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电传打字机重出江湖,这次拉上了BPSK31!

CQ现代通信  · 公众号  · 硬件  · 2017-03-27 17:23

正文

在数字通信诞生之初,RTTY作为一种通信方式得到了军方和邮政部门的广泛使用。在那时,使用电传电报的终端就是电传打字机,它能够通过模拟解调的方式来直接将电波中的信息打印在纸上。而现在电脑的运算能力变强了之后,业余无线电爱好者使用电脑进行数字模式的收发,BPSK31就是这个时代所出现的一种数据通联模式——问题来了,这样的模式可以用模拟的分立电路实现解调吗?

在BPSK31模式中,文字将会以二进制编码的形式进行发送。每个字符以两个“0”作为开始和结束。当出现“0”的时候,31.25Hz的载波会进行一个180°的相位变化。而出现“1”的时候载波的相位不变。为了在解码的时候识别这样的变化,电路中应包括一个Costas环或类似的能够识别信号相位的电路。如果不这么做的话,我们还能怎么做呢?

为了减少相位变化过程中对于带宽的影响。信号在发送“0”的时候会降低发送的电平,使得信号的实际波形变成上图所示的样子。我们可以通过判断发送“0”的时候信号的电平,从而判断信号中是否出现了一个“0”。这就将识别相位的过程转化为对信号幅度的检测。那么具体是怎么实现的呢?

这个电路的电路图如上图所示,它能够将以音频形式输入的PSK31信号解码成高低电平的数据输出和一路用来同步的时钟信号。整个电路的核心就是一只TL082双运放和D1、D2两只二极管。它们将起到包络检波的作用,将取到信号的音频包络。经过这步之后,原有的信号会变成这个样子:

在经过另一只运放放大适当的倍数后,信号将进入LM393的其中一个比较器U3。当输入信号超过2V的时候,比较器输出高电平,小于1V的时候,比较器输出低电平。通过这个比较器,信号将变成一个方波。通过这一步,人已经可以通过眼睛来直接在示波器上读出BPSK31的内容了。

如果想要不凭借电脑而直接读出信号内容的话,那么接下来的处理过程就非常重要了。我们使用一个555振荡器电路来产生一个31.25Hz的时钟信号,这个信号必须要和接收到的信号的时钟匹配,并且能够保持一段时间的频率稳定。解决的方式也非常简单——将555电路的Reset连接到比较器U3的输出。在PSK31信号输出为高的时候,555电路将以PSK31信号为基准输出时钟信号,而当信号输出为0的时候,555电路的输出变低。这样就能够保证时钟的输出始终跟PSK31的信号同调了。另一个比较器U4则连接到数据线的输出接口上作为缓冲。

经过这样的过程,我们已经能够通过这样的一个简单的电路进行PSK31的音频解码了。你需要的是将其输入单片机或是电脑,或完全利用分立元件搭成输出电路进行处理和输出。这样的一个电路加上打印机就能够构成和电传打字机一样的结构,非常有趣吧!

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