Diplomarbeit
Thema:
Rechnergesteuertes Peilgerät
Inhalt: 1
Einleitung
1.1
Aufgabe des Gerätes im Peilsystem Seite 4
1.2
Einsatzgebiete Seite
4
1.3
Allgemeine Funktionsweise, Grundlagen Seite 5
2
Technische Umsetzung
2.1
Kurzbeschreibung Seite 7
2.2
Gerätekomponenten und ihre Aufgaben
2.2.1
Blockschaltbild mit allen Komponenten Seite 8
2.2.2
Datenbus Seite
8
2.2.3
Rechner Seite
9
2.2.4
I/O-Platine Seite 9
2.2.5
Detektor Seite
9
2.2.6
Stromversorgung Seite 10
2.2.7
A/D-Einschub Seite 11
2.2.8
Antennenschalter, Antennen Seite 13
2.2.9
Antennensteuerung Seite 13
2.2.10
Modem Seite
14
2.2.11
Sendeempfänger Seite 15
2.2.12
Abschwächer, Richtkoppler Seite 15
2.3
Schaltungen und ihre Funktionsweise
2.3.1
IO-Platine Seite
16
2.3.2
Stromversorgung Seite 21
2.3.3
A/D-Einschub Seite 25
2.3.4
Antennensteuerung Seite 29
2.3.5
Antennenschalter Seite 33
2.3.6
Modem Seite
34
2.4
Software
2.4.1
Übersicht Seite
35
2.4.2
Benutzeroberfläche Seite 36
2.4.3
Fernsteuerbetrieb Seite 42
2.4.4
Timerbetrieb Seite
46
2.4.5
Richtungsbestimmung Seite 48
2.4.6
Hilfsprogramme Seite 51
Diplomarbeit
Thema:
Rechnergesteuertes Peilgerät
Inhalt: 3
Bedienungsanleitung
3.1
Erste Schritte Seite
60
3.2
Betriebsarten Seite
60
3.2.1
Direktbetrieb Seite
60
3.2.2.
Fernsteuerbetrieb Seite
61
3.2.3.Timerbetrieb Seite
61
4
Prüfungen
4.1
Testaufbau Seite
62
4.2
Testergebnisse Seite
63
5
Anhang
5.1
Listing Seite
65
5.2
Datenblätter Seite
76
5.3
Quellenverzeichnis Seite 125
5.4
Belegungsplan Seite
126
Versicherung nach § 16 Abs. 5 LVO über die staatlichen
Prüfungen an Fachhochschulen:
Ich versichere, daß ich die vorliegende Arbeit ohne
fremde Hilfe
selbständig verfaßt und nur die angegebenen Quellen
benutzt habe.
Westweland Sylt, den 20.07.1996
..............................................
Falls Interesse an den in dieser Arbeit verwendeten
Layouts oder Schaltungen besteht,
stehe ich natürlich auch nach meiner Studienzeit gern
für Beratungen zur Verfügung.
Dirk Meyer
Wenningstedter Weg 4
25980 Westerland Sylt
Tel. 04651-7776.
1.1
Aufgabe des Peilgerätes im Peilsystem
|
Bild
1: Peilsystem
|
Überall dort, wo automatisiert die
Position eines Funksenders bestimmt werden soll, ist ein rechnergesteuertes
Peilsystem notwendig. Das im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte Peilgerät
"RCP-1" ist Teil eines solchen Systems. Es bestimmt den Winkel und
die Signalstärke des einfallenden Funksignals. Um die Position des Senders
eindeutig bestimmen zu können, benötigt man, wie im Bild 1 dargestellt, 2 bis 3
Peilgeräte an verschieden Positionen und eine Zentrale. Diese ermittelt über
die gepeilten Winkel die Position des Senders. Der dritte Peiler wird immer
dann benötigt, wenn sich der Sender auf einer Linie zwischen bzw. neben zwei
Peilern befindet. Die ermittelten Winkel können je nach Anwendung über Modem
direkt zur Zentrale gesendet werden oder über Dateien mit zeitgleichen
Messungen auf Disketten zur Zentrale gebracht werden. Es ist auch möglich, nur
mit einem Peilgerät zu arbeiten, die Entfernung wird dann über die Signalstärke
bestimmt. Dieses Verfahren läßt sich aber nur bei definierter
Abstrahlungsleistung und homogener Umgebung (z.B. auf dem Meer) verwenden. Auf
dem Land und erst recht in bebauter Umgebung ist der Zusammenhang zwischen
Signalstärke und Entfernung zu komplex, denn durch unüberschaubare Reflexionen
und unterschiedliche Bodendämpfungen läßt sich die Entfernung nur ungenau
bestimmen.
1.2
Einsatzgebiete
Das Verfahren mit ortsfesten
Peilgeräten eignet sich nur zur Ortsbestimmung eines Senders, der einen
eingegrenzten Bereich nicht verläßt. Es können z.B. Wildbewegungen in einem
Gehege über längere Zeiträume automatisch verfolgt und ausgewertet werden. Eine
weitere Anwendung findet sich im 11m-Sprechfunkband (CB-Funk). In diesem Band
darf jedermann ohne besondere Genehmigung Sprechfunk betreiben, d.h. es finden
sich viele Aussendungen in diesem Bereich. Hier könnte das Verfahren
eingesetzt werden, um die Position seines bzw. auch die eines ungewollten
Gesprächspartners zu bestimmen. Hierfür, aber nicht zuletzt wegen der
geringeren Kosten ist das vorliegende Peilgerät mit einem CB-Empfänger
ausgestattet. Wie oben beschrieben,
|
Bild
2: Vereinfachtes Peilsystem
|
benötigt man für ein komplettes
Peilsystem 3 Peilgeräte und eine Zentrale. Alternativ ist es auch möglich, eine
mobile Zentrale und ein mobiles Peilgerät in einem Fahrzeug unterzubringen.
Das stationäre Peilgerät wird über
ein einfaches Modem von der mobilen Zentrale ferngesteuert. Bei dem nachfolgend
beschriebenen Gerät "RCP-1" sind Empfangsfrequenz und Zeitpunkt der
Peilung fernsteuerbar. Die gepeilte Richtung wird mit einer Nachkommastelle
zurück zur mobilen Zentrale übertragen. Bei günstiger Position des Fahrzeuges
ist es auch so möglich, die Position des Senders mittels Kreuzpeilung eindeutig
zu bestimmen.
1.3
Allgemeine Funktionsweise und Grundlagen
Das Peilgerät "RCP-1"
arbeitet nach dem Dopplerprinzip, desen Funktionsweise man sich folgendermaßen
vorstellen kann: eine senkrecht zur Unterlage stehende Antenne bewegt sich auf
einer Kreisbahn in einer homogenen Wellenfront.
|
Bild
3: Rotierende Antenne
|
Bewegt sich die Antenne auf das
Signal zu, so entsteht durch die positive Verschiebung der Phase eine höhere
Frequenz, bewegt sie sich von ihm weg, eine tiefere. Die Abweichung (HUB) der Trägerfrequenz
beträgt :
c = Lichtgeschwindigkeit, v =
Geschwindigkeit der Antenne auf der Kreisbahn
R = Radius des Kreises, F =
Trägerfrequenz, n = Umdrehungen pro Sekunde
|
Bild
4: Kreisgruppe
|
Der im Bild 3 dargestellte
Hubverlauf DF wird durch ein aus 0°
einfallendes Signal hervorgerufen. Je nach Größe des Einfallswinkels verschiebt
sich auch der Winkel des Hubverlaufes. Dieser ist also die gesuchte
Peilrichtung.
In der Vergangenheit wurden tatsächlich
solche rotierenden Antennenkonstruktionen mit großen Motoren zur Peilung
verwendet. Dieses mechanisch aufwendige Verfahren wurde dann aber durch
elektronisch abgefragte Antennen in einer Kreisgruppe abgelöst. Auf Flugplätzen
sind Kreisgruppen mit 16 Antennen zu finden. Sie dienen zur Ortung des
AM-Flugfunks und als Funk-Navigationshilfe. Die Antennen werden umlaufend
abgefragt, so entsteht ein Hubverlauf ähnlich dem einer umlaufenden Antenne. Je
mehr Antennen verwendet werden, desto genauer wird die Kreisbahn angenähert,
also auch der sinusförmige Hubverlauf. Für eine ungenauere, aber eindeutige
Peilung genügen schon 3 Antennen.
|
Bild
5: geschaltete Antennen
|
Die einfachste Möglichkeit,
Antennen abzufragen, ist einfaches Umschalten. Bild 5 zeigt das
Prinzipschaltbild einer Peilanordnung mit Empfänger, elektronischem Umschalter
und 4 Antennen. Das Umschalten täuscht dem Empfänger eine Antenne vor, die ihre
Position schlagartig ändert. Sie scheint zwischen den vier Positionen zu
springen.
Wie in Bild 6 am Hubverlauf DF zu erkennen ist, entstehen nur im Moment
des Umschaltens kurze Dirac-ähnliche Frequenzsprünge, deren Auswertung nach
einer FM-Demodulation aufwendig ist. Ein Phasendemodulator liefert dagegen
definierte Spannungsverläufe. Es kommt hinzu, daß diese steilen Pulse
Oberwellen in sich bergen und durch Mischprodukte die Nachbarkanalselektion des
Empfängers reduziert wird.
|
Bild
6: vier geschaltete Antennen
|
Eine elegantere Methode ist, die
Antennen weich umzuschalten, d.h. die Signale von 2 nebeneinander liegenden
Antennen so zu mischen, daß ein Signal entsteht, welches gleich dem Signal
einer Antenne ist, die einen in der Ebene quadratischen Weg um den Mittelpunkt
abschreitet.
|
Bild
7: elektronisch nachgebildeter Weg einer Antenne
|
|
Bild
8
|
Bei diesem Verfahren liefert der FM-Demodulator
einen Spannungsverlauf DF, der sich gut
auswerten läßt. Nach folgendem Verfahren werden nebeneinander liegende Antennen
umgesteuert: Die im Bild 8 gezeigten Generatoren liefern stellvertretend für
zwei Antennen eine Spannung gleicher Frequenz und einer Phase von 0° bzw. 90°.
Beide Generatoren haben Ri=50W, wobei
RL den Eingangswiderstand des Empfängers darstellt. Es ist möglich, an RL eine
Spannung zu messen, deren Phasenlage durch Stellen an den Trimmern zwischen 0..90°
einstellbar ist. Hierbei werden die Trimmer so gestellt, daß der
Ausgangswiderstand der Parallelschaltung
immer 50W beträgt. Das bedeutet: TR1·TR2
=(50W)^2.
Für die Anwendung im Peilgerät
werden die Trimmer
2.2
Komponenten des Gerätes
2.2.1
Blockschaltbild
|
Bild
12
|
In
den folgenden Beschreibungen zu 2.2 wird auf dieses Bild zurückgegriffen.
2.2.2
Datenbus
Die Komponenten des Peilgerätes
werden über einen parallelen Bus gesteuert. Dieser umfaßt 17 Leitungen:
8 Datenleitungen zum Einlesen der Meßwerte
und Prüfantworten in den Rechner,
9 Leitungen für den Steuerbus:
4 Adreßleitungen zum Ansprechen
der Platine A1..A4 (16 Adressen möglich),
4 Steuerbefehlsleitungen, 16
Befehle können pro Adresse angesprochen werden.
1 Strobeleitung zur definierten
Übernahme des Steuerbytes vom Bus.
Es können nur Daten zwischen dem
I/O und den Adressaten A1 bis A4 ausgetauscht werden, eine Bus-Verbindung
untereinander ist nur indirekt über den Rechner möglich. Informationen, die
sich ständig ändern, wie z.B. die augenblickliche Empfangsantenne, werden über
getrennte Leitungen geführt, in diesem Fall von der Antennensteuerung zum A/D-Wandler.
Der Befehl "Takt EIN" wird von der Stromversorgung zur
Antennensteuerung geführt, weil diese keinen eigenen Adreßdecoder hat. Über die
Adresse der Stromversorgung werden auch die Funktionen des Sendeempfängers
gesteuert. Das Modem belegt zwei Adressen, A3 ist voll belegt mit den 4 Bit
Sendedaten, A4 ist zur Steuerung des Datenempfängers. Die Datenbustransmitter
von A1..A4 arbeiten mit 3-State Technik, der Steuerbus wird nur vom I/O
benutzt, darum ist hier kein 3-State erforderlich. Für beide Busse gilt
positive Logik: 0V = logisch 0 und 5V = logisch 1.
2.2.3
Rechner:
Der Rechner ist vom Typ: HP-48 GX:
256 kB, 4 Bit Saturnprozessor, 16 MHz, 131x64 DOT Display. Er steuert alle
zeitunkritischen Abläufe im Peilgerät, verarbeitet die eingehenden Meßwerte und
dient als Schnittstelle zwischen Benutzer und Hardware. Der Rechner verfügt
über 2 serielle Schnittstellen, eine RS232 und eine HP-SIR Schnittstelle. (
HP-SIR = Hewlett Packard Standard Infrarot Schnittstelle max. 9600 Baud [Quelle
3] )
2.2.4
I/O-Platine:
|
Bild
13: I/O
|
Der I/O-Einschub wandelt die
seriellen SIR-Daten des Rechners in parallele Daten und zurück. Dies läuft wie
folgt ab: Das I/O empfängt ein serielles Steuerbyte (Adresse+Befehl) vom
Rechner; der Strobe wird gesetzt, wenn das Steuerbyte vollständig in paralleler
Form am Ausgang liegt. Nach einer kurzen Wartezeit liest das I/O das parallele
Datenbyte ein, danach wird der Strobe zurückgesetzt und das Byte seriell zum
Rechner zurückgesendet. Das I/O sendet also nach jedem empfangenen Byte genau
ein Byte zurück, es hat nicht die Möglichkeit, unaufgefordert ein Zeichen zu
senden. Der gesamte Vorgang (Empfang + Senden) benötigt 12ms. Der Rechner
sendet, bedingt durch die Programmierung, erst nach 56ms das nächste Zeichen,
dadurch ergibt sich eine Übertragungsgeschwindigkeit von Max. 17 Zeichen pro
Sekunde. Über die SIR-Schnittstelle werden die seriellen Daten ohne weiteres
Protokoll übertragen. Die empfangenen und gesendeten Bytes können auf je 2
Hexadezimalanzeigen auf der Frontplatte des IO abgelesen werden. Eine genauere
Beschreibung hierzu befindet sich in Abschnitt 2.3.1 "I/O-Platine".
2.2.5
Detektor
|
Bild
14: Versorgung des Rechners
|
Der Detektor registriert über einen
induktiven Aufnehmer das Einschalten des Rechners und schaltet die
Stromversorgung der Hardware ein.
Diese etwas umständliche Methode
wird für den timergeschalteten Batteriebetrieb angewendet, um die Stromaufnahme
im Stand-by klein zu halten. Würde die I/O-Platine im Stand-by mit Strom
versorgt werden, um auf den seriellen Einschaltbefehl zu warten, so müßten
hierfür ständig 200mA aufgewendet werden. Der Detektor benötigt hingegen nur
1.2mA. Eine direkte (galvanische) Signalankopplung an den Rechner ist leider
nicht möglich gewesen, weil das Plastikgehäuse des Rechners vom Werk zugeschmolzen
wurde. (Ein Rechner, der "nur" 500DM kostet, ist heute eben ein
Wegwerfartikel.) Beim Einschalten bezieht dieser zunächst den Strom aus der
eingebauten Speicherbatterie, bei eingeschalteter Stromversorgung versorgt
diese den Rechner. Die Schaltung des Detektors wird in Abschnitt 2.3.2
"Stromversorgung" erläutert.
2.2.6
Stromversorgung
|
Bild
15: Stromversorgung
|
Die Stromversorgung setzt sich
zusammen aus Netzteil und Stromversorgungseinschub. Das Netzteil liefert 13.5V
DC, 3 A. Über einen Schalter auf der Rückwand läßt sich das Gerät auf
Batteriebetrieb umschalten, wobei die Spannung der Batterie zwischen 11.5V und
14V liegen sollte. Der Stromversorgungs-Einschub liefert die zum Betrieb
notwendigen Spannungen: 5V, 5V-S und -6V, während die Batteriespannung
unstabilisiert durchgeschaltet wird. Der zuvor beschriebene Detektor ist
ebenfalls auf der Stromversorgungsplatine untergebracht. Ist der Rechner
eingeschaltet, wird durch den Detektor 5V-S eingeschaltet. Diese Spannung
versorgt nur den Rechner und die I/O-Platine. Die anderen Spannungen für die
restlichen Komponenten 13.5V,5V, und -6V werden erst mit einem Befehl des I/O
über den Datenbus eingeschaltet. Die Steuerbausteine für den Datenbus sind in
Bild 15 nicht abgebildet. Der im Bild mit "EIN" gekennzeichnete
Schalter läßt sich vom Rechner mit den Befehlen A1,B0 und A1,B1 steuern (A1,B1
steht für Adresse 1, Befehl 1).
Bei der Stromversorgung können
folgende Befehle angesprochen werden:
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
|
1,0: Betriebsspannungen AUS
|
1,8: Frei 1
|
|
1,1: Betriebsspannungen EIN
|
1,9: AM Û FM Umtastung
|
|
1,2: Stummschaltung AUS
|
1,A: Frei 2
|
|
1,3: Stummschaltung EIN
|
1,B: Frei 3
|
|
1,4: HF-Abschwächer AUS
|
1,C: Senden
|
|
1,5: HF-Abschwächer EIN
|
1,D: Frei 4
|
|
1,6: Dopplertakt AUS
|
1,E: Kanal auf
|
|
1,7: Dopplertakt AUS
|
1,F: Kanal ab
|
Die Befehle: Senden, Kanal auf,
Kanal ab, AMÛFM und Stummschaltung
dienen zur Steuerung des Funkgerätes. "Dopplertakt EIN" schaltet den
Taktgenerator der Antennensteuerung ein. "HF-Abschwächer EIN"
schaltet ein Dämpfungsglied in der Antennenleitung ein (siehe Bild 12).
Unabhängig vom erhaltenen Befehl sendet die Stromversorgung immer das gleiche
Statusbyte über den 8 Bit-Datenbus zurück, der sich zusammensetzt aus:
|
D1 = Betriebsspannung
eingeschaltet
|
D5 = Senden eingeschaltet
|
|
D2 = Stummschaltung eingeschaltet
|
D6 = 5V Betriebsspannung
eingeschaltet
|
|
D3 = HF-Abschwächer eingeschaltet
|
D7 = Externer Prüfeingang (noch
Frei)
|
|
D4 = Dopplertakt eingeschaltet
|
D8 = -6V Betriebsspannung
eingeschaltet
|
Das Statusbyte gibt Auskunft über
den Zustand der Schalter. D8 überprüft die Funktion der
Negativspannungserzeugung. D7 ist ein externer Prüfeingang, der z.Zt. noch unbeschaltet
ist. Genauere
Informationen zur Stromversorgung
in Abschnitt 2.3.2.
2.2.7
A/D-Einschub
|
Bild
16: Komponenten des A/D-Einschubes
|
Der A/D-Einschub enthält folgende
Schaltungsteile: 16-fach Meßumschalter, Schaltfilter, Temperaturfühler, Meßverstärker
und A/D-Wandler. Der Schaltfilter dient zur Mittelung des Hubverlaufes über
mehrere Umläufe. Informationen zum Schaltfilter finden Sie in der
Schaltungsbeschreibung in Abschnitt 2.2.3.
Mittels des Meßumschalters können
16 Eingangsspannungen (0..5V) auf den A/D-Wandler geschaltet werden.
Spannungsverläufe, deren Maximalwert kleiner ist als 5V, werden zuvor
verstärkt. Das zurückgesendete Byte des A/D-Einschubes besteht nur aus dem Meßwert,
ein Statusbyte wie bei der Stromversorgung wird nicht gesendet. Der Meßwert
wird vom A/D-Wandler linear mit 8 Bit quantisiert, nicht lineare Funktionen,
wie z.B. die des Temperaturfühlers, werden im Rechner gegengerechnet. Die
folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die abrufbaren Meßwerte (links Meßwert,
rechts Umrechnung im Rechner, wobei "X" der vom A/D gesendete
dezimale Wert ist (0 bis 255) ).
|
Adresse,
Befehl (HEX) : Meßwert
|
Umrechnungen
für die Meßwerte:
|
|
2,0:
Betriebsspannung ?
|
(
Batterie ) Ub [V] = X/10
|
|
2,1:
HUB-Antenne 1 ?
|
H1
[1] = (X-127)/128
|
|
2,2:
HUB-Antenne 2 ?
|
H2
[1] = (X-127)/128
|
|
2,3:
HUB-Antenne 3 ?
|
H3
[1] = (X-127)/128
|
|
2,4:
HUB-Antenne 4 ?
|
H4
[1] = (X-127)/128
|
|
2,5:
Empfangs-Signalstärke ?
|
keine
Nachbildung* S [u] = X
|
|
2,6:
Sendeleistung ?
|
keine
Nachbildung* PWR [u] = X
|
|
2,7:
Reflektierte Leistung ?
|
keine
Nachbildung* REV [u] = X
|
|
2,8:
Temperatur auf der Platine ?
|
Temp.
[ C ] = 2,9417ÞX ^ 0,4328
|
|
2,9:
Empfangsfrequenzablage ?
|
keine
Nachbildung* Fq. [u] =X-127
|
|
2,A: 5V A/D-Test Þ Antwort: 255
|
X=255
Þ A/D OK
|
|
2,B:
Frei-1 ?
|
Frei
|
|
2,C:
Frei-2 ?
|
Frei
|
|
2,D: 0V A/D-Test Þ Antwort: 0
|
X=0
Þ A/D OK
|
|
2,E:
Frei-3 ?
|
Frei
|
|
2,F:
Frei-4 ?
|
Frei
|
* Die Funktionen von
Empfangs-Signalstärke, Sendeleistung, reflektierter Leistung,
Empfangsfrequenzablage konnten nicht nachgebildet werden, weil hierfür die
notwendigen Meßmittel fehlten. Diese Werte werden in unbestimmten Einheiten
"u" (units) angezeigt. Der Hub wird als relative Größe bezogen auf
den Maximalhub angezeigt. Die vier freien Eingänge sind für spätere
Erweiterungen zur Messerleiste geführt, hier können verschiedene Meßaufnehmer
angeschlossen werden, die Spannungen zwischen 0V und 5V liefern.
Abschnitt 2.3.3
"A/D-Einschub" beinhaltet hierzu weitere Informationen.
2.2.8
Antennenschalter
|
Bild
18: Antennenschalter
|
|
Bild
17: Kreisgruppe
|
Wie in Abschnitt 1.3 Allgemeine
Funktionsweise beschrieben, bildet der Antennenschalter mit einer
Antennen-Kreisgruppe eine in der Ebene quadratisch umlaufende Antenne nach. Er
enthält vier Pin-Dioden, die mit den gezielten Strömen in ihrer HF-Dämpfung
gesteuert werden. Bild17 zeigt eine Antennenkonstruktion mit Antennenschalter
auf einem Mast. Der Schalter ist im Zentrum der Kreisgruppe angeordnet, um zu
jeder Antenne den gleichen Kabelweg zu erhalten. Das ist wichtig für die
Funktion des Peilgerätes, denn das Gerät bestimmt die Richtung aus den
Phasenunterschieden der vier Antennen. Phasendifferenzen, die durch
unterschiedliche Kabellaufzeiten hinzukommen, verfälschen die Peilung. Sie
variieren zum einen durch die Kabellänge, aber auch durch Toleranzen des
Kabelverkürzungsfaktors k. Die Auswirkung der k-Toleranz steigt proportional
zur Kabellänge. Dieses sind die Gründe dafür, daß der Schalter nicht
im Peilergehäuse, sondern möglichst
nahe der Antenne plaziert ist.
Die Länge der Anschlußleitung zum Empfänger
hat keinen Einfluß auf die Peilung, weil die Richtung nur aus
Phasenunterschieden bestimmt wird.
2.2.9
Antennensteuerung
|
Bild
19: Stromfunktionen
|
Die Antennensteuerung liefert die
links im Bild gezeigten Stromfunktionen, sie steuern die PIN-Dioden des
externen Antennenschalters.
Ein 4 Phasen-Rechteckgenerator
steuert einen Stromformer, der die Stromfunktionen aus den vier eingehenden
Rechteckspannungen formt (siehe Bild 19). Diese sind auch zum Schaltfilter des
A/D-Einschubes geführt, um dort die synchrone NF-Abtastung zu ermöglichen und
die augenblicklich eingeschaltete Antenne dem Dopplerhub zuordnen zu können.
|
Bild
20: Antennensteuerung
|
Funktion des Schaltfilters siehe
Abschnitt 2.2.3 A/D-Einschub
Mehr Informationen zur
Antennensteuerung sind in
Abschnitt 2.3.4
2.2.10
Modem
|
Bild
21: Modem am Bus
|
Das Modem dient zur
Datenübertragung zwischen Peilgerät und Zentrale. Es ist empfangs- und
sendeseitig mit dem Sendeempfänger verbunden. Für die geringen zu übertragenden
Datenmengen reichen langsame Modembausteine aus. Modulator und Demodulator
arbeiten nach dem DTMF-Verfahren (Mehrfrequenzwahlverfahren).
Die verwendeten Bausteine sind für
4 Zeichen/sek. ausgelegt. Ein Zeichen besteht aus 4 Bit. Der FIFO-Speicher ist
notwendig, weil der im Peilgerät verwendete HP48-Rechner zu langsam ist, um den
DTMF-Empfänger während des Programmablaufes ständig nach eingehenden Daten zu
fragen.
Der FIFO (First In First Out) kann
max. 16 Zeichen zu 4 Bit zwischenspeichern.
Das Modem enthält einen
Sendetonumschalter, der im Bild 21 nicht abgebildet ist; er wird mit den
Befehlen 4 bis 7 geschaltet.
Adresse 3 steuert folgende
Funktionen:
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
|
3,0: Statusabfrage
|
3,8: Antwortstest D7 BUS
|
|
3,1: nächstes Zeichen lesen
|
3,9: Frei
|
|
3,2: Löschen des FIFO
|
3,A: Frei
|
|
3,3: Frei
|
3,B: Frei
|
|
3,4: Audio->DTMF
|
3,C: Frei
|
|
3,5: Audio->Mic
|
3,D: Frei
|
|
3,6: Audio->Systemlautspr.
|
3,E: Frei
|
|
3,7: Audio->Sprachspeicher
(noch frei)
|
3,F: Frei
|
Adresse 4 steuert das Senden der
Daten:
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
Adresse, Befehl (HEX): Funktion
|
|
4,0: DTMF TON 0
|
4,8: DTMF TON 8
|
|
4,1: DTMF TON 1
|
4,9: DTMF TON 9
|
|
4,2: DTMF TON 2
|
4,A: DTMF TON *
|
|
4,3: DTMF TON 3
|
4,B: DTMF TON #
|
|
4,4: DTMF TON 4
|
4,C: DTMF TON A
|
|
4,5: DTMF TON 5
|
4,D: DTMF TON B
|
|
4,6: DTMF TON 6
|
4,E: DTMF TON C
|
|
4,7: DTMF TON 7
|
4,F: DTMF TON D
|
Das Modem sendet folgendes Byte
zurück, es setzt sich zusammen aus:
|
D1 = Empfangenes DTMF Zeichen
Bit: 2 ^0
|
D5 = ungelesene Daten im
FIFO-Speicher
|
|
D2 = Empfangenes DTMF Zeichen
Bit: 2 ^1
|
D6 = Testbit (Antwort auf Befehl
3,8)
|
|
D3 = Empfangenes DTMF Zeichen
Bit: 2 ^2
|
D7 = Frei (immer 0)
|
|
D4 = Empfangenes DTMF Zeichen
Bit: 2 ^3
|
D8 = Frei (immer 0)
|
Mehr Informationen zum Modem
befinden sich in Abschnitt 2.3.6.
2.2.11
Sendeempfänger
|
Bild
22: Front Sendeempfänger
|
Der Sendeempfänger ist vom Typ ALAN
78 PLUS.
Es handelt sich hierbei um ein
preisgünstiges 80 Kanal-
CB-Funkgerät. Mit ihm werden die
anzupeilenden Sender und die Anweisungen der Zentrale empfangen und die
ermittelten Daten zurückgesendet. Die Einstellung der Rauschsperre und der
Lautstärke haben keinen Einfluß auf den Datenempfang oder die Peilung. Das Lautstärkepoti
steuert nur die Lautstärke des Kontrollautsprechers, das Rauschsperrepoti
steuert die
HF-signalabhängige Freigabe des
Lautsprechers.
Technische Daten laut Hersteller:
Allgemeines:
80 Kanäle FM und 12
Kanäle AM, Frequenzbereich: 26.565 MHz bis 27.405 MHz.
Betriebstemperatur
+10 C bis +55 C, Betriebsspannung 13.2 V DC +/- 15%
Empfänger:
Doppelsuper,
Empfindlichkeit des Empfängers 0.5µV bei 10dB S/N,
Spiegelfrequenzunterdrückung
65 dB,
Nachbarkanaldämpfung
(Fq.+/-10 kHz) 65 dB,
Geräuschspannungsabstand
45 dB,
Sender:
Frequenzhub 1.8 kHz
± 200Hz, Modulationsgrad 85%-95%,
Sendeleistung an
13.2V: FM 4W, AM 1W.
Der Betrieb dieses Gerätes ist
anmelde- und gebührenpflichtig.
2.2.12
Abschwächer, Richtkoppler
|
Bild
23: Blockschaltbild Abschwächer und Richtkoppler
|
Diese Einheit befindet sich in der
HF-Leitung zwischen Sendeempfänger (TX) und Antennenschaltbox, siehe Bild 12
auf Seite 8. Der Richtkoppler liefert zwei Gleichspannungen (0V bis 1V), wobei
die Spannung PWR proportional zum HF-Pegel in Vorwärtsrichtung verläuft, d.h.
vom Sender zur Antenne. REV gibt Auskunft über die rücklaufende HF, also die
durch Fehlanpassung der Antenne reflektierte Leistung. Die Spannungen werden
mit den Befehlen: 2,6 "Sendeleistung" und 2,7 "Reflektierte
Leistung" beim Selbsttest vom Rechner abgefragt. Das Dämpfungsglied
dämpft ca. 40dB. Es wird durch die Befehle: 1,5 "HF-Abschwächer EIN"
und 1,4 "HF-Abschwächer AUS" geschaltet. Der Abschwächer ist zur
Bestimmung der Feldstärke starker Signale notwendig, weil die AGC* des
Empfängers eine zu geringe Dynamik aufweist. Das Dämpfungsglied läßt sich nur
empfangsseitig nutzen, weil es nicht für die Ausgangsleistung des Senders
ausgelegt ist.
*AGC=automatic gain control,
automatische Verstärkungsregelung.
