Prymitywny modem radiowy AM (max.2400bps)

Modem (dla niewtajemniczonych) to urządzenie służące do zamiany szeregowego sygnału cyfrowego na analogowy i odwrotnie, który można przesłać linią telefoniczną, radiową itd. Tworzy go MOdulator (zamiana sygnału cyfrowego na analogowy) i DEModulator (zamiana sygnału analogowego na cyfrowy. Ponieważ nie znalazłem nigdzie w literaturze prostego schematu modemu, postanowiłem skonstruować sam takie coś. Uprzedzam, że układ ma bardzo kiepskie osiągi, niemniej działa. Zadaniem układu jest modulowanie sygnału analogowego 10-14kHz sygnałem cyfrowym z wyjścia RS232C tak aby można go było przesłać drogą radiową za pośrednictwem nadajnika UKF i odbierać np. na zwykłym radioodbiorniku. Wykorzystałem tu modulację AM - stanowi niskiemu odpowiada cisza, natomiast wysokiemu nośna 10-14kHz w zależności od możliwości wzmacniacza m.cz w radioodbiorniku. Schemat układu przedstawiam poniżej:

Modulator:

Image

Na bramce "A" CMOSa 4093 zrobiłem generator pracujący na częstotliwości zależnej od C1 i R1>1k ustalanej za pomocą rezystora (potencjometru) R1- czym mniejsza wartość tym większa częstotliwość. Oczywiście nie może być większa niż ok. 15kHz - większość wzmacniaczy m.cz w radiooodbiornikach może się np. wzbudzać itd. Bramka "B" pełni rolę klucza załączającego sygnał z generatora po pojawieniu się stanu wysokiego na linii "TxD" (wyjście danych RS2232C). Reszty elementów chyba nie trzeba omawiać. Przydałby się jeszcze filtr dolnoprzepustowy na wyjściu, i ale bez niego układ znośnie działa. Nóżki 13,12,9,8 (wejścia) i 7 (masa) trzeba połączyć z masą, a 14 z plusem zasilania ok.9V - napięcie stabilizowane - można je pociągnąć np. z linii DTR w RSie. Jako płytki można użyć jednej z wielu płytek uniwersalnych dostępnych w sklepach. Wyjście "Sygnał analogowy" podłączamy do dowolnego mini nadajnika UKF.

Demodulator:

Image

Analogowy sygnał pobieramy z wyjścia głośnikowego lub słuchawkowego w radioodbiorniku. Powinien mieć dużą amplitudę ok. 1V - trzeba rozkręcić radio prawie na maxa, jeśli jest możliwość regulacji tonów wysokich to warto ustawić ją na największe wzmocnienie. Działanie: Sygnały (nośna lub ew. zakłócenia) o amplitudzie pow. ok. 600mV powodują powstawanie impulsów na wyjściu bramki "A", ładujących przez diodę D2 kondensator C2, potencjometr PR1 go rozładowuje - decyduje o upływie czasu od naładowania do poziomu odpowiadającego stanowi "wysokiemu" do rozładowania odpowiadającego stanowi niskiemu. Chodzi o to, żeby ciąg impulsów pochodzących z wyjścia bramki "A" był zamieniany na jeden impuls zanikający dopiero troszkę później niż ostatni impuls podany na wejście. Bramki pełnią tu trochę rolę separatorów. Gdy na wejście ("sygnał analogowy") podawane jest napięcie o odpowiednio wysokiej amplitudzie to na wyjściu układu otrzymujemy stan wysoki, który przekazujemy na linię RxD. Reszta uwag tak samo jak w modulatorze.

Strojenie całości rozpoczynamy podłączenia modulatora i demodulatora do RS232C. Odpalamy jakiś program do sterowania wyjściami RS232C (np. mojego COMa z zestawu ComTools) i dajemy na linię TxD stan "wysoki". Wtedy na wyjściu modulatora powinien pojawić się sygnał, którego amplitudę regulujemy potencjometrem PR1 tak, aby nie przesterować nadajnika. Potencjometr regulacji głośności w nastrojonym na mininadajnik radioodbiorniku podkręcamy do momentu, aż na wyjściu demodulatora pojawi się stan wysoki. Następnie odpalamy jakiś program terminalowy i wysyłamy ciąg znaków przy najniższej prędkości. Jeśli nie ma błędów to zwiększamy prędkość, jeśli są to korygujemy poziom sygnału na wejściu demodulatora (regulacja głośności) lub wartość PR1>1k i C2. Nie ręczę za niezawodność układu - próby przeprowadzałem przy bardzo małej odległości - silny sygnał, a te 2400bps przy częstotliwości 13kHz to mógł być zwykły fart. Oczywiście aby była możliwa transmisja obustronna trzeba wszystko zdublować - nadajnik, odbiornik, modulator i demodulator musi być przy każdym kompie, no i trzeba znaleźć dwie częstotliwości tak aby lokalny nadajnik nie zagłuszał odległego.

Wracając do demodulatora - ma on istotną wadę - każdy szum, trzask, dźwięk rozpoznaje jako "nośną" czyli stan wysoki. Proponuje inne rozwiązanie demodulatora z wykorzystaniem LM567 (NE567) (cena coś koło 1.50gr). Jest to dekoder tonu. Pojawienie się nośnej o określonej częstotliwości (definiowanej przez elementy RC połączone do odpowiednich nóżek tej kostki) powoduje efekt zwarcia do masy na wyjściu scalaka. Można tam np. podpiąć przekaźnik-pojawienie się tonu go załączy - ot takie zdalne sterowanie, albo zanegować (bo jest to wyjście typu otwarty kolektor) i podłączyć pod linię RxD w RS232C. Z moich prób wynika, że osiągane prędkości są porównywalne z demodulatorem zamieszczonym powyżej. Układ jest jednak trochę trudniejszy w zestrojeniu-częstotliwość modulatora musi się pokrywać z częstotliwością rozpoznawaną przez demodulator z dokładnością do ułamków procenta. Najlepiej by było, żeby modulator dostarczał sygnału sinusoidalnego (bo taki właśnie sygnał dekoder tonu lubi najbardziej), a zbudowanie generatora sinusa nie jest już takie proste. Z wykorzystania LM567 płynie istotna korzyść - stanowi "niskiemu", wcale nie musi odpowiadać cisza. Zamiast niej może być ton o trochę innej częstotliwości (zagłuszając tym samym wszystkie szumy, trzaski itd.), ale wtedy to już będzie modem FSK ;). Na koniec wspomnę o amplitudzie sygnału podawanego na wejście LM567, której wartość może się już zaczynać od 100-300mV, a wiec spokojnie może pochodzić z wyjścia słuchawkowego, a może nawet z wyjścia odbiornika superreakcyjnego. Zachęcam do eksperymentowania.

Zainteresowanym przesyłaniem znaków (danych) drogą radiową przypominam, że oprócz rozwiązań sprzętowych (modemy) istnieją także rozwiązania programowe oparte na karcie dźwiękowej i dające często lepsze efekty. Więcej info na ten temat na stronach dla krótkofalowców np. http://www.radio.org.pl .