Г.А.Тяпичев «Спутники и цифровая радиосвязь», глава 8.

*******************************************************************************

Глава 8. Модемы для радиосвязи. 1

Предисловие. 1

Модемы универсальные. 2

Модем универсальный MODEM22a. 4

Схема модема. 4

Отдельные узлы модема. 6

Настройка модема. 7

Другие варианты универсального модема. 9

Настройка модема. 10

Прочие аппараты.. 10

Модем для CW... 10

Схема модема. 10

Отдельные узлы модема. 11

Настройка модема. 13

Модем для частоты 215 кГц. 15

Модем на 564ГГ1. 21

Подавитель импульсных помех. 23

Модем и звуковая карта компьютера. 25

Три технологии в цифровой радиосвязи. 25

Что такое TNC.. 28

Звуковая карта вместо модема. 30

Заключение. 33

Список использованной литературы.. 34

Глава 8. Модемы для радиосвязи

Предисловие

С самого начала зарождения любительских цифровых видов связи и до наших дней непременным атрибутом этих видов связи является аппарат, связывающий и согласующий радиостанцию и компьютер в единый рабочий орган. На выходе приемника мы всегда имеем сигналы с переменной амплитудой и частотой, которые в таком виде не понятны для компьютера, а на выходе портов компьютера имеем сигналы в виде импульсов прямоугольной формы, в виде токовых и бестоковых посылок различной длительности, которые не могут быть поняты не предназначенному для приема таких сигналов радиопередатчику. При этом речь не идет о специальных радиостанциях, которые имеют в своем составе встроенный процессор и не нуждаются ни в каких дополнительных аппаратах. Речь идет об обычных радиолюбительских приемопередатчиках, которыми оснащены в настоящее время большинство любительских радиостанций.

В этой главе я постараюсь описать конструкции различных аппаратных модемов, необходимых для проведения различных видов цифровых радиосвязей, описанных в главе 7, с применением компьютера IBM PC и любительского приемопередатчика.

Используемая на различных ИСЗ аппаратура для цифровой радиосвязи может работать, в основном, двумя видами модуляции:

q с применением частотной модуляции (FM);

q с применением однополосной модуляции (SSB).

Все из описанных в этой главе конструкций различных радиоаппаратов (модемов) могут использоваться для любого из указанных выше видов модуляции сигнала.

Большинство из описанных ниже конструкций различных аппаратов представляют собой доработку созданных мною ранее в процессе многолетней радиолюбительской деятельности аппаратов и описанных в книге «Компьютер на любительской радиостанции». Все доработки сводились к тому, чтобы эти аппараты смогли обеспечить качественную радиосвязь с аппаратурой ИСЗ.

Кроме того, в этой главе будет приведена схема экспериментального модема, который предлагается радиолюбителям как материал для дальнейшего совершенствования.

При разработке описанных в книге своих конструкций мною не ставилась задача конкурировать по качеству сигнала от модемов моей разработки с известными фирмами — изготовителями модемов и другой электронной техники. Разработанные мною конструкции предназначены для любознательного читателя–радиолюбителя, который хотел бы своими руками сделать приличный аппарат из широкодоступных радиодеталей отечественного производства, способный передавать и принимать сигналы не хуже многих фирменных. Поэтому критикам-любителям не стоит сравнивать разработанные мною конструкции с изделиями известных фирм!

Модемы универсальные

Слово "модем" является сложным словом и состоит из двух составляющих — из двух начальных букв слова "модулятор" и трех начальных букв слова "демодулятор". Сразу хочу предупредить, что иcпользуемый для работы в сети Интернет модем и модем для любительской радиосвязи имеют только одинаковое название. Внутреннее устройство и многие принципы работы этих двух модемов совершенно разные. Чтобы понять значение слов "модулятор" и "демодулятор" обратимся к примеру с двумя радиостанциями, когда на одной из них находится радист, который телеграфным ключом передает в эфир сигналы кода Морзе, а радист на другой радиостанции принимает эти сигналы, переводит сигналы кода Морзе в буквы и записывает эти буквы на бумагу. Как только передающая радиостанция включается на передачу, она сразу же начинает излучать в эфир электромагнитную энергию. Радисты говорят, что передатчик радиостанции начинает излучать "несущую частоту". В этот момент радист на принимающей радиостанции обнаруживает факт включения передающей станции по наличию несущей частоты, но никакого полезного сигнала пока нет. Когда же радист передающей радиостанции нажимает на рычаг телеграфного ключа, то на эту электромагнитную энергию (несущую частоту) накладывается сигнал звуковой частоты. Этот сигнал звуковой частоты вырабатывается специальным генератором. Радист на принимающей радиостанции тут же начинает слышать в наушниках приятный звуковой сигнал. Как только радист передающей станции прекращает нажатие на рычаг телеграфного ключа, радист принимающей станции в своих наушниках уже никакого полезного сигнала не слышит. Процесс наложения звукового сигнала на излучаемую передатчиком электромагнитную энергию назвали "модуляция", а процесс периодического нажатие и отпускание рычага телеграфного ключа назвали словом "манипуляция". Позже на больших радиостанциях процесс модуляции вместо радиста стали выполнять специальные аппараты, которые получили название "модуляторы". Аналогичный процесс замены радиста на соответствующий аппарат произошел и на приемной радиостанции. Там появился аппарат, который в автоматическом режиме принимал модулированные звуковой частотой сигналы кода Морзе и переводил полученные сигналы кода Морзе в буквы. Такой аппарат стали называть "демодулятор". Так что наш модем является аппаратом, который с одной стороны может "накладывать" на излучаемую передатчиком электромагнитную энергию полезные сигналы звуковой частоты, т. е. быть модулятором, а с другой стороны может полученные от приемника сигналы звуковой частоты превращать в понятные для компьютера импульсы положительного или отрицательного напряжения, т. е. быть демодулятором.

В нашей стране промышленность не изготавливает модемы для любительской радиосвязи. При большом желании и наличии соответствующей суммы денег можно найти и приобрести такой модем, изготовленный за рубежом. Для всех прочих любителей остается только путь самостоятельного изготовления модема. Полное описание конструкций разных модемов и принципиальные электрические схемы отдельных узлов этих модемов можно скачать в Интернете со странички, расположенной по адресу http://r3xb.nm.ru/.

Далее в этом разделе я привожу принципиальные электрические схемы отдельных узлов различных модемов. Все описанные далее модемы рассчитаны на их использование совместно с IBM PC или полностью совместимым компьютером. Практически все конструкции, после незначительной переделки, можно использовать с любым компьютером. Автор использовал подобные модемы с компьютерами «Радио-86РК» и БК-0010.01. По своему назначению модемы аналогичны сложному BayCom и внешнему HamCom модемам и использует те же выводы COM-порта.

Конструкции монтажных плат не описываю, чтобы не навязывать любителям свои технологические приемы. Каждый может делать любой блок по своей собственной технологии, придерживаясь только основных общепринятых правил расположения и крепления радиодеталей.

Конструктивно любой из описанных ниже модемов разделен на отдельные блоки. Каждый блок имеет свою принципиальную электрическую схему и ее краткое описание. Предполагается, что каждый блок будет изготовлен на отдельной плате, и это позволит в дальнейшем легко проводить модернизацию модема путем замены одного из блоков новым, усовершенствованным блоком.

Модем универсальный MODEM22a

Описываемая в этом разделе конструкция модема MODEM22a представляет собой последующую доработку разработанного ранее модема MODEM22 и описанного ранее в книге «Компьютер на любительской радиостанции». Многочисленные тесты модема MODEM22 и его аналогов показали, что этот модем является на сегодняшний день ЛУЧШИМ среди других любительских разработок, превосходит известные мне любительские модемы, выполненные с применением детекторов на микросхемах 564ГГ1 и 155АГ1, по качеству приема сигналов и по простоте настройки во много раз.

Mодем MODEM22a специально предназначается для работы различными видами цифровой радиосвязи с аппаратурой, установленной на ИСЗ.

Схема модема

На рис. 8.1 представлена блок-схема модема, все детали различных узлов модема рассчитаны на его работу со средней частотой около 2000 Гц. Модем работает на звуковых (аудио) частотах и совмещает в себе две основных составных части — передающую часть (модулятор) и приемную часть (демодулятор). Модулятор, в свою очередь, включает в себя устройство для включения и выключения передатчика и собственно модулятор — устройство для подачи на варикап задающего генератора радиопередатчика с частотной модуляцией (либо на микрофонный вход SSB передатчика) посылок от тонального генератора (U1). Демодулятор включает в себя полосовой фильтр на операционных усилителях (U2), специальный частотный детектор (U3) и выходной узел (U4). Предполагается изготовление каждого из узлов модема на отдельной плате, что позволит в дальнейшем безболезненно заменять неудачно выполненные узлы.

Рис. 8.1. Блок- схема модема

Подключение модема к компьютеру должно выполняться через стандартный COM порт с интерфейсом RS-232-C. Официальное ограничение по длине для соединения экранированным кабелем по стандарту RS-232-C составляет 15,2 м. На практике это расстояние должно быть как можно короче. Уровни напряжений на линиях разъема для логического нуля следует считать –12...–3 Вольта, для логической единицы +3...+12 Вольт. Промежуток от –3 до +3 Вольт соответствует неопределенному значению. Каждый COM порт имеет свой собственный разъем, который может иметь либо 25 контактов (DB25), либо 9 контактов (DB9).

На блок-схеме слева указаны номера контактов разъема COM -порта для вариантов применения DB25 и DB9, справа указаны гнезда приемопередатчика (трансивера), к которым подводится или от которых берется сигнал.

С контакта 4 (7) разъема COM-порта (здесь и далее первая цифра относится к разъему с 25 контактами, а цифра в скобках — к разъему с 9 контактами) берется сигнал для управления переключением передатчика прием/передача. Назначение этого контакта в системе RS-232-C — запрос для передачи, наименование — RTS (Request to send). Далее через диод VD1 и резистор R1 сигнал поступает на транзисторный переключатель, выполненный на транзисторе VT1. К цепи коллектора этого транзистора подключается катушка от реле "прием/передача", установленного на трансивере. При подаче на базу транзистора VT1 положительного напряжения реле срабатывает и включает трансивер на передачу.

Блок U1 представляет собой тональный генератор. Сигналы для манипуляции тонального генератора берутся с контакта 20 (4) разъема. Назначение этого контакта — готовность выходных данных — DTR (Data Terminal Ready). С контакта 20 (4) сигнал через диод VD2 и резистор R7 поступает на базу транзисторного ключа на VT2, к коллектору которого подключается вход электрической цепочки, через которую выполняется манипулирование частотой тонального генератора У1. Далее сигналы манипулируемого тонального генератора подаются на варикап задающего генератора радиопередатчика с частотной модуляцией, либо на микрофонный вход передатчика, работающего в режиме SSB. Генератор при включенном терминале генерирует тон высокой частоты.

На контакт 5 (8) разъема поступает сигнал от демодулятора. Название контакта — сброс для передачи — CTS (Clear to Send). Сигнал на демодулятор поступает от приемника сначала на устройство U2 — полосовой фильтр, основное назначение которого состоит в создании достаточно узкой полосы пропускания для поступившего от приемника полезного сигнала и отфильтровывании сигнала помех от соседних работающих радиостанций. Затем сигнал поступает на устройство U3 — специальный частотный детектор, где тональные посылки разных частот превращаются в электрические сигналы разной полярности, которые перед поступлением на компьютер проходят еще одно устройство U4. Цель которого -- отфильтровать выходящий сигнал от продуктов преобразования и выдать на разъем COM-порта электрический сигнал в точном соответствии с требованиями стандарта RS-232-C.

Контакт 7 (5) разъема COM-порта является общим для всех остальных контактов заземляющим. Он носит название — сигнальное заземление GND или SG (Signal Ground). Разъем DB25 имеет еще один заземляющий контакт 1 (в DB9 такого контакта нет). Этот контакт называется — защитное заземление — FG (Frame Ground) и служит только для соединения экранирующего корпуса модема с экранирующим корпусом компьютера. Контакты 7 (5) и 1 соединять между собой ни в коем случае нельзя!

Кроме перечисленных выше вводов и выводов, на модем следует подать от источника питания напряжение +5 В, +12 и -12 В, не забудьте общий провод (заземление) от источника питания для напряжения +5 В и двуполярного выпрямителя.

Отдельные узлы модема

Тональный генератор

Тональный генератор U1 выполнен по одному из широко известных вариантов. Принципиальная электрическая схема тонального генератора представлена на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Принципиальная схема тонального генератора

Генератор выполнен на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ315Б по схеме с обратной связью через двойной Т-мост, обладает высокой стабильностью и достаточно хорошим качеством сигнала при питании от стабилизированного источника. Конденсаторы С1, С2 и С3 должны иметь допуск не хуже 10 процентов. На операционном усилителе DA1 типа К140УД6 выполнен полосовой фильтр, назначением которого является улучшение синусоидальности выходного сигнала. Для настройки частотомер подключается к точке выхода, регулировкой R10 устанавливается величина нижней частоты, а регулировкой R9 (при замкнутой на землю точки входа "управление") устанавливается величина верхней частоты. Изменением величины резистора R7 можно корректировать качество синусоиды генерируемого сигнала (только при осциллографическом контроле). Резистором R18 добиваются равной амплитуды для сигналов высокой и низкой частоты.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр U2 может иметь множество вариантов исполнения. В данном варианте модема применен сложный двухканальный вариант фильтра, блок-схема которого представлена на рис. 8.3. Сложный фильтр содержит в своем составе предварительный усилитель (блок U2.1), два фильтра каналов А и Б (блоки U2.2 и U2.3).

Рис. 8.3. Блок-схема фильтра

Предварительный усилитель представлен на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Схема предварительного усилителя

На операционном усилителе DA1 собран дополнительный усилитель сигналов НЧ. Если усиление приемника большое, то необходимости в дополнительном усилителе нет и каскад на DA1 можно не делать. Ось резистора R5 следует взять с регулировкой отверткой (под шлиц).

Рис. 8.5. Схема фильтра одного из каналов

На рис. 8.5 находится схема одного канала фильтра А или Б. Каждый из них выполнен на двух операционных усилителях типа К140УД7(УД6) (или подобных). Для настройки фильтра сигнал от тонального генератора У1 подается на вход фильтра, при этом фильтр А настраивается на верхнюю аудио частоту, а фильтр Б — на нижнюю. Для этого каскады на DA1 и DA2 резисторами R2 и R7 настраиваются поочередно на одну и ту же частоту. Следует иметь в виду, что иногда, при достаточном усилении приемника и достаточно сильном сигнале от ИСЗ, можно обойтись одним каскадом в каждом из фильтров.

Схема специального диодного детектора U3 представлена на рис. 8.6. В качестве детекторов применены мостовые двухполупериодные выпрямители. Это позволило значительно улучшить качество приема сигналов и отказаться от переключаемых конденсаторов в выходном каскаде. Схему управления светодиодами можно упростить, используя в каждом случае по одному транзистору КТ315.

Рис. 8.6. Схема детектора

Выходное согласующее устройство

На рис. 8.7 находится принципиальная электрическая схема согласующего

выходного устройства U4.

Рис. 8.7. Схема выходного устройства

На операционных усилителях DA1 и DA2 собран фильтр, который очищает полезный сигнал от продуктов преобразования и подает на вход последовательного порта компьютера сигнал со стандартными параметрами.

Настройка модема

Настройка модема чрезвычайно простая. Привожу необходимые этапы настройки.

q Начать настройку модема следует с выбора величин рабочих частот. При расчетах следует за основу взять характеристики узкополосого НЧ фильтра, установленного на вашем радиоприемнике. Предположим, что радиоприемник на вашей станции имеет узкополосый фильтр с шириной полосы 3000 Гц и пропускает частоты от 1000 до 3000 Гц. В этом случае величина средней частоты будет равна 2000 Гц. Учитывая величину сдвига частот, равную 1000 Гц, определяем, что нижняя частота должна быть 1500 Гц, а верхняя — 2500 Гц.

q Настройка тонального генератора (см. рис. 8.2) выполняется с использованием частотомера. Частотомер подключается к точке выхода генерируемого звукового сигнала. Регулировкой величины сопротивления резистора R10 устанавливается величина нижней частоты (1500 Гц), а регулировкой R9 (при замкнутой на землю точке входа "управление") устанавливается величина верхней частоты (2500 Гц). Изменением величины резистора R7 можно корректировать качество синусоиды генерируемого сигнала (только при осциллографическом контроле). Резистором R18 добиваются равной амплитуды для сигналов высокой и низкой частоты. Помните, что для RTTY используется разнос частот равный величине 170 Гц, а AMTOR, PACTOR и Packet Radio (300 Бод) работают при разносе частот на величину 200 Гц, Packet Radio (1200 Бод) использует разнос частот 1000 Гц.

q Настройку фильтров следует начать с настройки канальных фильтров (см. рис. 8.5). Сначала следует настроить фильтры каналов А и Б. Каждый из них выполнен на двух операционных усилителях типа К140УД7(УД6) (или подобных). Для настройки фильтра сигнал от тонального генератора U1 подается на вход фильтра, при этом фильтр А настраивается на верхнюю аудио частоту (например, 2500 Гц), а фильтр Б — на нижнюю частоту (например, 1500 Гц). Для этого каскады на DA1 и DA2 резисторами R2 и R7 настраиваются поочередно на одну и ту же частоту, соответствующую данному каналу. При настройке канальных фильтров следует непременно учитывать условие равенства между собой коэффициентов передачи канальных фильтров А и Б. Для этого на выход канальных фильтров поочередно подключается вольтметр переменного напряжения и, изменением величин сопротивлений межкаскадного резистора R6, следует добиться равенства напряжений на выходе при одинаковых напряжения х на входе.

q После настройки фильтров каналов А и Б следует вернуться чуть вперед и выполнить подстройку предварительного усилителя (см. рис. 8.4). Если усиление приемника большое, то необходимости в дополнительном усилителе нет и каскад на DA1 можно не делать. Ось резистора R5 следует взять с регулировкой отверткой (под шлиц).

q Специальный частотный детектор и выходной согласующий каскад настройки не требуют. Можно снять частотную характеристику детектора с подсоединенными к нему фильтрами и убедиться, что характеристика этого устройства полностью соответствует нормальной характеристике хорошего частотного детектора, например, детектора на микросхеме 564ГГ1.

q Выходное согласующее устройство (см. рис. 8.7) также никакой наладки не требует. Нужно только для этого блока взять самые "свежие" операционные усилители, желательно не бывшие в употреблении. Дело в том, что мною наблюдались случаи, когда некоторые экземпляры операционных усилителей, прекрасно работающие в других устройствах, вдруг начинали при работе в этом устройстве "выбрасывать" какие-то импульсы, мешающие нормальной работе модема. Причину таких явлений я так и не нашел. Выходом из создавшегося положения всегда была замена операционного усилителя на заведомо исправный, или новый.

Настраиваться на работающую в эфире пакетную станцию следует при уменьшенной до минимума громкости приемника. Настройку можно считать завершенной при попеременном мигании светодиодов в такт с принимаемыми сигналами. Затем громкость следует значительно увеличить, контролируя прием по тексту на экране компьютера. При этом не следует вдаваться в панику, если светодиоды будут гореть постоянно. Эмуляторы TNC TFPCX и AGWPE требуют сильного сигнала, в то же время эмулятор TNC L2 (BayCom) сильных сигналов не любит.

Опыт показал, что пакетная станция с подобной самодельной техникой НА РАВНЫХ работает со станциями, оснащенными покупной аппаратурой производства известных фирм.

Другие варианты универсального модема

В разделе любого справочника по электропитанию радиоустройств можно найти схемы выпрямительных устройств с удвоением выпрямленного напряжения. Одна из таких схем изображена на рис. 8.8. Схемы удвоения применяются довольно часто, они четко работают в различных выпрямителях, например, для получения двуполярного блока питания слаботочных радиоустроуств.

Рис. 8.8. Схема выпрямителя с удвоением напряжения

Кроме того, иногда появляется необходимость в еще большем увеличении выпрямленного напряжения, тогда на помощь приходят схемы с утроением напряжения, с учетверением напряжения и увеличением в большее количество раз. На рис. 8.9 приведена одна из схем с учетверением напряжения.

Рис. 8.9. Схема выпрямителя с учетверением напряжения

Однажды у меня появилась мысль использовать схему умножителя напряжения в качестве детектирующего устройства модема. Результат получился очень хорошим. С применением приведенных выше схем умножения выпрямленного напряжения мною разработаны еще два универсальных модема, предназначенных для работы с большинством из известных видов цифровой радиосвязи — MODEM21 и MODEM23.

Модем MODEM21a

Блок-схема модема MODEM21 не отличается от схемы модема MODEM22a, изображенной на рис. 8.1.

Все элементы различных узлов модема MODEM21a рассчитаны на его работу со средней частотой около 2000 Гц.

На блок-схеме слева указаны номера контактов разъема COM -порта для вариантов применения DB25 и DB9, справа указаны гнезда приемопередатчика (трансивера), к которым подводится или от которых берется сигнал. Подробное описание блок-схемы смотрите в описании модема MODRM22a.

Отдельные узлы модема

Тональный генератор U1 выполнен по варианту, изображенному на рис. 8.2. Описание схемы тонального генератора смотрите в описании модема MODEM22a.

Полосовой фильтр U2 может иметь множество вариантов исполнения. В данном варианте модема применен сложный двухканальный вариант фильтра, блок-схема которого представлена на рис. 8.10. Сложный фильтр содержит в своем составе разветвитель (блок U2.1), два фильтра каналов А и Б (блоки U2.2 и U2.3).

Рис. 8.10. Блок – схема входного фильтра

Предварительный разветвитель представлен на рис. 8.11.

Рис. 8.11. Разветвитель

На рис. 8.5 находится схема одного канала фильтра А или Б. Каждый из них выполнен на двух операционных усилителях типа К140УД7(УД6) (или подобных) по одноканальному принципу. Описание и настройку фильтра смотрите в описании модема MODEM22a.

Следует еще раз заметить, что многие радиолюбители в этом модеме используют фильтр только с одним каскадом на К140УД7(УД6) и сообщают об отличных результатах работы модема с таким упрощенным фильтром.

Схема специального диодного детектора U3 представлена на рис. 8.12. В качестве детекторов применены выпрямители с удвоением напряжения. Это позволило значительно улучшить качество приема сигналов и отказаться от переключаемых конденсаторов в выходном каскаде. Схему управления светодиодами можно упростить, используя в каждом случае по одному транзистору КТ315.

Рис. 8.12. Схема детектора

На рис. 8.7 находится принципиальная электрическая схема согласующего

выходного устройства U4.

Настройка модема

Настройка модема полностью совпадает с настройкой модема MODEM22a.

Применение в качестве детектора схемы выпрямителя с удвоением напряжения позволило увеличить чувствительность модема. Модем стал гораздо лучше принимать слабые сигналы, меньше реагировать на периодические затухания сигнала, часто встречающиеся при работе с дальними радиостанциями.

Прочие аппараты

Модем для CW

Схема модема

Блок-схема этого модема также по составу основных узлов полностью совпадает со схемой на рис. 8.1. Все детали различных узлов модема рассчитаны на его работу со средней частотой примерно 1000 Гц.

Подключение модема к компьютеру должно выполняться через стандартный COM порт с интерфейсом RS-232-C. Подробное описание модема к компьютеру смотрите в описании модема MODEM22a.

Блок U1 представляет собой тональный генератор (см. рис. 8.2). Сигналы для манипуляции тонального генератора берутся с контакта 20 (4) разъема.

Чтобы наложить сигналы кода Морзе на несущую частоту, компьютер использует контакт 20 (4) разъема COM-порта. Назначение этого контакта — готовность выходных данных — DTR (Data Terminal Ready). Если компьютер устанавливает на этом контакте (выводе) положительное напряжение, то сигнал от контакта 20 (4) через диод VD2 и резистор R7 поступает на базу транзисторного ключа на VT2, который в тот же момент включает в работу на определенной звуковой частоте устройство U1, являющееся тональным генератором. Генерируемая этим тональным генератором звуковая частота накладывается на несущую частоту передатчика и в эфир идет полезный сигнал. Получается так, что транзистор VT2 выполняет роль телеграфного ключа и выполняет процесс модуляции путем манипуляции тонального генератора. Далее сигналы манипулируемого тонального генератора подаются на микрофонный вход передатчика.

С контакта 5 (8) разъема COM-порта компьютер принимает сигнал от демодулятора. Название контакта — сброс для передачи — CTS (Clear to Send). Чтобы стать понятным компьютеру, сигнал от приемника должен пройти несколько обработок. Сначала сигнал от приемника поступает на устройство U2 (см. рис. 8.3) — полосовой фильтр, основное назначение которого состоит в создании достаточно узкой полосы пропускания для поступившего от приемника полезного сигнала и отфильтровывании сигнала помех от сигналов соседних работающих радиостанций. Затем сигнал поступает на устройство U3 (см. рис. 8.4) — специальный частотный детектор. Если на детектор поступает полезный звуковой сигнал, то на выходе детектора устанавливается положительное напряжение, если полезного сигнала в данный момент нет, то на выходе детектора напряжение равно нулю. Далее сигналы от детектора перед поступлением на компьютер проходят еще одно устройство — U4 (см. рис. 8.5), которое отфильтровывает выходящий сигнал от продуктов преобразования и выдает на разъем COM-порта электрический сигнал в точном соответствии с требованиями стандарта RS-232-C.

Отдельные узлы модема

Тональный генератор

Тональный генератор U1 представлен на рис. 8.2.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр U2 может иметь множество вариантов исполнения. Заранее трудно предсказать наилучший вариант. Если ваш радиоприемник имеет НЧ фильтр для приема телеграфных сигналов, то можно ограничиться самой простой конструкцией этого фильтра. В данном варианте предлагается простой одноканальный вариант активного полосового аудио фильтра. Следует начать с изготовления первого, самого простого, варианта на отдельной плате и если он не будет удовлетворять требованиям приема, то в дальнейшем следует его дополнить новыми активными каскадами или изготовить более сложный фильтр.

Представленный на рис. 8.5 фильтр выполнен на двух операционных усилителях типа К140УД7(УД6) (или подобных) по одноканальному принципу.

Специальный частотный детектор

Специальный частотный детектор U3 выполнен по совершенно необычной для подобных устройств схеме. Мною впервые применено в качестве детектирующего элемента двухпозиционное цифровое устройство, переключающееся из одной позиции в другую строго на определенной частоте, соответствующей частоте предварительной настройки.

Эта схема разработана мною в 1998 году. Более точное название этого устройства — частотный компаратор. Но, поскольку этот компаратор применяется для детектирования сигналов, не будет большого греха, если назвать его "специальным частотным детектором".

На рис. 8.13 приведена схема специального частотного детектора U3.

Рис. 8.13. Специальный частотный детектор

Сигнал с выхода фильтра U2 поступает на базу транзистора VT1, который служит для преобразования гармонического (синусоидального) сигнала в сигналы прямоугольной формы. Цепочка из C2R2 и DD1.1, DD1.2 переводит сигналы в остроконечные импульсы малой длительности, поступающие на DD2 и DD3.

Резистором R3 детектор настраивается на среднюю частоту фильтра U2. Для этого, перемещая движок резистора R4, установить такое положение движка, при котором произойдет резкое срабатывание светодиода VD2.

Для настройки детектора выполните следующие пункты:

o подключите вольтметр постоянного напряжения на выход детектора и подайте на вход модема сигнал от звукового генератора;

o установите ЗГ на частоту срабатывания детектора, которая примерно должна соответствовать центральной частоте настройки входного полосового фильтра, изменяя величину сопротивления настройки DD2 (R3) от минимума остановить движок резистора при резком уменьшении показаний вольтметра;

o проверьте срабатывание детектора при уменьшении и увеличении частоты ЗГ выше или ниже частоты срабатывания детектора, при этом регулирующий потенциометр на DD4 должен иметь минимальную величину сопротивления;

o изменяя величину сопротивления резистора настройки DD4 (R4) наблюдать постоянной увеличение показаний вольтметра и, в какой-то момент, резкое изменение показаний. В этот момент следует прекратить вращение движка резистора и на небольшую величину угла повернуть движок резистора R4 в обратную сторону;

o изменяя частоту ЗГ в пределах полосы пропускания фильтра наблюдать скачкообразное изменение показаний вольтметра от нуля до максимума (и наоборот) ТОЛЬКО при переходе через установленную ранее частоту настройки детектора. Если будут наблюдаться и другие, пускай даже и незначительные, скачки то следует уменьшить величину сопротивления второго резистора R4 (настроить DD4).

Выходное согласующее устройство

На рис. 8.14 представлена принципиальная электрическая схема согласующего выходного устройства U4.

Рис. 8.14. Выходное согласующее устройство

На операционных усилителях DA1 и DA2 собран фильтр, который очищает полезный сигнал от продуктов преобразования и, одновременно, выдает для COM-порта полезные сигналы необходимой амплитуды и полярности. Практика показала достаточность такого согласователя практически для любых видов детекторов. Поскольку радиолюбитель зачастую вынуждены использовать некондиционные детали, в схему добавлен потенциометр, которым необходимо установить величины напряжений выходного сигнала при наличии входного сигнала (+10...+12V) и при отсутствии сигнала (-10... -12V). Переключатель S1 может быть любой конструкции, при этом конденсаторы величиной 0,047 (положение 1) должны использоваться для приема пакетных сигналов, конденсаторы 1,0 мкФ используются при телеграфе, а остальные положения переключателя должны использоваться при других видах и скоростях. Подбирайте другие, более удобные для Вас величины емкостей этих конденсаторов.

Настройка модема

Изготовленный модем следует тщательно настроить. Особенно внимательно нужно выполнить настройку детектора, от нормальной работы которого зависит работа всего устройства. Настройка выполняется за несколько этапов.

q Начать настройку модема следует с выбора величин рабочих частот. Поскольку модем может работать с узкополосым сигналом, следует за основу при расчетах взять характеристики узкополосого (телеграфного) фильтра. Работать предполагается всеми видами цифровой связи. Предположим, что радиоприемник на вашей станции имеет узкополосый фильтр с шириной полосы 300 Гц и пропускает частоты от 1000 до 1300 Гц. В этом случае величина средней частоты будет равна 1150 Гц. Учитывая величину сдвига частот, равную 200 Гц, определяем, что нижняя частота должна быть 1050 Гц, а верхняя — 1250 Гц.

q Далее проводим настройку тонального генератора (см. рис. 8.2). Для настройки частотомер подключается к точке выхода, регулировкой R10 устанавливается величина нижней частоты (например, 1050 Гц), а регулировкой R9 (при замкнутой на землю точки входа "управление") устанавливается величина верхней частоты (например, 1250 Гц). Изменением величины резистора R7 можно корректировать качество синусоиды генерируемого сигнала (только при осциллографическом контроле). Резистором R18 добиваются равной амплитуды для сигналов высокой и низкой частоты. Величина амплитуды выходного сигнала должна измеряться вольтметром, подключенным к выходу тонального генератора.

q Затем следует от звукового генератора подать на вход фильтра (см. рис. 8.3) сигнал с частотой 1150 Гц. Каскады на DA1 и DA2 резисторами R5 и R6 настраиваются на эту среднюю частоту поочередно.

q Далее следует подключить вольтметр постоянного напряжения на выход специального частотного детектора (см. рис. 8.4) и подать на вход модема сигнал от звукового генератора 1150 Гц. При этом будем считать, что именно эта частота должна быть частотой срабатывания детектора. После того, как вы наберетесь побольше опыта в настройке детектора, можно будет по своему желанию изменять величину частоты срабатывания детектора.

Установите движок резистора R3 на минимальное сопротивление, медленно изменяя величину сопротивления резистора R3 от минимума в сторону увеличения, следует сразу же остановить движок резистора при резком уменьшении показаний вольтметра. Можно считать, что нами установлена нужная частота срабатывания детектора, равная величине 1150 Гц.

q Следующим этапом должна быть проверка правильности выполненных действий по установке частоты срабатывания детектора. Это легко проверить, если изменять частоту звукового генератора, подключенного на вход модема. При изменении частоты звукового генератора от 1050 до 1250 Гц показания вольтметра должны резко изменяться при переходе через частоту 1150 Гц. При этом регулирующий потенциометр на DD4 должен иметь минимальную величину сопротивления;

Резистором R4 можно изменять "наполняемость" сигнала. Изменяя величину сопротивления резистора настройки DD4 (R4) наблюдать постоянное увеличение показаний вольтметра и, в какой-то момент, резкое изменение показаний. В этот момент следует прекратить вращение движка резистора и на небольшую величину угла повернуть движок резистора R4 в обратную сторону. На рис. 8.6 показаны осциллограммы сигналов в отдельных точках схемы детектора. В положении А изображена осциллограмма, полученная на выводе 6 микросхемы DD3, в случае, если частота сигнала на входе выше частоты срабатывания детектора. На графике видно, что положительные импульсы составляют половину периода, т. е. имеем вид колебаний, называемый "меандр". Если частота сигнала будет меньше частоты срабатывания детектора, то в этой точке напряжение будет ровно нулю. Далее сигнал поступает на микросхему DD4, назначение которой только одно — увеличить продолжительность положительного импульса, как бы растянуть его. Казалось бы, что можно обойтись и без этого каскада, но практика показала, что каскад на DD4 улучшает сигнал на выходе модема. Увеличение длительности положительного импульса выполняется резистором R4. Нормальным можно считать положение, когда длительность положительного импульса составляет не более ¾ от длительности периода. Такой вариант осциллограммы на выходе микросхемы DD4 показан в положении B. В случае увеличения длительности сверх указанной величины возможно скачкообразное изменение формы сигнала и увеличение периода колебаний в два раза. Момент такого резкого изменения периода отмечается вольтметром как резкое уменьшение величины напряжения на выходе. Состояние сигнала на выходе микросхемы DD4 будет соответствовать положению C на рис. 8.15. Такое явление является нежелательным, поэтому следует быть внимательными при регулировке величины резистора R4.

Рис. 8.15. Осциллограммы сигналов детектора

Заключительную проверку можно сделать, изменяя частоту ЗГ в пределах полосы пропускания фильтра, при этом наблюдать скачкообразное изменение показаний вольтметра от нуля до максимума (и наоборот) ТОЛЬКО при переходе через установленную ранее частоту настройки детектора (1150 Гц). Если будут наблюдаться и другие, пускай даже и незначительные, скачки то следует уменьшить величину сопротивления резистора R4 (настроить DD4).

Предложенный вариант конструкции модема хорошо согласуется с COM-портом компьютера и показал очень хорошие результаты при работе телеграфом и удовлетворительные результаты при работе с другими видами цифровой связи — RTTY, AMTOR, PACTOR и Packet Radio. Основное достоинство этой конструкции — возможность принимать сигналы при очень узкой полосе входного фильтра, что исключительно важно в условиях больших помех. Ни одна другая из известных мне конструкций этого делать не может. Возможность работы с очень узкой полосой получается только благодаря применению специального частотного детектора.

Если кто-то решил взяться за изготовление этой конструкции, то не стоит откладывать начатое дело. Блочная конструкция позволяет заменять любой неудачный блок более надежным и более удобным.

Модем для частоты 215 кГц

Предлагаемый вашему вниманию модем предназначен для радиолюбителей – экспериментаторов. Замечательное свойство этой конструкции заключается в том, что все её радиодетали работоспособны до частот в несколько мегагерц. Это значит, что модем без каких – то переделок может быть работоспособным в большом диапазоне скоростей, даже при очень больших скоростях. Нужно проводить эксперименты.

Модем предназначен для работы всеми описанными в этой книге видами цифровой радиосвязи. Схема модема, по моему мнению, является исключительно перспективной из-за использования частот ПЧ (промежуточных частот). Модем по такой схеме можно создать для любых из применяющихся на практике величин первой промежуточной частоты — 110 кГц, 215 кГц, 465 кГц и 500 кГц. При этом каждой из величин ПЧ должны соответствовать параметры полосового фильтра и настроечных элементов детектора — частотозадающих конденсаторов и резисторов. Предлагается всем желающим доработать модем по своему вкусу и возможностям, провести тестирование и сравнить работу этого модема с модемом, выполненным для работы на звуковых частотах.

Главные преимущества этой конструкции модема:

q возможность работы с различными скоростями без каких бы то ни было переключений;

q при приеме сигналов не имеет значения сдвиг частот (разница между частотами mark и space);

q упрощается настройка на принимаемую станцию;

q меньшие неприятности от эффекта Допплера при работе со спутниками.

Схема модема

Блок-схема модема полностью соответствует схеме, изображенной на рис. 8.1. Все детали различных узлов модема рассчитаны на его работу со средней частотой примерно 215 кГц. Узлы модема проверялись на работоспособность в составе радиостанции, основу которой составлял радиоприемник Р-250М. Модем совмещает в себе две основных составных части — передающую часть (модулятор) и приемную часть (демодулятор).

Модулятор включает в себя устройство для включения и выключения передатчика и собственно модулятор — устройство для подачи на вход передатчика посылок от генератора (U1). Демодулятор включает в себя полосовой фильтр (U2), специальный частотный детектор (U3) и выходной узел (U4).

Подключение модема к компьютеру должно выполняться через стандартный COM порт с интерфейсом RS-232-C.

Блок U1 представляет собой специальный генератор частоты 215 кГц (см. рис. 8.16). Сигналы для манипуляции генератора берутся с контакта 20 (4) разъема.

Генерируемая этим генератором частота складывается с несущей частотой передатчика и в эфир идет полезный сигнал. Получается так, что транзистор VT2 выполняет роль ключа и выполняет процесс модуляции путем манипуляции генератора ПЧ. Далее сигналы манипулируемого генератора подаются на вход передатчика, специально предусмотренный для сигналов промежуточной частоты (подается на смесительный каскад вместо сигналов от формирователя SSB).

Дальнейшее описание блок-схемы совпадает с аналогичным описанием для модема MODRM22a.

Отдельные узлы модема

Генератор ПЧ 215 кГц

Схема возможного варианта генератора ПЧ 215 кГц представлена на рис. 8.16. Эта схема экспериментальная, еще не прошла достаточной проверки и предназначена для применения достаточно опытными радиолюбителями — экспериментаторами.

Рис. 8.16. Схема генератора

Собственно генератор работает на микросхемах DD1A и DD1B. Каскад на DD1C служит для улучшения характеристики выходного сигнала. Величина частоты на выходе DD1C должна быть в 10 раз больше рабочей частоты. Например, если рабочая частота составляет 215 кГц, то на выходе 8 микросхемы DD1C должна быть частота 2150 кГц. Следующий каскад на микросхеме DD2 работает в режиме делителя на 10.

Обратите внимание, что соединения выводов микросхемы DD2 выполнено так, чтобы последней была операция деления на два. Известно, что микросхема 155ИЕ2 имеет в своем составе делитель на два и делитель на пять. В зависимости от порядка соединения выводов этой микросхемы можно назначать различные порядки выполнения делительных операций. Но для нашего варианта очень важно, чтобы в любом случае и при любых коэффициентах деления промежуточных звеньев, последней операцией было бы деление на два.

С вывода 12 микросхемы DD2 сигнал в виде прямоугольных импульсов с частотой 215 кГц должен поступать на смесительный каскад передатчика вместо SSB сигнала. Казалось бы, зачем усложнять схему и вводить делитель частоты, когда можно было бы сразу в генераторе получить частоту 215 кГц и подать её в передатчик. Но в таком случае резко ухудшается стабильность частоты передатчика. Даже идеально выполненный генератор имеет какую-то нестабильность частоты, зависящую как от используемых радиодеталей, так и от температурных факторов. Если обозначить коэффициент деления буквой К, то в процессе деления стабильность частоты на выходе делителя будет в К раз лучше стабильности частоты самого генератора. В нашем случае стабильность частоты на выходе делителя будет в десять раз выше стабильности частоты на выходе генератора.

Можно сделать делитель на 40. При этом генератор должен генерировать частоту 8600 кГц. Это тоже реально возможный вариант, который может быть реализован по приведенной на рис. 8.23 схеме с добавлением еще двух делителей на 2 (можно на одной микросхеме 155ТМ2). Но получить еще более высокие частоты (выше 8600 кГц) на этом генераторе будет сложно.

Катушку L1 можно намотать на 4-х секционном каркасе от ДВ гетеродинной катушки малогабаритного радиоприемника. При этом катушка должна содержать 4x20 витков провода ПЭЛ 0,1.

Число витков катушки также можно выбрать по данным из таб. 5.1, которая находится в главе 5. В Интернете по адресу http://r3xb.nm.ru/ в разделе «Программы» можно скачать программу под названием «INDUKTIW», предназначенную для расчета количества витков в катушках индуктивности и других расчетах элементов колебательного контура.

Настройку следует выполнять подбором резистора R1 и конденсаторов C3 и C6. Подбором величины сопротивления резистора добиваются работоспособности генератора, подбором величины емкости конденсатора C6 и подстройкой емкости C5 следует установить на выходе делителя (контролировать частотомером) высокую рабочую частоту (mark), а подбором емкости конденсатора C3 и подстройкой емкости C4 (при замкнутой но землю точке "Вход") следует установить нижнюю частоту (space). Установку частот следует контролировать радиоприемником с подключенным к нему демодулятором или достаточно точным частотомером.

Принципиальная электрическая схема еще одного из возможных вариантов генератора представлена на рис. 8.17. Задающий генератор выполнен по аналогичной с предыдущим вариантом схеме, но на МОП микросхеме. Данные катушки и способы настройки смотрите в описании предыдущей схемы. Отличием является то, что следующий за генератором каскад на микросхеме DD2 561ИР2 является одновременно и делителем на десять и формирователем синусоидального сигнала частотой 215 кГц.

Рис. 8.17. Схема генератора

В одном и другом вариантах генераторов излучается двухчастотный сигнал с непрерывающейся фазой. Это очень важно в смысле излучения помех. Тот факт, что в первом варианте используется не синусоидальный сигнал большой роли, на мой взгляд, не имеет. Мне приходилось работать со станциями, использующими сигнал прямоугольной формы, и никаких неприятных явлений при этом не обнаруживалось.

Полосовой фильтр

Схема полосового фильтра простая. Сигнал на вход демодулятора берется с последнего каскада УПЧ приемника, усиливается каскадом на транзисторе VT1, фильтруется ЭМФ215-1кГц и снова усиливается каскадом на VT2. Принципиальная схема полосового фильтра представлена на рис. 8.18.

Рис. 8.18. Схема фильтра

Если у вас нет электромеханического фильтра, то можно поставить (с несколько худшими результатами) обычный двухконтурный фильтр со слабой связью между контурами, или просто одиночный колебательный контур, настроенный на частоту 215 кГц.

Никакой специальной настройки фильтр, выполненный на электромеханическом фильтре, не требует. Следует проверить только исправность радиодеталей и отсутствие ошибок при монтаже.

Специальный частотный детектор

Описываемая конструкция модема использует экспериментальный вариант демодулятора сигналов, предназначенный для работы в режиме Packet Radio, но с успехом может работать в любых других цифровых видах радиосвязи. В демодуляторе применен разработанный автором оригинальный частотный детектор, отлично выполняющий свои функции в большом диапазоне частот от сотен Гц до единиц МГц. Данный вариант детектора работает на частоте ПЧ 215 кГц и испытывался в работе совместно с приемником Р-250М и эмулятором TNC типа TFPCX в программном обеспечении.

Принципиальная электрическая схема специального частотного детектора приведена на рис. 8.19.

Рис. 8.19. Схема специального частотного детектора

Каскад на транзисторе VT1 является согласующим элементом между транзисторными каскадами и ТТЛ микросхемами, не допускает попадания сигналов с высокой амплитудой на входы микросхем с ТТЛ уровнями сигналов. Конденсатор C2 и резистор R2 являются дифференцирующей цепочкой для создания из сигнальной посылки укороченного импульса, DD1A и DD1B формируют фронты импульсов.

Микросхемы DD2 и DD3 составляют собственно частотный детектор. Сформированный на элементах микросхемы DD1 укороченный импульс поступает одновременно на вывод 5 ждущего мультивибратора DD2 и на тактовый вход D-триггера DD3. Длительность импульса DD2 должна быть предварительно настроена элементами C4 и R3 таким образом, чтобы эта величина длительности была немного меньше длительности SPACE (низкая частота) сигнала. Это легко выполняется с помощью простейшего сигнал-генератора ПЧ частот и вольтметра. При этом, если на вход детектора будут поступать импульсы с частотой SPACE рабочего сигнала, или с более низкой частотой, то на выводе 6 триггера DD3 напряжение будет равно нулю.

Если на вход детектора начнут поступать импульсы с частотой выше SPACE (низкочастотного) рабочего сигнала, то на выходе триггера DD3 появится меандр с периодом, равным удвоенной частоте входных импульсов.

Выходное согласующее устройство

На рис. 8.20 представлена принципиальная электрическая схема согласующего выходного устройства U4.

Рис. 8.20. Выходное согласующее устройство

На операционных усилителях DA1 и DA2 собран фильтр, который очищает полезный сигнал от продуктов преобразования и, одновременно, выдает для COM-порта полезные сигналы необходимой амплитуды и полярности. Практика показала достаточность такого согласователя практически для любых видов детекторов. Поскольку радиолюбитель зачастую вынуждены использовать некондиционные детали, в схему добавлен потенциометр R4 (с дополнительными резисторами R2 и R5), которым необходимо установить величины напряжений выходного сигнала при наличии входного сигнала (+10...+12V) и при отсутствии сигнала (-10... -12V).

Светодиод VD1 служит индикатором работы демодулятора.

Никакой предварительной настройки (при исправных деталях и монтаже) не требуется.

Настройка модема

Изготовленный модем следует тщательно настроить. Особенно внимательно нужно выполнить настройку детектора, от нормальной работы которого зависит работа всего устройства. Настройка выполняется за несколько этапов.

Наладка начинается с подачи на вход демодулятора сигнала с частотой, равной средней частоте ПЧ канала. При этом уточняются величины емкостей конденсаторов C3 и C5, проверяется наличие усиления сигнала каскадами на транзисторах VT1 и VT2 полосового фильтра.

При наличии осциллографа следует проверить наличие прямоугольных по форме импульсов на коллекторе транзистора VT1 (схема частотного детектора). Затем проверяется прохождение сигнала через DD1A и DD1B. Для этого следует подключить вольтметр постоянного напряжения к выводу 6 DD3. При этом резистор R3 должен иметь минимальную величину сопротивления и показания вольтметры должны быть равны нулю. Изменением величины сопротивления в сторону увеличения, добиться скачка напряжения примерно до двух Вольт. Убедиться, что частота сигналов на входе модулятора действительно соответствует средней частоте ПЧ канала. Изменением частоты в ту или иную сторону от средней частоты наблюдать скачкообразное увеличение показаний вольтметра и резкое падение напряжение до нуля. При этом должен загораться или гаснуть индикатор VD1 на выходном устройстве.

Подключить вольтметр постоянного напряжения на выход согласующего устройства. От звукового генератора через конденсатор емкостью 0,01мкФ подать сигнал с частотой 300...600 Гц в точку "Вход" выходного устройства (на вход DA1). Перемещая движок потенциометра R4, добиться нулевых показаний вольтметра. Установленный режим работы выходного устройства при этом будет соответствовать режиму меандра на выходе.

Заключительную проверку можно сделать, изменяя частоту ПЧ в пределах полосы пропускания фильтра, при этом наблюдать скачкообразное изменение показаний вольтметра от нуля до максимума (и наоборот) ТОЛЬКО при переходе через установленную ранее частоту настройки детектора (среднюю частоту полосы пропускания фильтра ПЧ).

Все примененные в демодуляторе детали не имеют каких-либо особенностей и могут быть заменены на аналогичные из других типов.

Применение в демодуляторе оригинального частотного детектора позволяет добиться качественного приема сигналов без использования дефицитных специальных микросхем, используя только детали широкого применения. Кроме того, имеются следующие преимущества по сравнению с традиционными схемами демодуляторов:

q исключительная простота настройки детектора и демодулятора в целом;

q возможность применения более узкополосого активного фильтра принимаемых радиосигналов, что особенно важно при работе на коротких волнах;

q простая настройка на принимаемую радиостанцию, допускается уход частоты принимаемой р/станции примерно на 80 Гц в коротковолновом диапазоне и на 400 Гц в УКВ, что значительно уменьшает неприятности, связанные с эффектом Допплера при работе со спутниками. Указанные величины весьма ориентировочны и зависят от полосы пропускания входного фильтра и настройки частоты переключения детектора;

q демодулятор работает не непосредственно с поступающими из эфира сигналами, а с аналогами этих сигналов, выработанными ждущими мультивибраторами, при этом полученные аналоги сигналов имеют более стабильными все параметры;

q частотный детектор в процессе работы не производит никаких побочных продуктов, которые могли бы создавать помехи приему.

К недостаткам следует отнести чувствительность к импульсным помехам.

Модем на 564ГГ1

Схема модема

Блок-схема модема, в котором используются микросхемы с ФАПЧ (Фазовая АвтоПодстройка Частоты) 564ГГ1 (561ГГ1), полностью совпадает с блок-схемой модема MODEM3. Поэтому далее я только коротко опишу различающиеся узлы модема. Прочие подробности смотрите в описании модема MODEM3.

На рис. 8.21 представлена блок-схема модема, все детали различных узлов модема рассчитаны на его работу в режиме Packet Radio со скоростью 300 Бод и со средней звуковой частотой примерно 1000 Гц. Модем работает на звуковых (аудио) частотах и совмещает в себе две основных составных части — передающую часть (модулятор) и приемную часть (демодулятор).

Рис. 8.21. Блок-схема модема

Модулятор включает в себя устройство для включения и выключения передатчика и собственно модулятор — устройство для подачи на вход передатчика посылок от тонального генератора. Собственно генератор обозначен как U1, выходной каскад генератора — U1.1. Демодулятор включает в себя полосовой фильтр на операционных усилителях (U2), специальный частотный детектор (U3) и выходной узел (U4).

Отдельные узлы модема

Тональный генератор

Тональный генератор U1 представлен на рис. 8.22. Генератор выполнен на микросхеме 564ГГ1 с фазовой автоподстройкой частоты.

Рис. 8.22. Принципиальная электрическая схема тонального генератора

Для улучшения частотных характеристик генерируемого сигнала к генератору добавлен каскад U1.1 на транзисторе КТ315, который служит фильтром нижних частот и позволяет регулировать величину амплитуды выходного сигнала. Схема этого каскада представлена на рис. 8.23.

Рис. 8.23. Фильтр нижних частот

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр U2 используется тот же, что и в модеме MODEM22a.

Представленный на рис. 8.5 фильтр выполнен на двух операционных усилителях типа К140УД7(УД6) (или подобных) по одноканальному принципу.

Специальный частотный детектор

Специальный частотный детектор U3 выполнен микросхеме 564ГГ1.

На рис. 8.24 приведена схема специального частотного детектора U3.

Рис. 8.24. Частотный детектор

Выходное согласующее устройство

Выходное согласующее устройство применено от модема для работы в режиме CW.

На рис. 8.14 представлена принципиальная электрическая схема согласующего выходного устройства U4.

Настройка модема

Изготовленный модем следует тщательно настроить. Особенно внимательно нужно выполнить настройку детектора, от нормальной работы которого зависит работа всего устройства. Настройка выполняется за несколько этапов.

q Начать настройку модема следует с выбора величин рабочих частот. За основу при расчетах можно взять характеристики узкополосого (телеграфного) фильтра. Работать предполагается всеми видами цифровой связи. Предположим, что радиоприемник на вашей станции имеет узкополосый фильтр с шириной полосы 300 Гц и пропускает частоты от 1000 до 1300 Гц. В этом случае величина средней частоты будет равна 1150 Гц. Учитывая величину сдвига частот, равную 200 Гц, определяем, что нижняя частота должна быть 1050 Гц, а верхняя — 1250 Гц. Для варианта спутниковой связи нижняя частота должна быть примерно 1500 Гц, а верхняя – 2500 Гц, при разносе частот 1000 Гц.

q Далее проводим настройку тонального генератора (см. рис. 8.22). Для настройки частотомер подключается к точке выхода, регулировкой R1 устанавливается величина нижней частоты (например, 1050 Гц), а регулировкой R2 (при замкнутой на землю точке "вход") устанавливается величина верхней частоты (например, 1250 Гц). Величина амплитуды выходного сигнала должна измеряться вольтметром, подключенным к выходу тонального генератора.

q Затем следует от звукового генератора подать на вход фильтра (см. рис. 8.5) сигнал "space" с частотой 1050 Гц. Каскад на DA1 резистором R5 настраивается на эту частоту. Затем на фильтр от звукового генератора подается сигнал "mark" с частотой 1250 Гц, при этом каскад на DA2 резистором R6 настраивается на эту частоту. Контролировать настройку каскадов следует вольтметром переменного напряжения, подключенным на выход фильтра. Если измерить частотную характеристику фильтра после настройки каскадов, то она должна выглядеть примерно так, как это показано на рис. 8.25, кривая линия А.

q Далее следует подключить вольтметр постоянного напряжения на выход частотного детектора (см. рис. 8.24). Подавая на вход модема поочередно сигналы от звукового генератора то 1250 Гц то 1050 Гц, нужно вращая поочередно оси переменных резисторов R1 и R2 пытаться совместить пик положительного напряжения с частотой mark, а минимум отрицательного напряжения с частотой space. Следует иметь ввиду, что резистором R2 устанавливается определенная величина частоты, а резистором R1 устанавливается величина разницы (сдвига) между частотами. Характеристика частотного детектора должна выглядеть примерно так же, как кривая B на рис. 8.25.

q Настройку выходного каскада следует выполнить следующим образом.

· Подключить вольтметр постоянного напряжения на выход согласующего устройства.

· От звукового генератора через конденсатор емкостью 0,01мкФ подать сигнал с частотой 300...600 Гц в точку "Вход" выходного устройства (на вход DA1).

Перемещая движок потенциометра R4, добиться нулевых показаний вольтметра. Установленный режим работы выходного устройства при этом будет соответствовать режиму меандра на выходе.

q Настройку можно считать законченной, если характеристика полосового фильтра и характеристика частотного детектора соответствуют кривым на рис. 8.25.

Рис. 8.25. Характеристики фильтра и детектора

Если сравнивать модемы MODEM22 и модем на 564ГГ1, то сразу бросается в глаза большое различие между входными полосовыми фильтрами. В двухканальном фильтре с острой настройкой модема MODEM22 суммарная ширина полосы пропускания двух каналов составляет не более 200 Гц, в то время как для нормальной работы частотного детектора на 564ГГ1 нужна ширина полосы не менее 400 Гц. Это говорит о том, что MODEM22 по этому параметру лучше приспособлен к работе на низкочастотных коротковолновых диапазонах. В то же время сложность изготовления и настройки MODEM22, MODEM21a, MODEM22a несравненно меньше и проще.

Подавитель импульсных помех

Большим злом для приема сигналов любым видом цифровой радиосвязи являются импульсные помехи. Каких то общих рекомендаций здесь быть не может. В каждом отдельном случае нужно опробовать все известные вам способы и выбрать из них только те, которые окажутся эффективными.

Очень полезными в таких случаях бывают ограничители амплитуды различных конструкций. На рис. 8.26 приведена одна из возможных схем подобного ограничителя.

Рис. 8.26. Схема ограничителя амплитуды

Все четыре диода должны быть высокочастотными, одной марки. Например, КД503.

На рис. 8.27 приведена еще одна из схем ограничителей, называемая схемой динамического ограничения.

Рис. 8.27. Схема динамического ограничителя

Диод должен быть высокочастотным, строго соблюдать полярность подключения электролитического конденсатора. Вывод А подключается к точке схемы, в которой должно поддерживаться ограничение.

Ограничитель можно ставить на входе в полосовой фильтр. Можно дополнительно к установленному на входе в полосовой фильтр ограничителю первой конструкции добавить где – то в последующем каскаде ограничитель второй конструкции.

Фильтр - удвоитель

Модем для любого вида цифровой связи представляет собой довольно капризное устройство. Помехи от соседних работающих радиостанций, атмосферные разряды, помехи от систем зажигания автомобилей – все это создает проблемы при приеме слабых сигналов. В этом случае приходится идти на создание различных устройств, которые оказывали бы модему помощь при приеме слабых сигналов, а также и достаточно громких сигналов в условиях помех.

Интересные возможности предоставляет схема удвоителя звуковых частот, изображенная на рис. 8.28.

Рис. 8.28. Принципиальная электрическая схема удвоителя звуковых частот

Собранное по этой схеме устройство за счет имеющегося на его входе диодного ограничителя амплитуды уничтожает все импульсные помехи, амплитуда которых выше определенного порога, созданного ограничителем. Первичная обмотка трансформатора Тр1 совместно с подключенной параллельно емкостью С создает колебательный контур, обладающий определенной добротностью и настроенный на определенную частоту. Тем самым Тр1 является полосовым фильтром звуковых частот, который ослабляет все ненужные верхние и нижние звуковые частоты в принимаемом сигнале. Две вторичных обмотки трансформатора Тр1 соединены между собой таким образом, что на свободных выводах этих обмоток частоты принимаемого сигнала находятся в противофазе. Эти противофазные сигналы поступают на базы транзисторных ключей VT1 и VT2. Поскольку коллекторы транзисторов соединены вместе и работают на общую нагрузку, то в нагрузке R2 выделяется сигнал с частотой в два раза выше, чем частота исходного принимаемого сигнала. Никакие шумы, трески и прочие помехи, присутствующие в исходном сигнале, через такой фильтр не проходят.

В практических условиях в качестве диодов D1 и D2 можно использовать диоды типа Д219 … Д221, в качестве трансформатора Тр1 можно применить переходной трансформатор от старого транзисторного приемника. Остальные детали пояснений не требуют. В некоторых случаях параллельно первичной обмотке трансформатора Тр1 можно подключить конденсатор постоянной емкости величиной 0,5 … 2 мкФ. Если вы хотите использовать на входе сигнал достаточно высокого напряжения, то можно на входе поставит ограничительную цепочку из двух последовательно соединенных пар встречно-параллельных диодов.

Где можно использовать эту конструкцию?

Если вам надоедают шумы и трески при приеме телеграфных сигналов, то подключите такой удвоитель на выход своего радиоприемника. Телефоны подключаются на выход удвоителя. Получаются удивительные вещи! Абсолютно никаких шумов и тресков. Чистейшего тона телеграфный сигнал появляется внезапно, постоянно с большой громкостью. Очень впечатляющая картина!

Любители пакетной связи на КВ диапазонах, а также всех прочих видов цифровой связи, страдающие от импульсных помех больше других, могут поставить такое устройство между выходом радиоприемника и входом модема. В этом случае разнос частот в модеме должен быть не 200 Гц, а 400 Гц (т.е. разнос частот должен быть удвоен). Преимущества:

o Увеличивается разнос частот, что очень важно.

o Исчезают все виды импульсных и прочих помех.

Еще один вариант подобной схемы представлен на рис. 8.29. Этим вариантом я пользуюсь чаще, особенно для удвоителей УКВ диапазона. Думаю, что и на звуковых частотах результаты работы подобных фильтров удовлетворят многих радиолюбителей.

Рис. 8.29. Еще одна схема фильтра-удвоителя

Фильтры-удвоители являются экспериментальными и еще не прошли достаточной проверки, поэтому любая информация о их работе будет исключительно интересна для автора. Для связи можно использовать адрес электронной почты mailto:r3xb@kaluga.ru

Модем и звуковая карта компьютера

Три технологии в цифровой радиосвязи

Если ввести понятие "технология выполнения цифровой любительской радиосвязи", то можно будет выделить три четко ограниченные технологии, которые отличаются друг от друга основными параметрами.

q Первая технология — классическая. Она характеризуется следующими параметрами.

· Заложенная в компьютер программа только выполняет функции по обслуживанию экрана и файлов с передаваемыми и принимаемыми текстами.

· Роль согласующего устройства между компьютером и радиостанцией выполняет специальный контроллер — TNC (Terminal Node Controller). TNC представляет собой сложный аппарат, который при передаче принимает от компьютера через COM-порт текстовые строки, производит кодирование каждого символа (буквы) из этой строки в токовые посылки и передает эти посылки в передатчик. При приеме он принимает от радиоприемника аналоговые сигналы, декодирует эти сигналы в буквы, складывает из полученных букв строки и через COM-порт передает готовые строки компьютеру. Переключает радиостанцию для работы на передачу или на прием

· COM-порт компьютера с подключенным к нему TNC работает в нормальном режиме, соответствующему стандарту RS-232;

q Вторая технология — комбинированная. В этой технологии часть функций, которые в первой технологии выполняет TNC, передаются компьютеру.

· Загруженная в компьютер программа выполняет функции по обслуживанию экрана и файлов с передаваемыми и принимаемыми текстами. Кроме того, она при передаче производит кодирование каждого символа из передаваемой текстовой строки в токовые посылки и передает их модему. При приеме программа принимает от модема токовые посылки, декодирует эти посылки в буквы, складывает из этих букв слова и передает их для дальнейшей обработки.

· Роль согласующего устройства между компьютером и радиостанцией играет специальный аппарат — модем. Модем значительно проще и дешевле, чем TNC. При передаче он принимает от компьютера через COM-порт токовые посылки, преобразует их в посылки с определенной частотой и передает на вход радиопередатчика. При приеме модем принимает от радиоприемника аналоговые сигналы, преобразует их в токовые посылки и передает компьютеру. Через модем компьютер переключает радиостанцию с приема на передачу и наоборот.

· COM-порт работает в необычном для него режиме.

q Третья технология — работа через звуковую карту компьютера. Эта технология имеет много общего с технологией второй, только роль модема выполняет звуковая карта компьютера.

· Загруженная в компьютер программа выполняет функции по обслуживанию экрана и файлов с передаваемыми и принимаемыми текстами. Кроме того, она при передаче производит кодирование каждого символа из передаваемой текстовой строки в токовые посылки и передает их на звуковую карту компьютера. При приеме программа принимает от звуковой карты токовые посылки, декодирует эти посылки в буквы, складывает из этих букв слова и передает их для дальнейшей обработки.

· Роль согласующего устройства между компьютером и радиостанцией играет звуковая карта компьютера. Такой вариант значительно проще и дешевле, чем TNC или модем. При передаче звуковая карта принимает от компьютера токовые посылки, преобразует их в посылки с определенной частотой и передает на вход радиопередатчика. При приеме звуковая карта принимает от радиоприемника аналоговые сигналы, преобразует их токовые посылки и передает компьютеру.

· COM-порт служит только для переключения радиостанции с приема на передачу и наоборот.

Каждая из этих технологий имеет свои плюсы и свои минусы. Рассмотрим некоторые из особенностей каждой технологии.

q Единственный, на мой взгляд, недостаток первой технологии заключается в значительной стоимости TNC. Преимуществом является отличное качество как при приеме, так и при передаче.

q Вторая технология позволяет иметь достаточно хорошее качество приема и передачи, которое в большой степени зависит от конструкции и настройки модема. Для радиолюбителей, умеющих держать в руке паяльник, это очень хороший вариант. Большинство из имеющихся в настоящее время программ по различным цифровым видам связи предназначены именно для работы с различными модемами, хотя могут отлично работать и с TNC.

q Третья технология имеет специфическую особенность. Дело в том, что в компьютере могут использоваться и очень дешевые звуковые карты, и очень дорогие. При этом дорогие карты, имеющие в своем составе специальный процессор, могут обеспечить хорошее качество сигнала. Но эти карты очень дорогие и не каждый из наших радиолюбителей сегодня в состоянии их приобрести. Дешевые звуковые карты тоже могут во многих случаях удовлетворить потребности некоторых радиолюбителей, но, как показал опыт, не всем этот вариант нравится. С аппаратными модемами получается лучше, это мое мнение.

q Существует и еще одна особенность при работе со звуковыми картами. Под управлением Windows98(95) работают практически все имеющиеся на отечественном рынке звуковые карты, а вот под управлением MS-DOS работают только те карты, драйверы которых имеются в данной программе.

Некоторые наблюдения и выводы

Мною проведено большое число экспериментов, во время которых я сравнивал качество принимаемых сигналов при применении аппаратного модема MODEM22 и использовании вместо модема звуковой карты компьютера.

В результате этих экспериментов оказалось, что программой RITTY в режиме телетайпа через звуковую карту я не смог без ошибок принимать те радиостанции, сигналы которых отлично принимались на другую программу, работающую через аппаратный модем. После этого я провел несколько экспериментов по приему сигналов пакетных станций, работавших на 14 МГц. При этих экспериментах я использовал WinPack+AGWPE, но в одном случае прием одной и той же станции проводился через аппаратный модем, а в другом случае - через звуковую карту.

Оказалось, что через звуковую карту прием был во много раз хуже.

Об'яснение этому нашел в книге Тима Кинтцеля "Руководство программиста по работе со звуком", ДМК, Москва, 2000г.

Не вдаваясь в тонкости, сложившиеся обстоятельства, пускай и примитивно, но с достаточной степенью точности, можно объяснить в каждом из этих случаев следующим образом:

q входной фильтр аппаратного модема, выполненный на операционных усилителях, пропускает через себя без задержки сигналы определенной полосы частот, при этом основополагающим фактором является только частота поступающего на фильтр сигнала.

q Фильтр, выполненный на звуковой карте, представляет собой массив цифр, которыми описывается идеальная синусоида. Этот фильтр все поступающие на его вход сигналы тут же преобразует в другой массив цифр, а затем сравнивает цифры этих двух массивов на предмет совпадения. Если цифры одного массива совпадают с цифрами другого массива, то сигнал считается нормальным и фильтр его пропускает.

Получается так, что если на вход фильтра, выполненного на базе звуковой карты, поступает сигнал с идеальной (или близкой к идеальной) формой синусоиды, то такой сигнал через фильтр проходит. Так что если вы работаете любым видом цифровой связи через звуковую карту, то выбирайте тех корреспондентов, радиостанции которых излучают близкий к идеальному синусоидальный сигнал. Иначе будут проблемы. Дело в том, что некоторые радиолюбители в своих конструкциях предпочитают использовать сигналы прямоугольной формы, которые через фильтр на звуковой карте нужно "пропихивать" какими-то специальными мерами.

Поэтому советую всем, кто хочет иметь качественный прием сигналов при работе различными видами цифровой радиосвязи, или иметь приличные результаты в соревнованиях по цифровой связи, не работать через заменители модемов, в качестве которых используются звуковые карты компьютеров. Нужно устанавливать на своих радиостанциях аппаратные модемы, на входе которых стоят фильтры, выполненные или на операционных усилителях, или на контурах.

Что такое TNC

Зарубежными фирмами разработано много разных моделей TNC. В нашей стране также делались попытки создать свои конструкции на базе зарубежных компонентов. В некоторых случаях это удавалось, так что у радиолюбителей можно встретить и такие конструкции. Основная масса изготавливаемых в нашей стране аппаратов TNC делается по схеме контроллера TNC-2.

Пакетный контроллер TNC-2 предназначен для проведения радиосвязей видом цифровой связи Packet Radio в следующих режимах:

q в режиме терминальной станции;

q в режиме ретранслятора (digi);

q в режиме узла (node);

q в режиме почтового ящика (PMS или MBBS);

q совместно с программой компьютера позволяет организовать работу пакетного MBBS и радио TCP/IP систем для работы в сети Интернет.

Описание одной из конструкций TNC можно найти в Интернете по адресу http://ra3apw.by.ru/ .

Технические характеристики

Ниже привожу технические характеристики TNC-2, которыми обладают практически все изготавливаемые в нашей стране подобные аппараты.

q Протокол обмена AX.25.

q Скорость передачи по радиоканалу с внутренним модемом (имеется ввиду модем на импортной микросхеме TCM3105N, встроенный в плату контроллера и предназначенный для работы на УКВ) — 1200/2400 бит/c.

q Скорость передачи по радиоканалу с внешним модемом (имеется ввиду любой внешний модем, подключенный к специальному разъему контроллера и предназначенный для работы на определенной скорости) — 300, 4800, 9600 бит/с.

q Скорость обмена между контроллером и компьютером по COM-порту (режим асинхронный RS232) — 1200, 2400, 4800, 9600 бит/с.

q Программное обеспечение компьютера, с которым может нормально работать контроллер — TAPR совместимое, TheNet, DED, KISS, ROSE.

q Русифицированный персональный почтовый ящик (PMS) размером — 15600 байт.

q Энергонезависимое ОЗУ (в некоторых аппаратах) — 32 кбайт.

q Напряжение питания — 9 Вольт.

q Ток потребления — 0б25 А.

q Светодиодные индикаторы — PWR (индикатор включения), CON (индикатор соединения с радиостанцией корреспондента), STA (статус — состояние контроллера), PTT (режим передачи), DCD (наличие несущей частоты на входе модема).

Состав контроллера

Контроллер пакетной связи состоит из двух основных узлов:

q пакетного адаптера, который представляет собой микропроцессорный комплект (миниЭВМ);

q модема.

Пакетный адаптер, представляющий из себя микроконтроллер, выполнен, как правило, на процессоре (CPU) Z80. В состав процессорного комплекта входят микросхемы ОЗУ и ПЗУ, двухканальный последовательный порт Z80A SIO-0. Первый канал порта программируется для работы с модемом, второй канал предназначается для работы непосредственно с компьютером. В этот же комплект обязательно входит генератор опорной частоты, выполненный на кварце с частотой 4,9152 или 9,830 МГц. Частота кварцевого генератора проходит несколько каскадов деления частоты, что позволяет работать с различными скоростями.

Программа, хранящаяся в ПЗУ, управляет работой микропроцессора. ОЗУ служит для хранения информации, как вводимой с клавиатуры, так и принятой из эфира. Формирователь пакетов производит упаковку информации в пакеты для передачи её корреспонденту. Таймер поддерживает временные интервалы в момент установления соединения, во время обмена информацией и подтверждения, во время рассоединения.

Кроме того, в комплект непременно входят микросхемы, выполняющие роли:

q диспетчера памяти;

q преобразователя NRZ/NRZI;

q драйверы индикации;

q коммутатор прием/передача;

q преобразователь уровней TTL/RS232;

q стабилизатор напряжения.

Конструктивно контроллер выполняется на двух или на одной печатной плате. Если в качестве модема работает микросхема TCM3105, то контроллер выполняется на одной плате размером (примерно) 160х115 мм. Если для модема используются отечественные радиодетали, то модем выполняется на второй плате, примерно с такими же размерами.

Работоспособность цифровой части контроллера определяется при включении — если нет никаких ошибок или появившихся дефектов, то при включении сначала загораются, а потом гаснут два светодиода — CON и STA, а на экране появляется заставка контроллера.

Звуковая карта вместо модема

Во время обмена мнениями с другими радиолюбителями по поводу роли компьютерных звуковых карт в любительских цифровых видах связи, многие упрекают меня в том, что я умаляю роль этих устройств.

Но это совершенно не так. Мне очень даже нравятся эти устройства и я частенько с удовольствием слушаю музыку, которая выдается компьютером посредством звуковых карт.

Цифровая связь основана на том, что сигналы от компьютера перед поступлением в передатчик должны обязательно пройти через устройство, называемое модулятором, а от приемника к компьютеру обязательно должны пройти через устройство, называемое демодулятором. Два этих устройства, объединенные в одну конструкцию, называются модемом. Хочешь или не хочешь, но без модема нет и не может быть цифровой связи. В радиолюбительской практике часто ВМЕСТО специального аппаратного модема используют ИМИТАЦИЮ модема посредством звуковой карты. Т.е. звуковая карта не является обязательным атрибутом цифровой связи, а является лишь СУРРОГАТНЫМ ЗАМЕНИТЕЛЕМ МОДЕМА. Это объективная реальность и от нее никуда не денешься.

При этом я не имею в виду те виды связи и программы, которые изначально предназначены для работы только со звуковой картой компьютера, такие как PSK31, MT63 и другие. Так что, по моему мнению, следует различать два способа применения звуковых карт:

q применение звуковых карт совместно с программами для цифровых видов связи, которые изначально были рассчитаны на применение аппаратных модемов;

q применение компьютерных звуковых карт совместно с программами, для работы с которыми они изначально предназначены.

В предыдущей главе этой книги я кратко описал программу PSK31, работа которой возможна только при наличии в компьютере цифровой карты.

Если сравнивать работу двух программ, из которых одна работает с аппаратным модемом, а другая использует звуковую карту, то сказать однозначно, что какая-то из этих программ является лучшей, просто невозможно. Многое зависит от субъективных факторов, т. е. от того, какой параметр считается данным радиолюбителем самым важным. Например, для одного самым важным является безошибочный прием данных, для другого самым важным является удобство в работе, для третьего самым важным является красиво оформленная экранная заставка.

Коротко рассмотрим некоторые особенности применения дешевых звуковых карт, не имеющих в своем составе специального процессора.

В качестве модулятора звуковая карта работает довольно хорошо, т. е. она способна создавать хороший синусоидальный сигнал достаточной силы, и все было бы хорошо, если бы не некоторые особенности компьютерных операционных систем. Каждая операционная система работает с большим числом прерываний, т. е. если подошел момент для выполнения какой-то системной операции, то процессор прекращает выполнение текущего процесса и выполняет необходимую операцию. Если текущей операцией была генерация звука картой, то во время прерывания вместо звука от карты НИКАКОГО другого сигнала не будет. Наше ухо воспримет этот момент как небольшой щелчок, а вот программа вашего корреспондента воспримет это как помеху и выдаст сбой. Если MS-DOS делает не так уж много прерываний, то Windows с ее ну уж очень большим числом прерываний число сбоев увеличивает во много раз. Конечно, по сравнению с "мини hamcom" или "мини baycom" модемами на одном операционном усилителе это покажется выходом в рай, но по сравнению с нормальным модемом этот процесс будет выглядеть не очень здорово.

В качестве демодулятора звуковая карта выглядит еще хуже. К тем сбоям, которые создают прерывания, добавляется тот факт, что звуковая карта плохо выполняет роль детектора. Для лучшего выполнения роли детектора следует до звуковой карты ставить специальные преобразователи сигнала, а это сводит на нет все остальные кажущиеся преимущества работы через эту карту в качестве модема. Еще одной функцией демодулятора является фильтрация поступающего от приемника сигнала. Совместно с звуковой картой должен использоваться программный фильтр. Это очень громоздкая и малоэффективная часть программы. Аппаратные фильтры работают намного лучше и не искажают сигнал. Этого мнения придерживаюсь не только я. Например, Peter Martinez, создатель AMTOR и PSK31 в своей большой статье о философии PSK31 пишет, что выполненные программно полосовые фильтры зачастую вносят искажения сигналов. Известный программист Tom Sailer в документации к программе TERMAN93 предостерегает от использования узкополосых DSP фильтров из-за вносимых ими в сигналы искажений.

На вопрос о том, почему использование звуковых карт в качестве модемов цифровой связи стало популярным, следует учесть следующие факторы. Радиолюбители, возраст которых сейчас перевалил за 60 или около того, образно говоря "родились с паяльниками в руках". Они знали, что если сами не сделают эту очень нужную на данный момент конструкцию, то попросту никогда ее не будут иметь. А радиолюбители младшего возраста родились "с папиным кошельком в руках" и самостоятельное изготовление какой-то конструкции превращается для них в проблему. Пусть не для всех, но для многих это так и есть. Поэтому изготовление даже самой простой конструкции повергает этого человека в ужас.

Когда радиолюбителям нашей страны было разрешено работать RTTY и когда появились миникомпьютеры "Радио-86.РК", в журнале "Радио" появилась сделанная москвичом Демиденко конструкция хорошего фильтрового модема. В это же время подобные конструкции, но на несколько ином уровне были опубликованы в журнале "Funkamateur". Эти конструкции были исключительно удачными и использовались радиолюбителями много лет, у некоторых даже и до сего времени.

Потом началась эра IBM PC и появились программы HAMCOM и BAYCOM, которые допускали возможность работать с очень простыми минимодемами на одном операционном усилителе. Опытные радиолюбители сразу же отказались от этих "чудоустройств" из-за очень плохого качества приема сигналов, а вот юным, которые еще не работали с нормальными модемами, они показались привлекательными, конечно же из-за их простоты реализации. Многие из них просто не имели представления о том, что можно принимать сигналы с гораздо лучшим качеством и без ошибок, которые с избытком допускались "минимодемами". То, что на самом деле эта конструкция представляла собой пародию на нормальный модем, никто не хотел слышать. Потом вдруг появилась возможность использовать вместо "минимодема" звуковую карту, которая давала возможность вести прием с несколько лучшим качеством, и это для многих стало чудесным избавлением от мук с "минимодемом", звуковым картам стали приписывать сверхъестественные возможности, короче появилось новое божество.

Особенно усердствуют в приписывании различных чудес при работе через звуковые карты те, кто не знал ничего кроме "минимодема". В настоящее время любое упоминание о нормальном модеме у большинства ассоциируется с "минимодемом" или с баснословными по цене модемами западных фирм. И совсем мало кто задумывается о том, что сделать модем, посредством которого можно на равных работать с любыми корреспондентами, совсем не сложно и совсем не дорого. Нужно только захотеть. Иметь хороший модем — нет ничего проще!

Заключение

Наблюдая в течение многих лет за работой любительских радиостанций через аппаратуру ИСЗ, постоянно приходилось отмечать, что радиолюбители нашей страны среди огромного числа любителей спутниковой связи попадаются очень редко. Задумываясь о причинах такого положения, на ум приходят следующие соображения.

q После серии замечательных статей Владимира Леонидовича Доброжанского в журнале «Радио», напечатанных в 1976 … 1977 годах, других серьезных статей на тему спутниковой связи ни в одном из журналов не было. Были отдельные малые публикации, которые большого интереса не вызывали.

q Книжные издательства также не баловали вниманием тему спутниковой связи, особенно связи радиолюбительской.

q Сами радиолюбители, занимавшиеся спутниковой связью, и имевшие в этом деле значительные успехи, не стремились поделиться опытом с начинающими любителями спутниковой связи.

q Наши предприниматели не хотят заниматься изготовлением доступной по цене любительской аппаратурой. Среди радиолюбителей ходят слухи о том, что в западных странах имеется большое скопление бывшей в употреблении, а, следовательно, очень дешевой любительской аппаратуры. Наверняка этой аппаратурой могли бы пользоваться наши радиолюбители, которые не в состоянии самостоятельно что – либо изготовить. Ведь привозят же тысячами подержанные автомобили …

Все эти мысли побудили меня сначала начать пропаганду спутниковой связи в радиолюбительских журналах, в Интернете и любительской пакетной сети, чтобы потом собрать весь накопленный годами материал в этой книге. Кстати, известный украинский радиолюбительский журнал отказался опубликовывать предложенную мною серию статей о спутниковой связи.

Цель этой книги – привлечь молодых радиолюбителей к спутниковой связи. Именно на их период жизни пришлось полное замалчивание темы ИСЗ. Думаю, что предоставленная мною в этой книге информация может быть им очень полезной.

На моем Web – узле в Интернете, который располагается по адресу http://r3xb.nm.ru/ , постоянно публикуется и будет публиковаться в дальнейшем некоторая информация по спутникам. Там же вы можете найти различные компьютерные программы, статьи о цифровых видах связи и многое другое. Если кто – то имеет приличные достижения в области спутниковой связи и хочет поделиться своими знаниями с другими, то может присылать эту информацию мне по электронной почте. Мною эта присланная информация будет опубликована на моем Web – узле и, по желанию автора, в любительской пакетной сети.

Желаю всем читателям счастья и успехов.

73! Геннадий А. Тяпичев - RA3XB

mailto:r3xb@kaluga.ru

Список использованной литературы

1. В. Доброжанский «Ретранслятор: каким он должен быть», статья в журнале «Радио» №5 за 1976 год.

2. С. Жутяев «Любительская УКВ радиостанция», Москва, «Радио и связь», 1981 год.

3. В. Горбатый «Любительские УКВ радиостанции на транзисторах», Москва, «Энергия», 1978 год.

4. Ю. Зирюкин «ГИР – волномер – ГВЧ», журнал «Радиолюбитель» №9, 1993 год.

5. Н. Смирнов «UHF – УКВ», журнал «CQ de U» 1988 г, Минск, «Полымя».

6. К. Ротхаммель «Антенны», Москва, «Энергия», 1979год.

7. З. Беньковский, Э. Липинский «Любительские антенны коротких и ультракоротких волн», Москва, «Радио и связь», 1983 год.

8. Г. Тяпичев «Компьютер на любительской радиостанции», Санкт – Петербург, БХВ – Петербург, 2002 год;

9. Г. Тяпичев "О расчете орбит для спутников RS", статья в журнале "Радиолюбитель. КВ и УКВ" № 7, 1996, г. Минск.

10. Г. Тяпичев "Простой демодулятор", статья в журнале "Радиолюбитель. КВ и УКВ" № 6, 1999, г. Минск.

11. Г. Тяпичев "Пакет через Sound Blaster", статья в журнале "Радиолюбитель. КВ и УКВ" № 8, 1999, г. Минск.

12. Г. Тяпичев "Модем", статья в журнале "Радиолюбитель. КВ и УКВ" № 12, 2000, г. Минск.

13. Г. Тяпичев "Знакомьтесь: режим PACTOR", статья в журнале "Радиолюбитель. КВ и УКВ" №  6, 2001, г. Минск.

14. Г. Тяпичев "Универсальный любительский модем", статья в журнале "Радиомир. КВ и УКВ" № 11, 2001, г. Минск.

15. Г. Тяпичев "RTTY-BBS — электронная доска объявлений", статья в журнале "Радиомир КВ и УКВ" № 2, 2002, г. Минск.

16. Г. Тяпичев "ИСЗ и радиолюбители", статья в журнале "Радиомир. КВ и УКВ" № 10, 2002, г. Минск.

17. Г. Тяпичев "Радиолюбительские ИСЗ", статья в журнале "Радиомир. КВ и УКВ" № 1, 2003, г. Минск.

18. Г. Тяпичев "Расчет элементов орбит ИСЗ", статья в журнале "Радиомир. КВ и УКВ" № 2, 2003, г. Минск.

19. К. Харченко «УКВ антенны», Москва, издательство ДОСААФ, 1969г.

20. А. Колесников «Справочник ультракоротковолновика», Москва, издательство ДОСААФ, 1966г.