Дуплексные цифровые радиостанции-радиотелефоны “Синтез-TDD-1” на распространенном RF-трансивере MRF49XA.


Версия 1 (от 28 января 2013 г)
















Технические характеристики

- Размеры (корпуса, без антенны и органов управления) – 110 мм * 110 мм * 23 мм
-Частота дискретизации – 8,6 kHz
-Оцифровка речевого сигнала – ADPCM c последующим скремблированием
-Разрядность АЦП – 10 бит
-Скорость передачи данных в радиоканале – 86,2 кбит/сек
-Частота – 435.000 МГц
-Модуляция – FSK (частотная манипуляция)
-Мощность- порядка 5-7 мВт
-Чувствительность – порядка (-100) – (-101) дбм
-Дальность связи – до 150-200 м
-Напряжение питания – 3,3 – 5 В. Без учета применения в конструкции конкретного
УМ звука LM386 –нормальное функционирование от 2,2 В, возможно с потерей дальности.
-Ток потребления – 46,3 ма (при 3,9 В)


Описание работы

Питание радиостанции включается/выключается тумблером на верхней панели дивайса. О включении питания и переходе радиостанции в рабочий режим индицирует светодиод рядом с тумблером равномерным свечением. Радиостанция одного абонента является ведущей, а другого абонента –ведомой. Использована технология временного разделения между передаваемыми и принимаемыми пакетами, пакеты при этом передаются и принимаются на одной и той же рабочей частоте. (TDD-Time Division Duplex). При этом обеспечивается радиотелефон – абоненты одновременно говорят и слушают друг-друга. При включении ведущая радиостанция высылает в эфир в пакеты с оцифрованным звуком ведомому абоненту. При этом после передачи каждого пакета ведущая переходит в режим приема в течении определенного временного окна и, если, принят пакет ведомого абонента, то обрабатывает его и воспроизводит принимаемую информацию. При включении ведомая радиостанция находится в непрерывном режиме приема. Если принят пакет от ведущей радиостанции, то ведомая обрабатывает его и воспроизводит информацию, а сама переходит в режим передачи в течении определенного временного окна и передает ведущей пакет с оцифрованным звуком. Таким образом, при наличии уверенной связи между станциями, ведущая станция сразу синхронизирует весь фрейминг обмена пакетами и сразу устанавливается двусторонняя связь.
При наличии уверенной связи между абонентами, светодиод индикации состояния связи, рядом с желтой кнопкой, равномерно мигает на обеих станциях. При отсутствии двусторонней связи он погашен на обеих станциях, а также отсутствует любой сигнал на акустическом выходе радиостанций, в том числе помехи и эфирный шум, свойственный аналоговым радиостанциям (проблема шумоподавления в данных радиостанциях отсутствует, как класс). При появлении уверенной связи между станциями синхронизация и двунаправленное общение абонентов устанавливается практически мгновенно. Цифровое скремблирование сигнала обеспечивает полное отсутствие признаков речи при прослушивании несущей частоты сигнала любыми радиоприемными средствами.

Контроллеры ведущей и ведомой радиостанций имеют одну и ту же программную прошивку, поэтому радиостанции назначаются ведущей и ведомой аппаратно, через вывод микроконтроллера номер 23 (см. схему ниже). Чтобы радиостанция была назначена ведущей, этот вывод необходимо соединить с ”землей”. В ведомой станции этот вывод ни к чему не подключается. Если этот вывод имеет одинаковое состояние в обеих станциях, то связь между ними не будет возможной. С функциональной точки зрения между ведущей и ведомой станциями никакой разницы нет.

Радиостанции собраны на микроконтроллере PIC24FJ64GA004, RF-трансивере MRF49XA, цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) MCP4921, усилителе мощности звукового сигнала LM386 и довольны просты по конструкции. Настройка радиостанций после корректной сборки не требуется.


Версия 2 (от 6 апреля 2013 г)

Технические характеристики

- Размеры (корпуса, без антенны и органов управления) – 110 мм * 110 мм * 23 мм
- Частота дискретизации – 10,3 kHz
- Оцифровка речевого сигнала – PCM c последующим скремблированием
- Разрядность АЦП – 10 бит
- Скорость передачи данных в радиоканале – 162 кбит/сек
- Частоты – переключаемые кнопкой из 5 возможных
1. Для прошивки диапазона 433 МГц:
Частота номер 1 - 430,242 МГц
Частота номер 2 - 432,620 МГц
Частота номер 3 - 435,000 МГц
Частота номер 4 - 437,380 МГц
Частота номер 5 - 439,755 МГц
2. Для прошивки диапазона 868 МГц:
Частота номер 1 - 860,485 МГц
Частота номер 2 - 865,240 МГц
Частота номер 3 - 870,000 МГц
Частота номер 4 - 874,760 МГц
Частота номер 5 - 879,510 МГц
3. Для прошивки диапазона 915 МГц:
Частота номер 1 - 900,727 МГц
Частота номер 2 - 907,860 МГц
Частота номер 3 - 915,000 МГц
Частота номер 4 - 922,140 МГц
Частота номер 5 - 929,265 МГц
- Модуляция – FSK (частотная манипуляция)
- Мощность- порядка 5-7 мВт
- Чувствительность – порядка (-100) – (-102) дбм
- Дальность связи – до 150-250 м
- Напряжение питания – 3,3 – 5 В. Без учета применения в конструкции конкретного
УМ звука LM386 –нормальное функционирование от 2,2 В, возможно, с потерей дальности.
-Ток потребления – 46,3 ма (при 3,9 В)


Описание работы

Версия 2 в целом функционирует также, как и версия Версия 1. Значительно улучшено качество звука, устранены артефакты и добавлены следующие новые возможности. Во-первых с вывода 24 микроконтроллера можно снимать уровень управления возможными цепями усиления высокой частоты. В режиме приема на этом выводе уровень логического "0", в режиме передачи - уровень логической "1". Во-вторых новая версия представлена 3-мя прошивками для работы в диапазонах 433/868/915 МГц, при этом в каждом диапазоне есть возможность выбрать 1 из 5-ти фиксированных рабочих частот. С целью выбора рабочей частоты используется желтая кнопка без фиксации (на фото - желтая кнопку вверху корпуса). При нажатии кнопка замыкает вывод 43 микроконтроллера на землю.
При включении питания станции тумблером светодиод индикации включения (рядом с тумблером) не светится равномерно, как в Версии 1, а а выдает периодические пачки миганий, с интервалом примерно 1 сек. Количество миганий в пачке равно номеру установленной текущей рабочей частоты станции. При первом включении станции после прошивки микроконтроллера по умолчанию установлена частота номер 3 (3 периодических мигания). Для того, чтобы перейти на следующую по номеру рабочую частоту, необходимо нажать и удерживать примерно 3 сек. кнопку выбора частоты, светодиод индикации работы при этом равномерно будет светиться, а когда он погаснет-это означает, что новая рабочая частота установлена и кнопку нужно отпустить, а светодиод продолжит индицировать миганиями новую частоту. Если кнопка отпущена ранее чем светодиод погас, то перехода на новую рабочую частоту не произойдет. Данная задержка сделана с целью исключить случайное изменение рабочей частоты станции. Если текущая частота станции - с номером 5, то при переустановке частоты
будет установлена частота с номером 1, таким образом частоты выбираются по циклу. Установленная рабочая частота сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера.




Схема

Версия 1 (от 28 января 2013 г)



Версия 2 (от 6 апреля 2013 г)



Примечание: номиналы компонентов с 3-мя идущими через дробь значениями соответствуют прошивкам для диапазонов 433/868/915 МГц соответственно.

Плата



Примечания: ”землю” с обратной стороны платы, аккурат под выходной антенной ВЧ-цепью MRF49, желательно “подчистить”, дабы предотвратить ”уход” части ВЧ-энергии на массу. При разводке своих плат также не стоит совсем игнорировать ”правило звезды”. Здесь это не столь критично, как, например в цифровых диктофонах или радиомикрофонах, но все-таки.


Тестовые файлы звука и файлы для изготовления конструкции

Тесты голоса. С субъективной точки зрения автора, главный критерий для радиостанций - информационная разборчивость речи – удовлетворителен.

www.depositfiles.com

http://rusfolder.ru/34713525


Материалы для повторения конструкции (прошивки, схема и lay-файл платы).

www.depositefiles.ru

http://rusfolder.ru/34714023

www.vrtp.ru

Обсудить на форуме

www.vrtp.ru
--------------------------------------------------

(@) Веденеев Сергей (STG)

г. Иркутск (РФ)

[email protected]