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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Rivelatore con filtro a banda stretta. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / telefonia Questo articolo descrive l'uso del ricevitore DTMF KT3170 come rilevatore a banda stretta di un segnale sinusoidale monotonale nella gamma di frequenze audio fino a 5 kHz. Il dispositivo ha prestazioni elevate. Nella radioamatore, così come nella pratica professionale, è spesso necessario risolvere problemi di filtraggio a banda stretta dei segnali a bassa frequenza con il loro successivo rilevamento ed elaborazione digitale per determinare se il segnale appartiene a una determinata frequenza o gruppo di frequenze. Un esempio di ciò sono i ricevitori di segnali DTMF, ampiamente utilizzati nella telefonia (selezione a toni) e nelle radiocomunicazioni (chiamate personali via radio). Tipicamente, per identificare i segnali sinusoidali in telefonia e telemeccanica si utilizzano filtri analogici (attivi o passivi), sintonizzati sulle frequenze desiderate. Il segnale selezionato viene rilevato e inviato al comparatore, dal quale viene già rimosso un segnale logico per la presenza o l'assenza di un tono di una determinata frequenza. Tali rilevatori sono piuttosto ingombranti e non sempre soddisfano i requisiti di stabilità della frequenza al variare della temperatura e della tensione di alimentazione. Con l'avvento della tecnologia a condensatori commutati SCT, il compito di ottenere prestazioni di filtro elevate e stabili è notevolmente semplificato. Molte aziende straniere producono vari tipi di filtri realizzati utilizzando questa tecnologia. Ad esempio, l'azienda MAXIM produce un'ampia gamma di filtri passa-banda e notch attivi integrati, filtri passa-basso e passa-alto con caratteristiche di Chebyshev. Butterworth, Bessel, Gauss di ordini diversi (da 2 a 9), per i quali è possibile programmare la frequenza centrale/frequenza di taglio da decimi di hertz a 100...200 kHz e il fattore di qualità da 0,5 a 64 tramite jumper o meno controllo tramite microprocessore. Tale versatilità, ovviamente, non può che incidere sul prezzo di questi prodotti. Il loro costo presso i rivenditori nazionali è piuttosto elevato, acquistarli non è sempre facile e il loro utilizzo come rilevatore di segnali monotonali richiede, come notato sopra, il rilevamento e l'ulteriore elaborazione digitale. In questo caso sembra interessante utilizzare il ricevitore di segnale DTMF SAMSUNG KT3170, che si è dimostrato efficace nei sistemi di telefonia e radio (analogo al MV8870 di GEC PLESSEY SEMICONDUCTOR). L'analogo domestico del KT3170 è il microcircuito KR1008VZh18 prodotto dalla Minsk NPO Integral. Questo ricevitore consente di decodificare 16 coppie di toni standard in un codice a 4 bit. Realizzato con tecnologia CMOS utilizzando filtri passa banda su condensatori commutati, presenta le seguenti caratteristiche: tipo="disco">Tuttavia, questo ricevitore decodifica solo coppie di frequenze DTMF standard dai gruppi di frequenza superiore e inferiore, determinate dalla frequenza dell'oscillatore principale (valore standard - 3,58 MHz). e non risponde ai segnali a tono singolo. Il principio di decodifica di un segnale a frequenza singola è mostrato nello schema a blocchi (Fig. 1).
Poiché il ricevitore DTMF decodifica solo coppie di frequenze, è necessario aggiungere una frequenza esemplare F0 al suo ingresso al segnale monotonale in studio con frequenza Fc, completandolo con una coppia standard. Di conseguenza all'ingresso del ricevitore DTMF verrà inviato un segnale bitonale che verrà decodificato nel modo consueto. È conveniente utilizzare il generatore DTMF TP5088 (TP5089), che dispone di una modalità di generazione del segnale a tono singolo, come generatore di segnale di riferimento. Poiché il ricevitore DTMF e l'oscillatore sono sincronizzati da un singolo oscillatore a cristallo interno, le coppie standard vengono create automaticamente. Diamo un'occhiata allo schema elettrico del dispositivo usando l'esempio di un rilevatore di segnale fax (Fig. 2).
Il rilevatore deve essere attivato dalla presenza sulla linea di comunicazione di un segnale con una frequenza di 1100±15 Hz della durata di 0,5 s, che viene trasmesso dal fax chiamante quando si stabilisce una connessione per la trasmissione dei dati fax. Il ricevitore DTMF DD2 è collegato secondo lo schema standard. L'amplificatore operazionale integrato nel chip del ricevitore è incluso come amplificatore sommatore con un coefficiente di trasmissione pari a 1. La resistenza di ingresso per il segnale in esame è determinata dalla resistenza del resistore R2 ed è 100 kOhm. La frequenza dell'orologio è stabilizzata dal risuonatore al quarzo ZQ1. Gli impulsi di clock vengono inviati sia al ricevitore DD2 che al generatore DD1. Circuito di temporizzazione C5R5. collegato al pin ESO, serve a proteggere da possibili interferenze, inclusa la voce, fornendo un filtraggio temporale del segnale. Viene utilizzato per verificare la durata del segnale ricevuto. I segnali con una durata inferiore alla durata specificata vengono ignorati. Controlla inoltre la presenza di una pausa tra caratteri valida. In altre parole, il microcircuito non accetterà segnali DTMF più brevi della durata consentita e non terrà conto della perdita di segnale inferiore alla pausa consentita. Con i valori indicati nel diagramma, questo tempo è di 80...100 ms. Il chip TP5088 di National Semiconductor è un generatore di segnali DTMF controllato da un microcontrollore. I suoi ingressi DO - D3 (pin 9 - 12) forniscono l'equivalente binario di numeri, segni o lettere (Tabella 1).
Quando l'ingresso TE (pin 2) è basso, il chip DD1 è in modalità microconsumo e non c'è segnale sull'uscita TOUT (pin 14). Quando il livello all'ingresso TE cambia da basso ad alto, i dati sugli ingressi D0-D3 vengono memorizzati nel registro del microcircuito e l'oscillatore interno si avvia (se dispone di un proprio circuito di temporizzazione). In questo caso all'uscita TOUT appare il segnale della coppia di toni selezionata dalle frequenze DTMF standard ed è presente finché sull'ingresso TE non appare nuovamente un livello basso. Uscita TOUT - emettitore aperto. I diagrammi temporali del funzionamento del generatore e i parametri del segnale sono mostrati in Fig. 3.
Il condensatore C1, installato all'ingresso TE, insieme al resistore interno del microcircuito, forma il circuito di avviamento del generatore quando viene applicata la tensione di alimentazione. Viene installato se il decodificatore di toni viene utilizzato in modo autonomo (senza microcomputer). L'ingresso STE (pin 3) controlla la generazione di uno o una coppia di toni. Quando è collegato al terminale positivo dell'alimentatore o non è collegato affatto, viene generata una coppia di toni. Nel nostro caso, questo ingresso è collegato ad un filo comune per generare un segnale monotonale. Il segnale all'ingresso GS (pin 4) determina la generazione di un segnale a tono singolo dal gruppo di frequenza superiore o inferiore (Tabella 1). Quando il livello è basso su questo ingresso, viene generato un segnale con una frequenza dal gruppo inferiore, quando il livello è alto (o l'ingresso è disabilitato) - da quello superiore. Presenteremo ora un metodo per calcolare la frequenza dell'oscillatore principale, che determina la frequenza di generazione di un segnale a tono singolo e, di conseguenza, la frequenza di sintonizzazione del decodificatore di toni. Per fare ciò, determiniamo i coefficienti di divisione della frequenza di clock, rispettivamente, per ciascuna frequenza di tono di un segnale DTMF standard utilizzando formule empiriche: k = Fн/Fг o k = Fв/Fн dove Fн è la frequenza del gruppo inferiore in hertz. Fв - frequenza del gruppo superiore in hertz. Fg - frequenza dell'oscillatore principale in megahertz. I coefficienti sono calcolati per frequenze DTMF standard, cioè con una frequenza dell'oscillatore principale di 3,579545 MHz (3,58 MHz). I risultati del calcolo sono nella tabella. 2.
Successivamente, per la frequenza desiderata del decodificatore di toni di 1100 Hz, determiniamo la frequenza calcolata dell'oscillatore principale Fr per ogni k utilizzando le formule sopra riportate e selezioniamo un risonatore al quarzo ad una frequenza il più vicino possibile a quella calcolata (Tabella 2 , colonna 4). In questo caso, questa è la frequenza di un risuonatore comune 4.608 MHz. Sulla base di ciò, calcoliamo le frequenze utilizzando la stessa formula (Tabella 2, colonna 5). Come si può vedere dalla tabella. 2, la frequenza originale del decodificatore di toni di 1100 Hz (calcolata 1097 Hz) corrisponde alla frequenza Ft0 del gruppo inferiore. Se ora si seleziona come frequenza ausiliaria una qualsiasi del gruppo superiore, ad esempio FB1 = 1557 Hz. e utilizzando la tabella di verità del ricevitore e generatore DTMF (vedi Tabella 1), è possibile determinare il codice binario. che deve essere applicato all'ingresso del generatore DTMF per ricevere un segnale con frequenza di 1557 Hz, ed il codice letto dalle uscite del ricevitore DTMF. corrispondente ad un segnale di ingresso con una frequenza di 1100 Hz. Il generatore produrrà un segnale con una frequenza di 1557 Hz quando ai suoi ingressi viene applicato un codice binario, corrispondente a tutti i simboli le cui frequenze tonali hanno una frequenza Fв1, vale a dire: “1”, “4”. "7", In questo caso ovviamente all'ingresso GS del chip DDI deve essere applicato un livello logico alto. Lo schema (vedi Fig. 2) mostra la fornitura del codice corrispondente al numero "1". Il codice all'uscita del ricevitore DTMF corrisponderà al numero “7” (frequenze dei toni Fè3 e Fè1). È abbastanza ovvio che un ricevitore può rilevare fino a quattro segnali a tono singolo. Nel nostro esempio si tratta di segnali con frequenze di 899, 991, 1097 (il nostro segnale fax) e 1212 Hz. L'identificazione di questi quattro segnali viene effettuata dal codice letto dalle uscite DD2 in presenza di un segnale strobe all'uscita DSO (pin 15). che appare ogni volta che il ricevitore rileva una delle frequenze specificate. Se è noto con certezza che in un canale può essere presente solo una frequenza, è consentito utilizzare semplicemente l'uscita DSO come uscita del decodificatore di toni. Qui va notato che l'algoritmo di elaborazione del segnale digitale fornisce protezione contro la ricezione di segnali corrispondenti in modo casuale, in particolare parlato, e anche in presenza di più di due frequenze di segnale. Questa caratteristica dovrebbe essere presa in considerazione. Per dispositivi autonomi, ovvero che non funzionano sotto il controllo di un microcontrollore o di un computer. Puoi anche utilizzare il microcircuito TP5089 come generatore. dotato di ingressi per il collegamento di una tastiera a matrice 4x4. Collegando i terminali corrispondenti delle colonne e delle file tra loro o ad un filo comune, si ottiene la generazione di un segnale monotonale della frequenza richiesta. Le opzioni per la costruzione di nodi di decodifica sono mostrate in fig. quattro.
Poiché i dati all'uscita del ricevitore DD2 vengono inseriti in un registro latch e memorizzati in esso dopo l'applicazione del segnale DSO, i decodificatori devono essere collegati con il segnale DSO. La frequenza massima dell'oscillatore principale alla quale questi microcircuiti funzionano stabilmente è 9-10 MHz. Di conseguenza la frequenza massima rilevata dal ricevitore è nel range 4100 ..4560 Hz. Autore: O.Potapenko, Rostov sul Don
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