Przegląd praktycznych rozwiązań - radiowe łącze cyfrowe (1)

Przedmiotem niniejszego artykułu jest opis radiowego łącza do transmisji danych cyfrowych. Od dłuższego czasu takie zagadnienie jest bardzo często poruszane na łamach grup dyskusyjnych, w publikacjach w prasie hobbystycznej itp. Intencją autora było całościowe i pełne, w miarę możliwości, potraktowanie problemu. W taki sposób, aby na podstawie niniejszego artykułu odtworzenie i rozbudowa projektu była łatwa nawet dla niezbyt zaawansowanego Czytelnika.

Pierwszym krokiem było ustalenie zakresu częstotliwości roboczych zgodnie z obowiązującym w Polsce prawem [1] - Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 29 czerwca 2005 roku (Dz.U. Nr 134, pozycja 1127), a zwłaszcza z uwagą nr 5.238, zawartą w Załączniku nr 2 do wymienionego rozporządzenia.
Biorąc pod uwagę dostępność gotowych, fabrycznych modułów radiowych oraz uwzględniając podane wyżej uwarunkowania prawne, wybrano zakres częstotliwości 433,05 do 434,79MHz. W tym wycinku widma radiowego mogą pracować również urządzenia ISM (Industrial, Science, Medicine). Niezwykle istotną sprawą jest fakt, iż wymieniony zakres częstotliwości stanowi wycinek pasma przeznaczonego dla amatorskiej służby radiokomunikacyjnej. Łączności radioamatorskie mają w tym zakresie status nadrzędny (primary), dlatego też należy przedsięwziąć wszelkie działania ograniczające zakłócenia w łączności radioamatorskiej. Należy pamiętać, że wszelkie próby transmisji danych, telemetrii itp. w tym wycinku pasma odbywają się niejako na zasadzie „występów gościnnych”. Gospodarzami są tutaj radioamatorzy-krótkofalowcy i to oni mają głos decydujący o pracy w danym kanale. Nie powiększajmy już i tak dużego zamieszania w eterze!
Krok drugi - dopuszczalna moc wyjściowa nadajnika. Cytowane wyżej Rozporządzenie reguluje również i tę kwestię. Otóż w wycinku pasma 433,05 - 434,79MHz można używać urządzeń nadawczych o mocy mniejszej lub równej 10mW. Należy tu zaznaczyć, że ustawodawca miał na myśli ERP (Effective Radiated Power), czyli zastępczą moc promieniowania.
Krok trzeci - wybór konkretnych modeli modułów radiowych. Obecnie dostępnych jest wiele modeli modułów radiowych, produkowanych przez różnych producentów. Podzespoły te wykorzystują rozmaite metody modulacji częstotliwości nośnej - od AM (modulacja amplitudy) i pochodnych, przez FM (modulacja częstotliwości) aż do PM (modulacja fazy). Oferowane są najróżnorodniejsze modele odbiorników - od najprostszych o bezpośrednim wzmocnieniu, przez odbiorniki superreakcyjne aż po rozbudowane odbiorniki z przemianą częstotliwości (superheterodynowe).
Urządzenia pracujące z modulacją amplitudy pomimo prostej i taniej konstrukcji nie zapewniają takiej odporności na zakłócenia jak urządzenia FM. Większy użyteczny zasięg, większa prędkość transmisji, mniejsza ilość błędów i przekłamań - to zalety FM i PM. Wiele użytecznych informacji na temat teorii, zalet i wad poszczególnych metod modulacji zawiera [2] oraz [3].
Sytuację pogarsza fakt, iż moduły AM są przeważnie konstruowane z maksymalnym uproszczeniem - stabilizacja częstotliwości za pomocą elementów piezoceramicznych, a nie rezonatorów kwarcowych lub układów syntezy PLL, prymitywne odbiorniki superreakcyjne, o problematycznej selektywności, odporności na modulację skrośną.
W efekcie - samo zastosowanie innej technologii (FM zamiast AM) skutkuje ogromnym zwiększeniem użytecznego zasięgu transmisji - nawet kilkakrotnie. Oczywiście, przy zachowaniu takiej samej mocy wyjściowej nadajnika.
Uwzględniając powyższe uwagi jasnym jest, że dalsza analiza będzie dotyczyć wyłącznie modułów FM / PM.
Tu z kolei bardzo interesująca jest oferta włoskiej firmy STE s.a.s. Elettronica Telecomunicazioni. Biorąc pod uwagę ograniczenia częstotliwości roboczej i mocy wyjściowej nadajnika, autor wybrał parę modułów BT37 (nadajnik) i BR37 (odbiornik). Szczegółowe informacje techniczne na temat tych podzespołów można znaleźć na stronie internetowej STE [4].
Polskim dystrybutorem produktów firmy STE jest firma Gamma. Na jej stronie www [5] można naleźć podstawowe informacje niezbędne do złożenia i realizacji zamówienia.
Jako alternatywę dla jednokanałowych modułów sprawdzono w praktyce działanie prostego, typowego radiotelefonu LPD. Takie rozwiązanie pozwala na dowolny wybór kanału roboczego przy nadawaniu i odbiorze. Dodatkowo, radiotelefon LPD użyty jako skaner pozwala na odsłuch pasma i wybór częstotliwości, która w danej lokalizacji jest najmniej wykorzystana, na której nie pracują inne lokalne urządzenia itp. Dostosowanie radiotelefonu LPD do transmisji danych (odbioru) nie wymaga żadnych przeróbek wewnętrznych i sprowadza się do podłączenia zewnętrznego modemu FSK poprzez istniejące złącze mikrofonu / słuchawki. Dokonując wyboru radiotelefonu, autor kierował się jedynie lokalną dostępnością oraz ceną urządzenia. Dane techniczne nie odgrywały większej roli wobec znacznego ujednolicenia parametrów i możliwości sprzętu. W takiej sytuacji wybór padł na model CM460H firmy Commax. Na stronie internetowej polskiego przedstawiciela firmy Commax [6] można znaleźć podstawowe dane techniczno-eksploatacyjne urządzenia. ...

Krzysztof Kucharski SQ9JKK

ŚR - 12/2005





Artykuł pochodzi z serwisu internetowego miesięcznika Świat Radio
http://www.swiatradio.com.pl/virtual/article.php?sid=230
Zamieszczono: 28-11-2005. Dział: Łączność