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无线数字对讲模块 视频

时间:2017-07-14 10:30来源:club.szlcsc.com 作者:生日的蛋糕 点击:
一、 作品简介 1、 功能简介: 这种小功率 无线对讲模块可集成于各种设备中,亦可独立使用。数字制式通话时,只能相同协议的模块间通话,可实现一对一和一对多,可以收发数据或者文字消息。模拟制式兼容传统的调频对讲机。 2、 原理简介: 该模块采用 STM32F

一、作品简介    

    1、功能简介:

   这种小功率无线对讲模块可集成于各种设备中,亦可独立使用。数字制式通话时,只能相同协议的模块间通话,可实现一对一和一对多,可以收发数据或者文字消息。模拟制式兼容传统的调频对讲机。

2、原理简介:

      该模块采用STM32F103R8T6做为主控,通过SPII2CSX1278通信,通过I2CRDA1846S通信,通过SPII2CWM8974通信。SX1278RDA1846S共用发射接收电路,通过PE4259切换。发射使用了两级放大,预计可以推到5W功率输出。接收前级使用了2个独立的低噪管NE3509(噪声系数0.5),每个负责一个频段,后级使用了MGA-685T6 集成的宽带低噪放大芯片(噪声系数0.93)。接收总增益有40dB,但是考虑噪声影响,估计信号增益是30dB左右。

       电源部分使用了基于XL6007的自动升降压电路,以便使功放管能够有稳定的7.5V漏极偏置电压,这样输出比较稳定,5-10V输入电压都能正常工作。

        STM32主要运行Speex语音编解码算法,将语音压缩后的数据通过SPI接口传递给SX1278打包发射。对端接收后包数据后解压缩可以还原成语音。当只需要模拟对讲时,应关闭SX1278,单独控制RDA1846工作,两者不能同时用于通信。STM32通过SPI以及额外的时钟信号与WM8974双工通信,在数字对讲时,可以实现打手机一样边说边听。

           天线端的线路切换使用了Pin二极管,因为大功率的多通道射频开关很贵。输入线路和输出线路均加有低通滤波网络,抑制谐波 。

      3、PCB简介:

             整体采用4层板设计,板厚1.6mm,敷铜厚35um,三个FR-4隔层分别厚0.2mm、1.1mm、0.2mm。层叠顺序为信号-地-电源-信号,在介电常数4.3的情况下,顶层50Ω微带线宽度应为0.3mm,但功率走线可以设计宽些,我设为0.35mm。

             功率芯片下面大量做通孔,既可以加速散热又可以降低接地阻抗。绕线电感尽量远离,或垂直摆放,减少不需要的耦合。功率管的匹配应通过矢量网络分析仪和频谱分析仪现场调试,低噪声放大器的匹配用ADS软件仿真设计完成,中心频点分别为144MHz和430MHz。天线端的线路切换使用了Pin二极管,因为大功率的多通道射频开关很贵。接收线路尽量远离了功放,以降低热噪声,底层在功放的位置开有镀锡散热窗,应粘上散热片。

    二、作品亮点

1、采用扩频传输、设计了PA和LNA电路,使得通信距离较远;

         2、双频段电路设计,使得频率选择范围宽广,不用担心频道被占用。低频段配长天线信号穿透性绕射性都更好;

         3、留有USB接口和仿真器接口,串口、I2C、SPI接口引出,整体可以作为开发板,可自行升级固件或者编程开发;

         4、板载自动升降压的SEPIC稳压电源,输入电压选择范围较宽;

 5、外扩I2C接口设备,键盘、显示屏、蓝牙模块。

三、系统构架图

               无线数字对讲模块 视频

 

四、原理图

 

原理图中射频部分元件值仅供参考

 

无线数字对讲模块 视频

 

五、材料清单(BOM列表)

      无线数字对讲模块 视频

 

六、PCB实物图

 

无线数字对讲模块 视频

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七、软件部分的描述

     The Speex codec is an open-source, patent- and royalty-free software dedicated to speech compression and decompression.

     Speex is based on CELP (code-excited linear prediction) and designed to compress voice at bitrates ranging from 2 to 44 kbps.

     The features of Speex include:

     – Narrowband (8 kHz), wideband (16 kHz), and ultrawideband (32 kHz) compression in the same bitstream

     – Intensity stereo encoding

     – Packet loss concealment

     – Variable bitrate operation (VBR)

     – Voice activity detection (VAD)

     – Discontinuous transmission (DTX)

     – Fixed-point port

     – Acoustic echo canceller

     – Noise suppression

    还是移步这里来看吧 http://www.stmcu.org/document/detail/index/id-200260或者http://www.docin.com/p-702959468.html

    还有http://bbs.eeworld.com.cn/thread-341817-1-1.html

八、调试过程

无线数字对讲模块 视频无线数字对讲模块 视频  

焊好主要元件后首先测试电压。回流焊后,QFN封装的元件容易短路和虚焊,解决办法就是用热风枪开到350度补焊,提起来再压压紧就可以了。密集的引脚如果有焊锡粘连,用烙铁头熬上松香或者焊锡膏再去刷几下,多出的焊锡就会被烙铁头吸走。烙铁应尽量避免敲击,会敲坏发热芯,使用高温棉去除焊锡。如果氧化了,可以用复活膏短时间修复一阵。

 现在3.3V、5V、7.5V电压都OK了,静态电流40mA。但是用手指触摸偏置线圈后,前级PA和后级PA之间随即产生自激振荡,使得7.5V电流达到1.6A,非常危险。解决办法就是重新调整RQA004和RQA0011之间的匹配网络,使得RQA0004的输出阻抗和RQA0011的输入阻抗达成共轭匹配,消除信号反射。使用网分和延长线,把C25移开,分别对前测反射S参数和对后测反射S参数,如图所示,失配比较严重,转到ADS软件里用史密斯圆图工具完成前后级的匹配,应注意,因为网分输出功率只有10dBm,只能测试小信号阻抗,所以结果只能作参考。 偏置电阻重新调整了大小,保证功率管偏置电流在容许范围内,级间匹配参照datasheet和网分的测试结果重新调整,已经不振荡了。

射频功放匹配调试过程:

1)热机半小时,然后把网分做双端口校准,保存。然后在1端口接上开路延长线,网分里找到延长线补偿选项,调整补偿参数,使得S11各频点阻抗数值集中到史密斯圆图最右顶端,保存;

2)确认PA的偏置电压都能达到指定值后,从前级开始调。首先应保证RQA0004的输入反射小于-10dB。打开ADS导入RQA0004的S2P模型做仿真设计,然后将结果应用到板上,如果还有振荡,可以在PA的输入端并联 68欧电阻串220pF电容到地,可以吃掉大部份的低频信号,低频信号自激振荡的源头。在仿真的基础上稍微调整电感和电容值后,测试430MHz S11<-10dB。

3)和宝锋对讲机在430.5MHz进行了通联,声音还不错。功率方面已经调到了430MHz输出4W,144MHz输出5W,但是功率管效率偏低,我再想想办法。。。

 

 

九、作品演示



先看看之前的实物图吧
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