Схема універсального частотного радіомодема

Модем призначений в основному для використання в системах пакетної радіозв'язку, але також може використовуватися в радіосистемах загального призначення та дротових системах.

Модем не вимагає обов'язкового наявності апаратного контролера пакетної зв'язку, працює з будь-якими програмними контролерами типу L2, TFPCX, TFX. При застосуванні еймулятора Kiss-режиму TFKISS може використовувати програмний контролер TNC програм TCP/IP типу KA9Q, TNOS, JNOS. При використанні в стандарті ISO OSI (протокол X25/AX25) абонентської програми ТРК та програми Host-режиму FBB швидкості удвічі більші за рахунок програмного стиснення в 2 рази. Аналогічно — при роботі за стандартом ARPA (протокол TCP/IP). В склад модема входять 3 вітчизняні мікросхеми серій 561 та 1401 (К561ГГ1, К561ІР2, 1401УД2Б). Усього — 59 елементів. Функціонально модем складається з двох завершених частин-блоків: приймача та передавача. Секції приймача та передавача працюють абсолютно незалежно. Загальний струм споживання всього модема не перевищує 3,2 мА по ланцюгу +5 В. Аналогом представленого модема є мікросхеми ТСМ3105, FX419, АМ0911. Модем на мікросхемі ТСМ3105 містить два корпуси і має 45 деталей. При практично однаковій кількості елементів в обох модемах безсумнівною перевагою модема на вітчизняній елементній базі є можливість отримання швидкостей вище за номінал для більш широкосмугових каналів тональної частоти.

На швидкостях 2400/2800 Бод пропонований частотний модем близький також за характеристиками до дуплексного FFSK, GMSK, 4-L FSK мікросхем FX469, FX589, FX909, FX919. Він має високу чутливість і високі статистичні показники по частоті збою в умовах перешкод. Але на відміну від перерахованих однокристальних радіомодемів не вимагає підключення по постійному струму на варикап передавача і з виходу частотного детектора приймача. Це обмеження є основною перешкодою в роботі з радіостанціями, які не мають цих виводів для модема. Крім того, в модемі немає множення помилок скремблювання, як в GMSK модемі, що не дозволяє останньому працювати з сигналами нижче 8...9 балів по S-метру.

Представлений частотний модем може мати п'ять регуляторів: - регулятор середньої частоти передавача; - регулятор девіації передавача; - регулятор середньої частоти приймача; - регулятор девіації приймача; - регулятор скважності приймального сигналу та перемикач смуги прийому (2,5/5 кГц).

Схема модема наведена на малюнку. Приймач побудований за схемою ФАПЧ. На вході встановлений детектор нуля мікросхеми D1.1. З виходу детектора нуля сигнал надходить на частотний детектор ФАПЧ мікросхеми D2. Вихідний сигнал ФАПЧ подається на фільтр низьких частот другого порядку на мікросхемі D1.2. На виході встановлено порогове пристрій на мікросхемі D1.3. Постійна контуру ФАПЧ визначається ланцюгом R4 C4. Конденсатор C7 визначає частоту. Опір R11 встановлює середню частоту, а R12 — девіацію частоти.

Приймач вимагає налаштування порогового елемента шляхом установки значення опору R14 для отримання скважності рівної 2. Передавач побудований на основі ЧМ-модуляції з безперервною фазою. Можуть бути наступні види співвідношень без розриву фази: 0,5/1; 0,75/1,25; 1/1,75; 1/2 періодів піднесучого коливання.

Опір R23 і діод VD2 забезпечують ключовий режим роботи керуючого елемента ГУНа передавача (мікросхема D1.4.), яким є транзистор VT2. Опори R26 і R 17 спільно з конденсаторами визначають параметри частоти.

Опір R24 і конденсатори Cll, C12 визначають параметри частоти передавача.

Швидкості і частоти наведені в таблиці, де FH — нижня частота, Fcp — середнє значення частоти, FB — верхня частота.

Таблиця складена таким чином, щоб забезпечити мінімальні перемикання при переході 1200/ 4800.

На швидкостях 300/600/1200/2400 бод модем працює в типовому каналі тональної частоти, на швидкості 4800 бод — в нестандартному каналі тональної частоти (подвійної ширини).

ГУН передавача виконаний на мікросхемі D1.4. Його вихідний сигнал надходить на кільцевий лічильник. Кільцевий лічильник виконує функції формування ступінчастого синусоїдального сигналу, модуульованого за частотою з безперервною фазою (16-ступінчаста синусоїда без розриву фази на виході резистивного суматора). Спектр вихідного сигналу, отриманого таким чином, має мінімальну ширину і дорівнює 1,15 від смуги девіації. ГУН працює на частоті в 16 разів вище частот девіації, вказаних в таблиці, і управляється вхідним цифровим потоком.

На транзисторах VT3 і VT4 виконані елементи шунтування вихідного сигналу і управління включенням передавача. На елементах VD1, VD3, VBW'eor брана схема паразитного живлення від RS232 комп'ютера, а на мікросхемі DD4 — стабілізатор напруги 5 В.

Світлодіод VD1 (АЛ107А) є індикатором зависання порту RS232, індикатором роботи прийому та передачі. Індикація здійснюється на основі часткового зміни світимості діода. Є наступні режими індикації. Якщо програма вивантажена з ОЗУ, а індикатор горить, значить завис порт. Загальне сяйво означає, що модем працює, і завантажена в ОЗУ резидентна програма TNC. При передачі яскравість світіння діода VD1 зменшується на 50%, а при прийомі — на 30%. Змінюючи параметри опорів R11, R12, R24 плавно або дискретно за допомогою перемикачів, легко отримати необхідні швидкості передачі в звичайному каналі тональної частоти або в каналі подвійної ширини. Для отримання п'яти швидкостей ці опори можна виконати у вигляді лінійки з трьох по п'ять опорів, встановлених на навісному перемикачі або на платі. Найбільш зручно виконати ряд цих опорів на основі опорів СП 19-1. Неточність установки номіналів частот 20% суттєвого впливу на роботу схеми не має.

Зменшення значення ємності конденсатора C8 в два рази дає подвійну смугу пропускання. Конструкція модема може бути такою. Модем виконується на двосторонній платі шириною 75 мм і довжиною 78 мм. Плата впається в торці двох роз'ємів 25 pin. Корпус має П-образну форму і накриває по висоті і довжині на 3 мм роз'єми. Нижня плоска частина корпусу вставляється між упорними фланцями роз'ємів. Кріплення корпусу здійснюється без гвинтів за рахунок защіпок знизу в боковини П-образного корпусу. Перемикачі та змінні опори встановлюються з нижньої сторони плати. Для доступу до них передбачені отвори в нижній плоскій частині корпусу.