Устройство беспроводной цифровой связи (PSK-модем)

Московский радиолюбитель RX3AKT, Сергей Макаркин, ведет разработку приемопередатчика с типом модуляции BPSK31.

Среди радиолюбителей - коротковолновиков получил большую популярность новый цифровой вид передачи информации: - узкополосная двухпозиционная фазовая модуляция со скоростью 31,25 бит в секунду (BPSK31). В отличии от традиционных видов передачи бинарной информации, таких, как телетайп (RTTY), для декодирования принятого сигнала BPSK31 применяются статистические методы, компенсирующие шумы. Это свойство и узкая полоса излучения - всего 31 Герц, обеспечивают стабильную работу информационного канала при гораздо большем соотношении сигнал - шум. Другими словами - значительно повышает дальность связи при заданной мощности. Для работы данным видом модуляции сейчас используется дорогостоящий аппаратный комплекс, состоящий из персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением и высокостабильного приемопередатчика - трансивера. Автором предпринята попытка создания устройства, обеспечивающего связь BPSK31 без применения компьютера и трансивера, но с максимальным сохранением свойств последних. В настоящее время закончена разработка передающего модуля и производятся его испытания. Устройство представляет собой рабочий макет - плату, размером 30 на 90 мм со следующими параметрами:

Параметры модема :

• Напряжение питания +5 … +15 Вольт
• Ток потребления 0,1 Ампер
• Выходная мощность 0,1 Ватт
• Рабочие частоты 3,58 МГц, 7,037 МГц, 14,070 МГц.
• Радиус действия не ограничен.
• Ввод информации встроенный СОМ – порт (1200 б/с),
• РС – клавиатура,
• сообщение в режиме маяка.

Рис.1. Принципиальная схема устройства (щелкните мышью для получения большого изображения)

Ввод фиксированного сообщения производится через встроенный последовательный интерфейс – СОМ порт. Сообщение запоминается во флэш – памяти устройства. Можно обновлять записанную информацию до 100000 раз. Длина сообщения - от 109 до 4000 знаков. Программируемый интервал между включениями маяка – от 0 до 255 секунд.

Сейчас результаты разработки уже могут быть использованы на практике для широкого круга задач, где необходима беспроводная передача цифровых сообщений на многие сотни километров. Например, для передачи данных с необслуживаемых метеорологических станций, телеметрии нефтепроводов и газопроводов, непрерывной передачи координат местоположения подвижных объектов, в качестве маяков и для связи в чрезвычайных ситуациях, для обмена информацией между различными устройствами (компьютерами) имеющими СОМ - порты.

Подобные устройства позволяют значительно сократить расходы на оборудование, и на оплату канала связи – в одном арендованном канале можно без взаимных помех, одновременно, передавать до ста независимых сообщений.

Плата рабочего макета, содержит всего три микросхемы: однокристальный микропроцессор фирмы ATMEL - ATtiny 26 L , операционный усилитель - AD 8532 и коммутатор аналоговых сигналов - ADG 774. Передаваемая информация подается непосредственно на ножки процессора от стандартной PC - клавиатуры в виде скан-кодов, или в виде ASCCI - кодов от компьютера через встроенный последовательный COM - порт, с использованием любой терминальной программы.

Микропроцессор по программе преобразует полученную информацию в косинусоидальный, фазоманипулированный по правилам B PSK 31, сигнал с частотой 15,625 Герц. Операционный усилитель умощняет, полученный от процессора НЧ сигнал и подает его на первый вход ключевого балансного смесителя на микросхеме ADG 774.

На второй вход смесителя подается сигнал несущей от кварцевого генератора процессора. С выхода смесителя DSB сигнал с полосой 31,25 Герц, который, по сути, и является сформированным на рабочей частоте сигналом B PSK 31, подводится непосредственно к антенному разъему.

Выходная мощность на нагрузке 50 Ом пока только 100 милливатт, но, используя поразительные свойства данного вида модуляции, на диапазонах 80, 40 и 20 метров уже проведены первые успешные связи, например с RA3LW - (22.09.2002 40 M 5 mW ), UU4JO - (Крым, 7.10.2002 20 M 15 mW ), RV6AHJ - (Краснодарский край, 12.10.2002 20 M 15 mW ), EW1EA - (Белоруссия, 5.11.2002 80M 30mW), UA9CC – (6.12.2002 20M 50mW 595!). Прием велся привычным способом - с применением трансивера и компьютера.

В дальнейшем в приемной части разработки предполагается использовать принцип прямого преобразования с захватом принятого НЧ сигнала петлей ФАПЧ, микропроцессорная обработка информации с выводом на ЖКИ дисплей в виде бегущей строки.

Таким образом, без компьютера и передатчика, с минимальной энергетикой, на устройство из пяти, семи недорогих микросхем, скоро будут возможны связи без ограничения дальности!