EL-5. ELcon. CTCSS-Encoder. Funktionsbeschreibung und Einbauanleitung. SMD Version 1.0a. Consulting & Engineering. Telefon Fax Shop
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1 ELcon Consulting & Engineering Brunnhaldenstrasse Konolfingen Switzerland Telefon Fax Shop +41 (0) (0) info@elcon.ch EL-5 CTCSS-Encoder Funktionsbeschreibung und Einbauanleitung SMD Version 1.0a 19. Dezember 2007
2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Funktion Pulsbreitenmodulation Pulsbreitendemodulation Einbau Betrieb Schema Spezielle Ausführungen Sonderprogrammierung Notizen... 8 CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 2 / 8
3 1 Einleitung Viele Funkamateure nutzen noch ältere 2-m- oder 70-cm-Funkgeräte, die zwar nicht die für den Verkehr über Relaisfunkstellen immer öfter erforderlichen Subtöne erzeugen können, von denen sie sich aber auch nicht trennen möchten. Wir zeigen eine Variante, wie Sie ihr lieb gewonnenes Gerät für die neue Betriebstechnik fit machen können und so der Subton- Squelch von Relaisfunkstellen geöffnet werden kann. Seit einiger Zeit werden nicht nur in der Schweiz mehr und mehr Relaisfunkstellen für das Subton-Squelch-Verfahren (CTCSS, Continuous Tone Coded Squelch System) umgerüstet. Der Grund liegt darin, dass vermehrt starke Störungen, die z.b. durch Computerkassen oder Webcamsysteme erzeugt werden, an ihren Standorten auftreten. Die trägergetasteten Repeater wurden durch sie dauernd auf Senden gehalten. Das CTCSS-Verfahren vermeidet durch den gleichzeitig zur Sprache auszusendenden Ton, dass Träger ohne Subtonmodulation die Repeater auftasten können. Viele ältere Geräte und solche, die speziell für den europäischen Markt hergestellt worden sind, besitzen lediglich die Möglichkeit, einen 1750-Hz-Rufton auszugeben. Die CTCSS- Funktion, die in Nordamerika sehr verbreitet ist, fehlt oft. 2 Funktion 2.1 Pulsbreitenmodulation Damit sowohl die Schaltung und als auch die Abläufe des Mikrocontrollerprogramms besser zu verstehen sind, möchte ich kurz an einem Beispiel erläutern, was Pulsbreitenmodulation (Puls Width Modulation, PWM) ist. Wenn wir ein beliebiges analoges Signal in Pulsbreitenmodulierte Impulse verwandeln wollen, geht das am einfachsten mit einem Komparator. Ich will dies an dem Beispiel in Abbildung 1 zeigen: Am ersten Eingang des Komparators liegt ein Dreiecksignal (grün) mit konstanter Frequenz, hier 2 khz, an. Das analoge Signal, hier ein Sinus (rot), wird über den zweiten Eingang des Komparators eingespeist. Ist der Pegel des analogen Signals grösser als der des Dreiecksignals, dann beträgt die Ausgangsspannung des Komparators 1 V, ansonsten 1 V. Das Ausgangssignal des Komparators ist das PWM- Signal (blau). Für den CTCSS-Tongenerator wollen wir Sinussignale mit vordefinierten Frequenzen generieren. In meiner Schaltung erzeugt ein Mikrocontroller ein solches PWM- Signal, das mit einem Sinus der gewünschten CTCSS-Frequenz, z.b. 88,5 Hz, moduliert ist. Der Vorteil dieser Methode ist, dass nur ein einziger Ausgang am Controller benötigt wird und man ohne D/A Umsetzung auskommt. Abbildung 1 CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 3 / 8
4 2.2 Pulsbreitendemodulation Damit wir das gewünschte analoge Signal aus den PWM-Impulsen wieder zurückgewinnen können, muss das PWM-Signal demoduliert werden. Durch Mittelwertbildung mit einem Tiefpassfilter kann das analoge Nutzsignal wieder aus dem PWM-Signal gewonnen werden. Die Schaltung für unsere Anwendung enthält ein dreistufiges RC-Tiefpassfilter. Dass dies auch tatsächlich funktioniert, will ich anhand des im Abschnitt vorher generierten 2-kHz-PWM- Signals zeigen. Das Beispiel in Abbildung 2 zeigt das PWM-Signal (blau) und jeweils die Signale nach der ersten (rot), der zweiten (grün) und der dritten RC-Tiefpassfilterstufe (schwarz). Das rote dargestellte Signal zeigt noch deutlich die Lade- und Entlade-Phasen des ersten Kondensators. Bereits nach der zweiten Filterstufe sieht das Signal unserem ursprünglichen Sinus recht ähnlich. Abbildung 2 3 Einbau Die Schaltung (siehe Kapitel 5) besteht aus einem Mikrocontroller (PIC), der rechteckförmige, pulsbreitenmodulierte Impulse generiert. Ein nachgeschaltetes Tiefpassfilter demoduliert das gewünschte Sinussignal. Das Modul benötigt je nach Version eine Gleichspannung von 5 V bzw. 7 bis 15 V. Meistens sind diese Spannungen im Funkgerät vorhanden. Die zusätzlich ca. 3 ma bringt in der Regel jedes Gerät ohne Probleme auf. Die Abbildung 3 zeigt die Anschlusspunkte des Moduls. Achtung: Für die Speisung besteht kein Verpolungsschutz! +5V bzw.+7-15v PTT-Eingang Ton-Ausgang 0V bzw. Masse Abbildung 3 CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 4 / 8
5 Der CTCSS-Tonausgang des Moduls wird nach dem Mikrofonverstärker mit dem FM- Modulator, eventuell über einen Widerstand, verbunden. Viele Geräte sind bereits für CTCSS vorbereitet. Dann gestaltet sich der Einbau sehr einfach. Für den Tonausgang muss ein abgeschirmtes einadriges Kabel verwendet werden. Als Beispiel in Abbildung 4 die Toneinspeisung aus einem Gerät von ICOM. Der Ton wird über einen Widerstand (R271 = 10kΩ) bei der Kapazitätsdiode eingespeist, mit welcher der der Quarzoszillator FM moduliert wird. Abbildung 4 Der PTT-Eingang des CTCSS-Tongenerators ist Low-aktiv. Er ist daher so zu beschalten, dass beim Senden dieser Anschluss auf 0 V geschaltet wird. Er kann selbstverständlich auch dauerhaft mit Masse verbunden werden dann wird der Subton immer mit ausgesendet. CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 5 / 8
6 4 Betrieb Mit dem Trimmpotenziometer R5 ist der Ausgangs-Pegel so einzustellen, dass sich ein maximaler Hub von ±250 Hz ergibt. Hat man kein Hubmeter zur Hand, muss die Einstellung durch Experimentieren gefunden werden. Dabei sollte der CTCSS-Pegel nur so hoch gewählt werden, dass das Relais sicher anspricht! Über die sechs DIL-Schalter können 64 verschiedene Frequenzen eingestellt werden. Die genaue Zuordnung der Töne von 33,0 bis 254,1 Hz gibt die Tabelle 1 an. Die eingestellte Frequenz wird sofort nach dem Verändern der DIL-Schalter ausgegeben. DIL-Schalter Nr. Freq Hz On On On On On On Hz On On On On On Off Hz On On On On Off On Hz On On On On Off Off Hz On On On Off On On Hz On On On Off On Off Hz On On On Off Off On Hz On On On Off Off Off Hz On On Off On On On Hz On On Off On On Off Hz On On Off On Off On Hz On On Off On Off Off Hz On On Off Off On On Hz On On Off Off On Off Hz On On Off Off Off On Hz On On Off Off Off Off Hz On Off On On On On Hz On Off On On On Off Hz On Off On On Off On Hz On Off On On Off Off Hz On Off On Off On On Hz On Off On Off On Off Hz On Off On Off Off On Hz On Off On Off Off Off Hz On Off Off On On On Hz On Off Off On On Off Hz On Off Off On Off On Hz On Off Off On Off Off Hz On Off Off Off On On Hz On Off Off Off On Off Hz On Off Off Off Off On Hz On Off Off Off Off Off DIL-Schalter Nr. Freq Hz Off On On On On On Hz Off On On On On Off Hz Off On On On Off On Hz Off On On On Off Off Hz Off On On Off On On Hz Off On On Off On Off Hz Off On On Off Off On Hz Off On On Off Off Off Hz Off On Off On On On Hz Off On Off On On Off Hz Off On Off On Off On Hz Off On Off On Off Off Hz Off On Off Off On On Hz Off On Off Off On Off Hz Off On Off Off Off On Hz Off On Off Off Off Off Hz Off Off On On On On Hz Off Off On On On Off Hz Off Off On On Off On Hz Off Off On On Off Off Hz Off Off On Off On On Hz Off Off On Off On Off Hz Off Off On Off Off On Hz Off Off On Off Off Off Hz Off Off Off On On On Hz Off Off Off On On Off Hz Off Off Off On Off On Hz Off Off Off On Off Off Hz Off Off Off Off On On Hz Off Off Off Off On Off Hz Off Off Off Off Off On Hz Off Off Off Off Off Off Tabelle 1 CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 6 / 8
7 5 Schema Abbildung 5 6 Spezielle Ausführungen 6.1 Sonderprogrammierung Wir können auf Anfrage den Mikrocontroller nach Ihren Wünschen programmieren. Z.B. wenn der PTT-Eingang für Ihr Gerät H-Aktiv sein sollte oder Sie die Ton - Schalterzuordnungen ändern möchten. Das Modul kann alle Töne im Subtonbereich erzeugen und wir programmieren Ihnen ihre gewünschte Frequenz. Nehmen Sie mit uns Kontakt auf damit wir Ihre Bedürfnisse diskutieren können. CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 7 / 8
8 7 Notizen CTCSS-Encoder EL-5.doc 19. September 2008, Elcon, Switzerland Seite 8 / 8
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