StaryNadajnikSpsp.pdf

(190 KB) Pobierz

Widmo rozproszone. Aamatorski projekt (część 1/2). Nadajnik

Spread Spectrum. Amateur project (part 1/2). Transmitter

Transmisja dźwięku z wykorzystaniem widma rozproszonego.

Voice link over spread spectrum radio

Systemy z rozproszonym widmem w porównaniu z

wąskopasmowymi są bardziej odporne na zakłócenia, zaniki

sygnału, efekt Dopplera. Dzięki kodowemu rozdziałowi

sygnałów (CDMA) bardziej efektywnie wykorzystują pasma

częstotliwości oraz pozwalają na zwiększenie prywatności

transmisji. Nie zakłócają i nie są zakłócane przez systemy

wąskopasmowe pracujące na tych samych częstotliwościach.

Zysk przetwarzania pozwala zredukować moc nadajnika.

Metodami rozpraszania widma są: przełączanie częstotliwości

(frequency hopping), skoki w dziedzinie czasu (time

hopping), kluczowanie bezpośrednie (direct sequence).

Możliwe również kombinacje metod. Sygnały o rozmytym

widmie mogą przenosić informacje użyteczne (analogowe lub

cyfrowe) dzięki „klasycznym” metodom modulacji. Jednakże

modulacja AM amplitudy zniekształca obwiednię

rozproszonego sygnału, co utrudnia pracę korelatora. Przy

mniejszych odległościach od nadajnika możliwa jest detekcja

obwiedni i przez to odebranie sygnału użytecznego bez

znajomości kodu. Modulacja częstotliwości jest korzystniejsza

w połączeniu z metodą frequency hopping rozpraszania

widma. Jeśli do rozproszenia widma nośnej wykorzystamy

kluczowanie bezpośrednie cyfrową sekwencję pseudolosową,

najlepsza będzie modulacja cyfrowa. Wykorzystano 2-

stanową modulację fazy (BPSK).

Obejrzyj także:

ZASILACZE IMPULSOWE, UPS

SinuS true 0n-line, zasilacze

dla telekomunikacji, awaryjne

zasilanie,

akumulatory,przetwornica, itp

atrakcyjne ceny, atrakcyjna

technologia,

www.abenergia.republika.p

l

Przetwornice dla każdego oraz

układy oparte na

przetwornicach

www.przetwornice1.republi

ka.pl

Opis działania transmisji z widmem rozproszonym

Analogowy sygnał akustyczny po zamianie na cyfrowy jest

wymnażany EX-OR z cyfrową sekwencją pseudolosowa po

czym moduluje fazę nośnej (rozproszenie widma). Po

wzmocnieniu, szerokopasmowy sygnał kierowany jest do

anteny. W odbiorniku szerokopasmowy sygnał wymnażany

jest EX-OR z identyczną sekwencją pseudolosowa (kompresja

widma) i powstaje wąskopasmowy sygnał z 2-stanową

modulacją fazy (BPSK). Po demodulacji sygnał cyfrowy

zamieniany jest na analogowy i po wzmocnieniu kierowany

jest na głośnik. Warunkiem działania jest znajomość

sekwencji pseudolosowej i jej fazy z dokładnością ½ bitu.

Do synchronizacji wykorzystano oprócz głównej, 2 dodatkowe

gałęzie kompresji widma: wcześniejszą (early) oraz

opóźnioną (late). Sygnał w gałęzi early jest wymnażany przez

sekwencję pseudolosową przesuniętą wstecz o ½ bitu,

natomiast sygnał w gałęzi late jest wymnażany przez

sekwencję pseudolosową opóźnioną o ½ bitu, w stosunku do

sekwencji pseudolosowej wykorzystywanej w głównej gałęzi

odbiornika. W przypadku, gdy sekwencja PN (pseudolosowa)

w odbiorniku opóźnia się, powstaje impuls (RSSI LATE) w

gałęzi late. W przypadku, gdy sekwencja PN (pseudolosowa)

w odbiorniku przyśpiesza, powstaje impuls (RSSI EARLY) w

gałęzi early. Oba impulsy wykorzystywane są w obwodzie

synchronizacji do podstrajania generatora VCXO (4MHz) .

937493191.082.png

937493191.093.png

937493191.104.png

937493191.115.png

937493191.001.png

937493191.012.png

937493191.023.png

937493191.034.png

937493191.037.png

937493191.038.png

937493191.039.png

937493191.040.png

937493191.041.png

937493191.042.png

937493191.043.png

937493191.044.png

937493191.045.png

937493191.046.png

937493191.047.png

937493191.048.png

937493191.049.png

937493191.050.png

Dzięki temu faza sekwencji PN w nadajniku i odbiorniku są

identyczne, co umożliwia kompresję widma i otrzymanie

wąskopasmowego sygnału BPSK w odbiorniku.

Jako przetwornik analogowo-cyfrowy (jednobitowy) w

nadajniku zastosowano modulator delta. W odróżnieniu od

PCM, modulator wysyła informację nie o amplitudzie próbki, a

o różnicy wartości próbki w stosunku do poprzedniej.

Porównuje on wartość sygnału (analogowego) z wartością

poprzedniej próbki i jeśli sygnał przewyższa poprzednią

próbkę, generowana jest 1, jeśli sygnał jest mniejszy,

generowane jest 0. Patrząc na kształt (wykres) sygnału

analogowego, jedynki otrzymujemy, gdy sygnał wzrasta,

zera, gdy opada. W przypadku stałej wartości sygnału (lob

jego braku) generowane jest na przemian 101010101010...

Do demodulacji czyli zamiany tego sygnału cyfrowego na

analogowy wystarczy filtr dolnoprzepustowy.

Na wyjściu demodulatora fazy w odbiorniku otrzymujemy ciąg

bitów zgodny z cyfrowym sygnałem audio powstałym po

modulatorze delta w nadajniku. Faza sygnałów może być

identyczna lub przeciwna. Na skutek zakłóceń pracy

demodulatora BPSK, faza ciągu bitów może się odwrócić w

ciągu trwania łączności. Ponieważ jako przetwornik cyfrowo-

analogowy wystarczy filtr dolnoprzepustowy, odwrócenie fazy

sygnału z demodulatora BPSK powoduje jedynie odwrócenie

fazy wyjściowego sygnału akustycznego, co jest niesłyszalne.

Dlatego nie ma konieczności stosowania układu odtwarzania

fazy.

Opis schematu blokowego nadajnika

rys.1

Generator kwarcowy dostarcza sygnału 16 MHz do części cyfrowej oraz sygnału 48MHz do

wytworzenia nośnej. Sygnał 48 MHz po powieleniu x4 jako 192MHz jest wzmacniany. Sinusoidalna

937493191.051.png

937493191.052.png

937493191.053.png

937493191.054.png

937493191.055.png

937493191.056.png

937493191.057.png

937493191.058.png

937493191.059.png

937493191.060.png

937493191.061.png

937493191.062.png

937493191.063.png

937493191.064.png

937493191.065.png

937493191.066.png

937493191.067.png

937493191.068.png

937493191.069.png

937493191.070.png

nośna 192 MHz podawana jest na mieszacz diodowy, gdzie jest rozpraszana poprzez bezpośrednie

kluczowanie zmodulowaną sekwencją pseudolosową PN. Rozproszony sygnał SS po wzmocnieniu

dochodzi do anteny.

Sygnał 16 MHz z generatora kwarcowego poprzez bufor kierowany jest na dzielnik binarny. Po

podziałach otrzymujemy 62,5 kHz do taktowania modulatora delta oraz 4 MHz do taktowania

generatora PN. Generator PN zbudowany jest na rejestrze 74HC164 i bramkach 74HC86. Sekwencja

PN zmodulowana cyfrowym sygnałem audio podawana jest na mieszacz rozpraszający nośną.

Zwieranie wejść bramek NAND do masy powoduje generację przez nadajnik wąskopasmowego

sygnału BPSK lub tylko samej nośnej. Sygnał z mikrofonu po kompresji dynamiki i ograniczeniu

pasma do 3 kHz kierowany jest na modulator delta zrealizowany na przerzutniku i wzmacniaczu

operacyjnym w układzie komparatora. Jest to jednobitowy przetwornik analogowo-cyfrowy.

Taktowany jest sygnałem 62,5 kHz z dzielnika. Z wyjścia modulatora delta cyfrowy sygnał audio

kierowany jest na bramkę EX-OR modulującą sekwencję PN.

Szczegółowy opis nadajnika

rys.2

Sygnał z mikrofonu podlega kompresji dynamiki. (rys. 2) Po wzmocnieniu na T1 przez dzielnik

dochodzi na wyjściowy stopień T3 T4. Dzielnik z rezystora 22k i T2 tłumi sygnał w zależności od

napięcia na kondensatorze elektrolitycznym 47µ. Napięcie wyjściowe z T4 po wyprostowaniu ładuje

kondensator 47µ. Zwiększenie amplitudy napięcia na T4 powoduje zwiększenie ładowania

kondensatora i zwiększenie tłumienia wprowadzanego przez T2. Prowadzi to do zmniejszenia

amplitudy sygnału wyjściowego. Zmniejszanie się napięcia wyjściowego powoduje mniejsze

wysterowanie T2 i w konsekwencji zmniejszenie tłumienia dzielnika. Sygnały o małej amplitudzie

wzmacniane są bardziej niż te o większej amplitudzie. Na wyjściu kompresora dynamiki sygnał ma w

przybliżeniu jednakową amplitudę. Z T4 podawany jest na dwustopniowy filtr dolnoprzepustowy

zrealizowany na T5 i T6 - ogranicznik pasma do 3 kHz z 8-krotnym spadkiem amplitudy na oktawę.

Kondensatory sprzęgające 0,1µ ograniczają od dołu pasmo do kilkudziesięciu Hz. (rys2).

rys.3

Po kompresji dynamiki i ograniczeniu pasma sygnał akustyczny podawany jest na pierwszy

937493191.071.png

937493191.072.png

937493191.073.png

937493191.074.png

937493191.075.png

937493191.076.png

937493191.077.png

937493191.078.png

937493191.079.png

937493191.080.png

937493191.081.png

937493191.083.png

937493191.084.png

937493191.085.png

937493191.086.png

937493191.087.png

937493191.088.png

937493191.089.png

937493191.090.png

937493191.091.png

937493191.092.png

wzmacniacz operacyjny (rys.3) gdzie jest wzmacniany do jak największej amplitudy, nie

powodującej jeszcze zniekształceń. Amplitudę regulujemy dobierając rezystor 5k6 w pętli ujemnego

sprzężenia zwrotnego. Drugi wzmacniacz operacyjny w układzie komparatora porównuje

wzmocniony sygnał z wartością poprzedniej próbki, której odpowiada napięcie na kondensatorze

0,22µ. ( Stała czasowa regulowana jest potencjometrem 4k7 na najmniejsze zniekształcenia). Jeśli

wartość sygnału jest większa (sygnał rośnie) , z wyjścia komparatora na przerzutnik podawana jest

1. Jeśli wartość sygnału jest mniejsza niż poprzedniej próbki (sygnał maleje) , z wyjścia

komparatora na przerzutnik podawane jest 0. Modulator taktowany jest z zewnętrznego zegara

62,5kHz (pokazanego na rys4). Przy braku sygnału generowane są 1 i 0 naprzemiennie czyli sygnał

prostokątny o wypełnieniu 1:1 i częstotliwości 31,25kHz (rys3). Cyfrowy sygnał audio podawany jest

na część cyfrową nadajnika (pokazaną na rys.4).

rys. 4

Sygnał z generatora 16 MHz po buforze na bramce NAND (rys.4) kierowany jest na dzielnik

binarny na 74HC4040. Po 8-krotnym podzieleniu otrzymujemy 62,5 kHz do taktowania modulatora

delta (pokazanego na rys.3) oraz po 2 krotnym podzieleniu 4MHz do taktowania generatora PN.

Generator PN zrealizowany na 8-stopniowym rejestrze przesuwnym 74HC164 oraz bramkach EX-OR

74HC86 w sprzężeniu zwrotnym. Użyte 7 stopni pozwala na generację sekwencji pseudolosowej o

długości 127 bitów. Sekwencja PN podawana jest na drugą bramkę NAND. Zwarcie drugiego jej

wejście do masy powoduje zablokowanie sekwencji PN i w takim przypadku na wyjściu nadajnika

otrzymamy sygnał wąskopasmowy BPSK. Sekwencja PN (przy niezwartym do masy drugim wejściu

poprzedniej NAND) dochodzi na jedno wejście bramki EX-OR. Na drugie jej wejście podawany jest

cyfrowy sygnał audio z przetwornika delta (pokazanego na rys.3). Bramka moduluje fazę sekwencji

pseudolosowej w prosty sposób: Jeśli cyfrowy sygnał audio ma wartość 1, to sekwencja

pseudolosowa podlega inwersji (zamianie 1 na 0 i odwrotnie). Jeśli cyfrowy sygnał audio ma wartość

0, to sekwencja pseudolosowa nie ulega zmianie. Zmodulowana sekwencja PN podawana jest na

trzecią bramkę NAND. Zwarcie drugiego jej wejście do masy powoduje zablokowanie zmodulowanej

sekwencji PN i w takim przypadku na wyjściu nadajnika otrzymamy tylko niemodulowaną nośną.

Oba wyłączniki S1 i S2 mogą być pomocne w strojeniu. Zwarcie S2 i wystawienie samej nośnej

przydatne jest w zestrojeniu części w.cz nadajnika oraz downconwertera w odbiorniku. Po zwarciu

S1 (S2 rozwarty) otrzymujemy wąskopasmowy BPSK ułatwiający zestrojenie demodulatora BPSK w

odbiorniku. Czwarta bramka NAND w układzie inwertera odwraca (neguje) zmodulowaną sekwencję

PN. Oba sygnały WY oraz /WY poprzez rezystory k68 zasilają mieszacz diodowy podwójnie

zrównoważony (pokazany na rys.5)

937493191.094.png

937493191.095.png

937493191.096.png

937493191.097.png

937493191.098.png

937493191.099.png

937493191.100.png

937493191.101.png

937493191.102.png

937493191.103.png

937493191.105.png

937493191.106.png

937493191.107.png

937493191.108.png

937493191.109.png

937493191.110.png

937493191.111.png

937493191.112.png

937493191.113.png

937493191.114.png

rys. 5

Generator na tranzystorze T1 (rys5) stabilizowany rezonatorem kwarcowym 16 MHz dostarcza

z emitera sygnał sinusoidalny na wzmacniacz-ogranicznik na T5. Z jego wyjścia sygnał prostokątny

16 MHz podawany jest na bufor przed dzielnikiem w części cyfrowej (pokazanej na rys4). Obwód

rezonansowy w kolektorze T1 nastrojony jest na 48 MHz. Cewka sprzęgająca doprowadza sygnał 48

MHz do powielacza x4 na T2. Obwód kolektorowy T2 nastrojony jest na 192 MHz. Cewka

sprzęgająca doprowadza sygnał 192 MHz do bufora 192 MHz. Sygnał sinusoidalny 192 MHz (nośna)

podlega modulacji fazy w mieszaczu diodowym podwójnie zrównoważonym. (Rozproszenie widma

poprzez kluczowanie bezpośrednie zmodulowaną sekwencją PN). Mieszacz zasilany jest poprzez

rezystory k68 sygnałami WY oraz /WY z części cyfrowej (pokazanej na rys.4). Na wyjściu mieszacza

otrzymujemy sygnał z rozmytym widmem. 90% jego energii zajmuje pasmo 188 do 196 MHz

(częstotliwość nośna +/- częstotliwość taktowania generatora PN). Sygnał ten poprzez bufor na T4

dochodzi na wyjście. Ewentualny wzmacniacz wyjściowy powinien mieć pasmo przenoszenia

minimum 8 MHz.

Opis odbiornika

Zdjęcia

Kliknij na miniturkę, aby uzyskać powiększenie

Transmitter

Receiver

Downconverter

Autor: Walery Maksymiuk

2002-10.10.2005

Strona główna

Edycja i opracowanie HTLM: SP4IZK

937493191.116.png

937493191.117.png

937493191.118.png

937493191.119.png

937493191.120.png

937493191.121.png

937493191.122.png

937493191.123.png

937493191.124.png

937493191.125.png

937493191.002.png

937493191.003.png

937493191.004.png

937493191.005.png

937493191.006.png

937493191.007.png

937493191.008.png

937493191.009.png

937493191.010.png

937493191.011.png

937493191.013.png

937493191.014.png

937493191.015.png

937493191.016.png

937493191.017.png

937493191.018.png

937493191.019.png

937493191.020.png

937493191.021.png

937493191.022.png

937493191.024.png

937493191.025.png

937493191.026.png

937493191.027.png

937493191.028.png

937493191.029.png

937493191.030.png

937493191.031.png

937493191.032.png

937493191.033.png

937493191.035.png

937493191.036.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin