Pflichtenheft fein vom 13.03.2003
1)
Aufgabenstellung
Unsere Aufgabe ist es, ein Zusatzmodul zu fertigen, das an
handelsübliche CB – Funkgeräte gekoppelt werden kann. Dieses Modul soll eine
Audiokodierung des Frequenzbandes zwischen 300 Hz bis 3 kHz vornehmen, damit
das kodierte Signal nicht mehr verständliche ist.
Die Kodierung soll einmal analog und einmal digital erfolgen.
Es soll je ein Module hergestellt werden, damit die Funktion des
"FLIRT" vorgeführt werden kann.
Das Modul soll erkennen ob ein gesendetes oder ein empfangenes Signal
eingespeist wird und soll dann je nach Signaltyp kodieren bzw. decodieren.
2)
Namensgebung
Wir haben den Namen „FLIRT“ gewählt, da diese Module, zum Beispiel für
das Flirten bestens geeignet sind.
3)
CB - Funkgerät
Wir benutzen
für unser Projekt ein handelsübliches CB – Funkgerät der Marke TEAM (auch unter
der Marke Conrad bezeichnet). Wir müssen uns auf diese Marke beschränken da die
Mikrofonschnittstellen nicht genormt sind.
Des weiteren haben wir uns für das CB – Funkgerät entschieden, da dieses
von der Post genehmigt ist und bei uns keine weiteren Anschaffungskosten
entstehen.
Wir beschränken uns dabei auf schulinterne Versuchsstrecken, um die
gesetzlichen Vorschriften nicht zu verletzen.
Technische Spezifikationen
Frequenzbereich: 26.965 bis 27.495 MHz
Bandbreite: 3kHz
Kanalanzahl: 40
Modulationsart: FM
Ausgangsleistung: 4 W
Versorgungsspannung: 12 V DC oder 220 V AC (interner Netztrafo)
4)
Lösungswege
4.1) analoge Realisierung
Die Kodierung
im analogen System erfolgt über eine Modulation und Übertragung des unteren
Seitenbandes (ESB). Dadurch wird eine Spiegelung des Frequenzspektrums
erreicht. Die Bandbreite dieser Modulation beträgt 3.3 kHz.
Der
Schnittstellenadapter übernimmt die Kommunikation zwischen CB – Funkgerät,
Mikrofon, Verstärker und Flirt.
Funktion:
Wird am Mikrofon die
PTT – Taste gedrückt, wird die PTT – Spannung über einen pull down Widerstand
auf 0V gezogen.
Dies wird von dem
Multiplexer bzw. Demultiplexer erkannt und die richtigen Kanäle werden zum
Flirt geschaltet.
Der
Schnittstellenadapter hat zu dem noch die Funktion, die Pegel sämtlicher
Eingänge auf 1 Vss zu vermindern, sodass kein Eingang, sei es beim Shark oder
beim Verstärker, übersteuert wird. Dies ist vor allem von Bedeutung, wenn das
Ausgangssignal des Phone -Ausganges des CB – Funkgerätes geschaltet wird, da es
ein Pegel von bis zu 10Vss erreichen kann.
Eigenschaften:
Der Multiplexer ist
bidirektional und kann somit als Multiplexer und Demultiplexer verwendet
werden.
Der Phone – Eingang
des Adapters wird mittels Spannungsteiler und Impedanzwandler auf ein zehntel
des Eingangspegels herabgesetzt. Somit kann über den Lautstärkeregler am CB-
Funkgerät die Lautstärke des dekodierten Signals, das zum Verstärker geschaltet
wird, eingestellt werden.
Eingänge (Zum CB): - PTT Signal
-
Codiertes
Sendesignal
-
UP/DOWN Signal
Ausgänge (Vom CB): - GND
-
Codiertes Empfangssignal
Eingänge: - +12 V
-
GND
Ausgänge: - PTT
-
Modulationssignal
-
UP / DOWN –
Signal
Eingänge: - Modulationssignal (digitale Lösung)
-
GND
-
Codiertes
Sendesignal (digitale Lösung)
-
Flirt in (analoge
Lösung)
Ausgänge: - decodiertes Empfangssignal (digitale
Lösung)
-
codiertes
Sendesignal (digitale Lösung)
-
Flirt out
(analoge Lösung)
Mikrofon
Speist das Modulationssignal in die Schaltung
ein. Das PTT – Signal und das UP/DOWN Signal werden direkt an das CB –
Funkgerät durchgeschleift.
Das PTT – Signal wird im Schnittstellenadapter
benötigt, um den Signalweg des analogen „Flirt“ zu bestimmen.
Multiplexer
Über das PTT – Signal wird je nach Zustand das
gesendete- / empfangene Signal zum Bandpass durchgeschaltet.
Dies gilt nur für die analoge Lösung.
Bei der digitalen Lösung werden die
Signalleitungen direkt auf die Eingänge es Sharc geschaltet. Der Multiplexer
wird auf dem Schnittstellenadapter realisiert.
Bandpass
Der Bandpass filtert das Audiosignal, sodass
bei der Modulation ein möglichst sauberes gespiegeltes Signal erzeugt wird. Der
Bandpass besteht aus einem Hochpass und einem Tiefpass. Diese Kombination wird
mehrmals nacheinander geschaltet um eine gute Sperrdämpfung zu bekommen.
Wir haben uns für aktive Filter der 5. Ordnung
entschieden, da diese für unsere Anwendung ausreichen.
Modulator/Multiplizierer
Der Modulator multipliziert das aufbereitete
Audiosignal mit der Oszillatorfrequenz von 3.3 kHz. Im Frequenzbereich ergibt
sich ein ZSB – AM Signal, von dem dann nur das untere SB verwendet wird.
Oszillator
Der Oszillator wird durch einen Quarzoszillator
realisiert. Es wird ein Quarz mit 33 kHz eingesetzt. Für die Verstärkung wird
ein Verstärker auf FET Basis verwendet. Die Schaltung erfolgt in
Sourceschaltung.
Teiler
Teilt die Oszillatorfrequenz durch 10, sodass
eine Modulationsfrequenz von 3.3 kHz entsteht. Diese 3.3 kHz werden für die
Modulation verwendet.
Der Teiler wird mit Hilfe einer Logik –
Schaltung realisiert.
Tiefpass
Filtert das Frequenzspektrum, sodass nur noch
das Grundfrequenzband von 0 – 3.3 kHz vorhanden ist.
Demultiplexer
Schaltet das kodierte Signal auf den
Modulationsausgang vom CB – Funkgerät, beziehungsweise das dekodierte Signal
auf den Flirtinternen Lautsprecher.
Der Demultiplexer befindet sich wie der
Multiplexer auf dem Schnittstellenadapter.
Lautsprecher
Da es uns unmöglich ist, den Lautsprecher des
CB – Funkgerätes zu benützen, wird hier noch ein zusätzlicher
Lautsprecherausgang, beziehungsweise ein interner Lautsprecher hinzugefügt. Es
ist noch ein Verstärker notwendig, um den Lautsprecher anzusteuern.
4.2) digitale Realisierung
Beschreibung:
Die digitale Codierung soll als erstes nur eine Frequenzspiegelung
(siehe analoge Realisierung) durchführen. Später werden wir den Weg der
asymmetrischen Verschlüsselung gehen, wobei mittels Codeeingabe (optional) die
Verschlüsselungsweise variiert werden kann. Die Eingangssignale werden über ein
DSP - Board digitalisiert, verarbeitet, und über einen D/A Converter
weitergeleitet. Für die Programmierung des DSP dient ein modifizierter C -
Compiler von der Herstellerfirma des Boards (Analog Devices). Die
Programmierung des DSP – Boards erfolg über RS – 32 (Flash Download).
Blockschaltbild:
·
DSP Board:
Wir verwenden für die digitale Realisierung das
DSP - Board „SHARC EZ-KIT LITE“,
welches über eine serielle Schnittstelle (RS232)
und je einen stereo Ein- und Ausgang über Klinkenbuchsen
verfügt.
·
Allgemeines
Blockschaltbild:
Pegel:
·
DSP Board:
Verfügt
über LINE-PEGEL Ein- und Ausgänge, d.h. 1Vpp max
·
Verstärker:
Eingangspegel:
MIN: 100mVss TYP: 0.8mVss MAX:
1Vss
Ausgangspegel:
MIN: 300mVss TYP: 6.4Vss MAX:
8Vss