数字对讲机入门知识

-= 数字对讲机入门知识 =目 录第一章 概述3第二章 对讲机分类41. 手持对讲机42. 车(船、机)载式无线对讲机53. 中转台或者基地台6第三章 数字对讲机介绍以及与模拟对讲机的比照81. 模拟对讲机的通信原理82. 数字对讲机原理93. 数字对讲机和模拟对讲机的区别和优势11第一章 概述从整个移动通信的应用来划分，通信网络可分为公众移动通信和专业移动通信两大类，其中公众移动通信就是社会上广阔消费者正在使用的2G、3G、4G移动手机，它是为广阔公众提供移动通信效劳的，任何人都有权购置并享受其效劳，它已经从第一代的模拟通信开展到现在的第4代数字移动通信；而专业移动通信主要是为各行业、企业、团体提供部专业通信效劳的，其不承当公众普遍效劳职能。在专业移动通信中，按其网络容量从小到大，按网络功能从少到多，可分为公众对讲机、专业对讲机、无中心自集群系统、集群系统等四类，这四类专业移动通信中，前三类都属于对讲机的畴，可见对讲机通信在专业移动通信中扮演着重要的角色，目前正在使用的对讲机数量占专业移动通信终端总数80%以上。从采用的技术来划分，对讲机可分为模拟对讲机和数字对讲机两大类，数字对讲机是模拟对讲机的换代产品。由于模拟对讲机技术落后，且较为浪费珍贵的无线电频率资源，因此，从技术而言，模拟对讲机被数字对讲机淘汰只是时间问题。现在我国在使用的对讲机总数中有95%的是模拟对讲机，目前能批量成熟的提供数字对讲机的国厂家只有海能达好易通、维德、科立讯、优能、北峰、翌科等厂家，大局部是依靠进口摩托罗拉、建伍等公司。我国工信部已于2009年12月12日正式发布666号文，明文规定了我国对讲机模拟技术体制转为数字技术体制的时间表，到2011年1月1日，国家不再对新开发的模拟对讲机进展型号核准，2010年底前已通过国家型号核准的模拟对讲机，在核准证五年有效期到后，不再进展继续核准。简言之，666号文规定，2010年是发放模拟对讲机准生证的最后一年，2011年到2015年对原已发放准生证的模拟对讲机陆续停顿使用，到2016年1月1日，模拟对讲机完全退出中国的历史舞台。从2010年1月开场，数字对讲机已开场在我国使用，五年过渡期后，数字对讲机将完全取代模拟对讲机。目前世界上的数字对讲机包括数字集群标准主要有DPMR、DMR、APCO25、Tetralpol、EDACS、TETRA、DIMRS、IDRA、Geotek、GoTa和GT800。其中GoTa-GlobalOpen Trunking architecture是由中兴公司自主研发，基于CDMA 1X技术面向新技术演进的数字集群通信系统，目标是满足共网集群需要，兼顾专网集群应用。 GT800系统是由华为公司研制开发的基于GSM技术的数字集群系统。GT800基于GPRS和GSMR技术开发的系统，其第二阶段将与TD-SCDMA技术结合。而海能达的PDT属于警用的集群通信系统，参考了DMR的标准，也在争取成为国数字对讲机的标准。第二章 对讲机分类从产品的用途来讲，对讲机主要分为三个局部：手机对讲机、车船、机载台和中转台或者基地台。1. 手持对讲机这是一种体积小、重量轻、功率小的无线对讲机，适合于手持或袋装，便于个人随身携带，能在行进中进展通信联系，其功率一般VHF频段不超过5W、UHF 频段不超过4W。但也有少数机型的功率VHF为6W、UHF为5W。通信距离在无障挡的开阔地带时一般可到达5公里。在无线通信网络的支持下，通过中转台通信距离可达10公里以上。该机适合近距离的各种场合下流动人员之间的通信联系。在无线机的系列中，手持式无线电 对讲机的应用数量及品种是最多的，约占80%以上。从摩托罗拉生产的三千元左右的高端手持式无线电对讲机到国一百多元左右的国产低端手持式无线电对讲机，价格差异很大，据估计这类对讲机每年在国销售量已超过一百万台，其市场潜力很大。2. 车(船、机)载式无线对讲机这是一种能安装在车辆、船舶、飞机等交通工具上直接由车辆上的电源供电的，并使用车船、机上天线的无线对讲机，主要用于交通运输、生产调度、保安指挥等业务。其体积较大，功率不小于10W，一般为25W。最大功率为VHF为56W、UHF为50 W。还有个别车载台在某一频段的功率到达75W。车载台其电源为13.8V，通信距离可到达20公里以上，在无线通信网络中，通过中转台通信距离明显增大，可达数十公里。销售价格从国产的1000元到进口机的3000元。据估计，国年销售量不低于10万台。随着交通运输的迅猛开展，特别是私家车的增加，个人购置车载机(属于业余无线电爱好者)的数量将日益扩大。3. 中转台或者基地台转发式无线对讲机就是将所接收到的某一频段的信号直接通过自身的发射机在其它频率上转发出去。这两组不同频率信号相互不影响，或者说能够允许两组用户在不同频率上进展通信联系。它具有收发同时工作而又相互不干扰的全双工工作的特点。转发式无线机的英文名称是Repeater Transeiver，中文名称也叫中转台、中继台、转信台。其最大的特点是能够有效地扩展通信系统中手持机、车载机、固定台的通信围和能力给系统提供更大的覆盖半径。由于这类设备工作时处于无人值守状态，有的中转台还放在高山上，工作环境较差，有的中转台长时间处于发射状态。因此对中转台的技术设计要求比车载机、固定台要高得多，甚至有一些特殊的要求，如高稳定性、高可靠性、优良的散热性，能在高、低温条件下长时间稳定工作。不少设备都具有在主电源故障情况下能够自动启动备用电源或切换到直流电源继续工作的功能。在无线通信系统中使用的专用中转台的功率都较大，一般都在25W50W甚至到达100W (大吉公司的TB8100)，在楼宇中使用的小中转台的功率一般不超过25W。 中转台的开展历史仅有二十多年，随着新器件、新工艺、新电路的诞生，新技术在中转台设计上的应用使其技术水平、品质和功能在不断提高和完善。1984年以日本八重洲公司(YAESU)生产的FTR1045、日本I公司生产的IC-RP1520为代表的中转台，采用的是晶体振荡倍频方式。而到了 1985年日本协同公司(KYODO)生产的 KG110、日本世纪公司(SELKL)生产的UP450/PCV150、日本马兰士公司(STANDARD)生产的RP172BR/RP512BR等中转台已经采用了频率合成技术、EPROM存储和数字逻辑电路控制等技术。从此中转台的技术水平和功能有了较大的开展。至今KG110的优良性能和高可靠性仍为业界人士所称道。日本建伍公司(KENWOOD)也于1987年相继推出TKR720/820以及以后的TKR828(350M)、TKR830等中转台。建伍的TKR系列中转台采用了先进的锁相环频率合成技术、CPU控制技术，所有数据均存储在EEPROM中，功能更多，频率稳定准确，同时大围使用外表贴装元器件工艺。在这期间日本马兰士公司生产的RP80系列基地/中转台以及RP513基地/中转台也先后进入中国市场。RP513中转台采用微处理控制技术，能提供自动自我检测功能，其功率在50%工作周期情况下可高达80W。在众多的中转台中，建伍TKR720/820系列的中转台以良好的性能价格比深受国专业用户的欢送，其市场保有量也是最多的，可以说是中转台中的经典产品。1998年底美国摩托罗拉公司开发的GR1225等系列中转台先后投放中国市场，宽带技术、语音压控技术的采用，调试参数全面软件化，极大提高了中转台的综合性能，频率稳定度得到了提高，25KHE和12.5KHE信道间隔得到了兼容，增加了频率利用率。近年来，中转台的换代的新产品也先后上市，建伍公司生产的TKR750/820中转台取代了TKR720/820。日本协同公司研发的KG510于2000年投放中国市场后，停顿生产了KG110，KG510秉承了KG110高可靠特点，采用CPU中央微处理器，还具有无线遥控信道转换功能，50W功率连续不连续发射，可进展多种中转扫描模式。新西兰大吉公司(TAIT)生产的T800中转台以独特的插板式构造和 100W的大功率等特点也得到特殊用户的欢送。日本威泰克斯公司也在2003年的通信奥运展览会上推出了VXR7000型中转台。2002年澳大利亚 SPECTRA公司生产的频谱专业基地/中转台MX800通过国的代理商也打入了中国市场。该公司是世界上专门从事无线电通信设备制造的著名公司，其产品通过十项国际认证。MX800型中转台采用了一系列新的技术，如采用军用级别的模块构造，采用高速闭锁及高速发射技术等，可实现远端遥控、远程设置和监测自我诊断功能。其频率围包括30-960MHE的各个频段，频率稳定度1PPm，发射启动时间小于4ms.新西兰大吉公司近期推出的 TB8100基地/中转台那么采用当今最前沿的数字通信技术(RISC处理器和DSP数字信号处理器)，功率从5W、50W至100W是目前性能和技术水平都很高的基地/中转台。第三章 数字对讲机介绍以及与模拟对讲机的比照1. 模拟对讲机的通信原理如下列图3所示，是模拟对讲机的大概的原理框图，在发射链路上，话筒采集音频信号后进过放到送到调频电路调制成相应的高频或射频信号，然后经过放大电路放大到所需的输出功率后通过开关管经过收发低通滤波电路从天线发射出去；而接收链路上由接收天线接收到信号后经低通滤波器滤波后，通过电调谐电路具备滤波功能和低噪放电路将信号放大，放大后的信号经过混频电路变频到需要的一级中频频率，经过滤波和放大后送往相应的集成解调芯片，进展二次变频到二级中频频率，然后由鉴频电路解调出音频信号，并通过音频放大电路放大后送往喇叭输出。整个对讲机处于同频或异频的半双工工作状态。开关放大电路调制电路音频放大收发低通滤波器单片机控制单元屏幕显示单元键盘控制单元收发天线话筒音频放大解调鉴频滤波中放混频电路滤波放大放大喇叭图3 模拟对讲机根本框图2. 数字对讲机原理相对于模拟对讲机，数字对讲机的大致框图如下列图4所示，其对于模拟对讲机最大的区别在于对音频信号进展了采样、压缩、编码，以数字的形式调制在载波信号上。我们现在做的DPMR和PDT、ARC都采用4FSK调制方式，通过数字形式可以对语言进展加密，优化等处理。图4 数字对讲机根本框图a、 发射链路如下列图5所示，话筒采集音频信号经过音频放大电路放大后送往基带芯片，经过芯片自带的或者外部AD采样进展相应的语音压缩处理、编码等，从芯片DA口送出两路调制好的4FSK信号四电平信号，通过两点调制的方式以调频的形式产生需要的射频信号，射频信号经放大电路放大到需要的功率后由天线发射。收发天线音频放大基带芯片两点调制电路射频放大电路话筒图5发射链路框图b、 接收链路如下列图6所示，接收链路从天线接收到相应的信号后通过低通滤波电路和电调谐滤波电路滤除带外的信号，然后通过低噪声放大电路放大有用信号，放大后的信号送往混频电路，得到37.95MHz不同电路方案采用不同的中频频点的一级中频信号，一级中频信号经过滤波放大后，送往TA3116进展二次混频得到450KHz的信号，对其再次滤波放大后由鉴频器鉴频得到所需的4FSK信号，4FSK信号被送往基带芯片的AD口采用现在时分的系统已经采用450khz数字中频直接解调的方式进展处理，在后续的产品研发中还将考虑37.92MHz一级中频直接送入芯片解调的方案，对产品的稳定性、接收灵敏度的提高、电路的优化、和调试的简化将会有很大的帮助，经过芯片的解码等处理，得到需要的音频信号，经音频放大器放大后送往喇叭。滤波器基带芯 片喇叭音频放大解调鉴频滤波中放混频电路选频放大收发天线图6 接收链路框图在操作界面端，数字对讲一般也采用比模拟对更大的液晶屏，进展更多的人机互动的操作。3. 数字对讲机和模拟对讲机的区别和优势由上可知，传统的模拟对讲机是利用模拟信号来传递消息的，一般现在的模拟机的带宽为12.5kHz和25kHz，它存在着频率利用率低、相互干扰严重、业务功能单一、通信不太稳定和管理控制较困难等缺点。而数字对讲机是将模拟信号数字化，以数字编码和数字调制的方式，并采用数字信号处理方法进展优化的通信方式。如下列图7所示，在同样的环境的情况下，同样功率的对讲机信号的环境衰弱是一样的，信号强度都是随着信号的传输距离越来越小，而模拟对讲机由于采用了传统的模拟调频的形式将音频信号直接调制到射频，所以随着信号输出距离的增加，在接收端的鉴频的语音信号会逐渐恶化，直到边缘地带即信号输出的极限距离时，信号同时受到外界噪声、干扰等影响，会急剧恶化，通话声中的低噪明显提高，导致通话质量严重下降。而数字对讲机由于在发射和接收端对数字信号进展了相应的编解码处理以及数字信号强大的纠错能力，在弱信号区也可以有效的解调信号，并且由于语音是以数字信号的形式调制到射频在空间传播，所以在整个覆盖的围，语音质量是一直保持一个良好的状态，不随着距离的增加而呈直线下降。图7 覆盖距离的音质比拟在数字对讲机中，模拟语音信号首先经过A/D变换和语音编码变换成数字信号。由于数字对讲机的带宽比拟窄，一般为12.5kHz或者6.25kHz，模拟的为12.5kHz或者25kHz因此数字对讲机中的语音编码一般采用参量编码方法，即不是把语音信号的波形进展编码，而是提取产生语音信号的特征参数并对特征参数进展编码传输，传输速率一般在1.24.8kb/s，可以满足数字对讲机的带宽要求。所以相比模拟对讲机的12.5kHz或25kHz的带宽来讲，数字对讲机的12.5kHz或者6.25kHz是前者的一半，这样在同样的频谱资源，信道容量增加了一倍，提高了频谱的利用率。同样由于采用了数字传输的方法，数字对讲机相比模拟对讲机来讲增加了数字的功能，比方短信、低速的数据传输等，可以在此根底上增加更多的应用和效劳。信道编译码的主要目的是提高数字传输系统的可靠性，通过在语音编码输出的序列中按某种规那么参加一些多余码元作为过失控制用的监视码，收端根据这种规那么可以发现错误或自动纠正错误来实现。大大了提高了数字对讲机的灵敏度，有效的增加了覆盖距离。数字对讲机还可以对采样后的语音信号进展处理，通过相应的算法，可以到达消除背景音、回音等。以适应室外吵杂环境的需求。图8抗噪能力比照模拟对讲机一般采用倒频等方法进展信息加密，加密简单、易于破解。数字对讲机那么采用数字加密的方式对用户的信息进展保护，在一些特殊行业如民航、铁路等对信息平安要求比拟高的行业，更具有竞争性。加密的方法很多，如可以把数字信号和一个周期很长的m序列进展模2加，完成加密，接收端用同样的m序列和接收到的加密信号再一次进展模2加，即完成了解密。性能更强，平安性更高。所以，综上所述与模拟对讲机相比，数字对讲机具有抗干扰能力强、通话质量好、频率利用率高、性能好、支持数据业务、便于进展无过失中继、便于合用一套数字中继系统等特点，符合通信开展的规律，无疑数字对讲机是对讲机技术开展的方向，必然会逐步取代模拟对讲机。. z.