины эвакуаторы или скорой помощи , могут иметь несколько радиостанций в каждом автомобиле. Например, эвакуаторы могут иметь одну радиостанцию ​​для связи компании-буксировщика и вторую для экстренных служб дорожного движения связи . Машины скорой помощи могут иметь аналогичное устройство: одна радиостанция для отправки государственных служб скорой медицинской помощи и одна для отправки компании.

Несколько элементов управления, микрофоны

Мобильная радиостанция в машине скорой помощи в США часто имеет два набора органов управления: один в зоне пациента, а другой рядом с водителем.

Машины скорой помощи в США часто оснащены радиостанциями с двойным управлением и двойными микрофонами, позволяющими использовать радио из зоны ухода за пациентами в задней части автомобиля или из кабины автомобиля.

Радио данных

И эвакуаторы, и машины скорой помощи могут иметь дополнительную радиостанцию, которая осуществляет передачу и прием для поддержки мобильного терминала передачи данных . Радиотерминал данных позволяет осуществлять передачу данных по отдельному радиомодулю. Точно так же, как факсимильный аппарат имеет отдельную телефонную линию, это означает, что передача данных и голосовая связь могут осуществляться одновременно по отдельному радиоканалу. Ранние Federal Express (FedEx) радиосистемы использовали один радиомодуль для передачи данных и голоса. На радио была кнопка запроса на разговор , которая при подтверждении позволяла голосовую связь с диспетчерским центром.

Каждое радио работает в одном диапазоне частот. Если бы компания, производящая эвакуаторы, работала на той же частоте, что и ее автоклуб, для обеих систем можно было бы использовать одну радиостанцию ​​со сканированием. Поскольку мобильная радиосвязь обычно работает в одном частотном диапазоне, в тех случаях, когда связь осуществляется через системы более чем в одном частотном диапазоне, может потребоваться несколько радиостанций.

Преобразователи рации вместо мобильных радиостанций

В целях экономии в некоторых системах вместо мобильной радиосвязи используются автомобильные зарядные устройства. Каждому радиопользователю выдается рация . Каждый автомобиль оборудован консолью зарядной системы. Рация вставляется 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. Слабым местом этих систем является технология разъемов, которая в некоторых случаях оказалась ненадежной. Производительность приемника является проблемой в условиях перегруженного радиосигнала и в городских районах. Эти установки иногда называют системами рывка и работы .

См. также

• Наземная мобильная радиосвязь