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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Filtre-détecteur à bande étroite. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Téléphonie Cet article décrit l'utilisation du récepteur DTMF KT3170 comme détecteur à bande étroite d'un signal sinusoïdal à une seule tonalité dans la gamme de fréquences audio jusqu'à 5 kHz. L'appareil a des performances élevées. Dans la radio amateur et la pratique professionnelle, il est souvent nécessaire de résoudre les problèmes de filtrage à bande étroite des signaux basse fréquence avec leur détection ultérieure et leur traitement numérique pour déterminer si le signal appartient à une certaine fréquence ou à un groupe de fréquences. Un exemple de ceci est les récepteurs de signaux DTMF largement utilisés dans la téléphonie (numérotation par tonalité) et les communications radio (appel radio personnel). Habituellement, pour identifier les signaux sinusoïdaux en téléphonie, en télémécanique, des filtres analogiques (actifs ou passifs) sont utilisés, accordés sur les fréquences souhaitées. Le signal sélectionné est détecté, envoyé au comparateur, à partir duquel le signal logique de la présence ou de l'absence d'une tonalité d'une fréquence donnée est déjà supprimé. De tels détecteurs sont assez encombrants et ne répondent pas toujours aux exigences de stabilité de fréquence avec les changements de température et de tension d'alimentation. Avec l'avènement de la technologie de filtre à condensateur commuté (SCT), la tâche d'obtenir des performances de filtre stables élevées est grandement simplifiée. De nombreuses entreprises étrangères produisent différents types de filtres fabriqués à l'aide de cette technologie. Par exemple, MAXIM produit une large gamme de filtres passe-bande et de réjection actifs intégrés, de filtres passe-bas et passe-haut avec des caractéristiques Chebyshev. Butterworth, Bessel, Gauss de différents ordres (de 2 à 9), pour lesquels on peut programmer la fréquence centrale/fréquence de coupure du dixième de hertz à 100... 200 kHz et le facteur de qualité de 0,5 à 64 à l'aide de cavaliers ou sous la commande d'un microprocesseur. Une telle polyvalence, bien sûr, ne peut qu'affecter le prix de ces produits. Leur coût auprès des revendeurs nationaux est assez élevé, il n'est pas toujours facile de les acheter et l'utilisation de signaux à une seule tonalité comme détecteur nécessite, comme indiqué ci-dessus, une détection et un traitement numérique supplémentaire. Dans ce cas, il semble intéressant d'utiliser le récepteur de signal DTMF KT3170 de SAMSUNG (analogue au MV8870 de GEC PLESSEY SEMICONDUCTOR), qui a fait ses preuves dans les systèmes de téléphonie et de radio. L'analogue domestique du KT3170 est le microcircuit KR1008VZh18 fabriqué par Minsk NPO Integral. Ce récepteur permet de décoder 16 paires de tonalités standard en un code à 4 bits. Réalisé en technologie CMOS utilisant des filtres passe-bande à capacités commutées, il présente les caractéristiques suivantes : type="disque">Cependant, ce récepteur décode uniquement les paires de fréquences DTMF standard des bandes de fréquences supérieures et inférieures déterminées par la fréquence de l'oscillateur (la valeur par défaut est 3,58 MHz). et ne répond pas aux signaux à tonalité unique. Le principe de décodage d'un signal monofréquence est illustré dans le schéma fonctionnel (Fig. 1).
Le récepteur DTMF ne décodant que des couples de fréquences, il est nécessaire d'ajouter un exemple de fréquence F0 à son entrée au signal monotone étudié de fréquence Fc, qui le complète d'un couple standard. Par conséquent, un signal à deux tons sera envoyé à l'entrée du récepteur DTMF, qui est décodé de la manière habituelle. En tant que générateur de signal de référence, il est pratique d'utiliser le générateur DTMF TR5088 (TP5089), qui dispose d'un mode de génération de signal à une seule tonalité. Étant donné que le récepteur et l'oscillateur DTMF sont synchronisés à partir d'un oscillateur à cristal interne, des paires standard sont formées automatiquement. Considérons le schéma de principe de l'appareil en utilisant l'exemple d'un détecteur de signal de fax (Fig. 2).
Le détecteur doit répondre à la présence dans la ligne de communication d'un signal d'une fréquence de 1100 ± 15 Hz d'une durée de 0,5 s, qui est transmis par le télécopieur appelant lorsqu'une connexion pour la transmission de données par télécopie est établie. Le récepteur DTMF DD2 est allumé selon le schéma standard. L'amplificateur opérationnel intégré à la puce réceptrice est inclus comme sommateur avec un coefficient de transfert égal à 1. L'impédance d'entrée pour le signal étudié est déterminée par la résistance de la résistance R2 et est de 100 kOhm. La fréquence d'horloge est stabilisée par un résonateur à quartz ZQ1. Des impulsions d'horloge sont transmises à la fois au récepteur DD2 et au générateur DD1. Chaîne de distribution C5R5. connecté à la broche ESO, sert à protéger contre d'éventuelles interférences, y compris la parole, assurant un filtrage temporel du signal. Avec son aide, la durée du signal reçu est vérifiée. Les signaux plus courts que la durée spécifiée sont ignorés. Il vérifie également une pause valide entre les caractères. En d'autres termes, le microcircuit n'acceptera pas les signaux DTMF plus courts que la durée autorisée et ne prendra pas en compte la perte d'un signal plus court que la pause autorisée. Avec les calibres indiqués sur le schéma, ce temps est de 80 ... 100 ms. La puce TP5088 de National Semiconductor est un générateur de signal DTMF contrôlé par un microcontrôleur. Ses entrées DO - D3 (broches 9 - 12) sont alimentées par l'équivalent binaire de chiffres, caractères ou lettres (tableau 1).
Lorsque l'entrée TE (broche 2) est au niveau bas, la puce DD1 est en mode micro-consommation et il n'y a pas de signal à la sortie TOUT (broche 14). Lorsque le niveau à l'entrée TE passe de bas à haut, les données aux entrées D0-D3 sont stockées dans le registre du microcircuit, le générateur interne est démarré (s'il possède son propre circuit de temporisation). Dans ce cas, le signal de la paire de tonalités sélectionnée parmi les fréquences DTMF standard apparaît à la sortie TOUT et est présent jusqu'à ce qu'un niveau bas réapparaisse à l'entrée TE. Sortie TOUT - avec un émetteur ouvert. Les chronogrammes du fonctionnement du générateur et les paramètres du signal sont illustrés à la fig. 3.
Le condensateur C1, installé à l'entrée TE, ainsi que la résistance interne du microcircuit, forment un circuit pour démarrer le générateur lorsque la tension d'alimentation est appliquée. Il est réglé si le décodeur de tonalité est utilisé de manière autonome (sans micro-ordinateur). L'entrée STE (broche 3) contrôle la génération d'une ou d'une paire de tonalités. Lorsqu'il est connecté à la borne positive de l'alimentation, ou pas connecté du tout, quelques tonalités sont générées. Dans notre cas, cette entrée est connectée à un fil commun pour générer un signal à une seule tonalité. Le signal à l'entrée GS (broche 4) détermine la génération d'un signal à une seule tonalité à partir du groupe de fréquences supérieur ou inférieur (tableau 1). Un niveau bas à cette entrée génère un signal avec une fréquence du groupe inférieur et un signal haut (ou entrée désactivée) du groupe supérieur. Donnons maintenant une méthode de calcul de la fréquence de l'oscillateur maître, qui détermine la fréquence de génération d'un signal à une seule tonalité et, par conséquent, la fréquence d'accord du décodeur de tonalité. Pour ce faire, nous déterminons les rapports de division de fréquence d'horloge, respectivement, pour chaque fréquence de tonalité d'un signal DTMF standard à l'aide de formules empiriques : k = Fn/Fg ou k = Fv/Fn où Fn est la fréquence du groupe inférieur en hertz. Fв - fréquence du groupe supérieur en hertz. Fg est la fréquence de l'oscillateur maître en mégahertz. Les coefficients sont calculés pour des fréquences DTMF standard, c'est-à-dire à une fréquence d'oscillateur maître de 3,579545 MHz (3,58 MHz). Les résultats du calcul - dans le tableau. 2.
Ensuite, pour la fréquence de décodeur de tonalité souhaitée de 1100 Hz, nous déterminons la fréquence calculée de l'oscillateur maître Fr pour chaque k en utilisant les formules données ci-dessus, et sélectionnons un résonateur à quartz pour une fréquence aussi proche que possible de celle calculée (tableau 2 , colonne 4). Dans ce cas, il s'agit de la fréquence du résonateur commun 4.608 MHz. Sur cette base, nous calculons les fréquences en utilisant la même formule (tableau 2, colonne 5). Comme on peut le voir sur le tableau. 2, la fréquence d'origine du décodeur de tonalité 1100 Hz (calculée 1097 Hz) correspond à la fréquence Ft0 du groupe inférieur. Maintenant, si vous choisissez l'un des groupes supérieurs comme fréquence auxiliaire, par exemple, FB1 = 1557 Hz. et utilisez la table de vérité du récepteur et du générateur DTMF (voir tableau 1), vous pouvez déterminer le code binaire. qui doit être appliqué à l'entrée du générateur DTMF pour recevoir un signal avec une fréquence de 1557 Hz, et le code lu sur les sorties du récepteur DTMF. correspondant à un signal d'entrée avec une fréquence de 1100 Hz. Le générateur va générer un signal d'une fréquence de 1557 Hz lorsqu'un code binaire est appliqué sur ses entrées, correspondant à tous les symboles dont les fréquences tonales ont une fréquence de Fv1, à savoir : « 1 », « 4 ». "7", Dans ce cas, bien sûr, un niveau logique haut doit être appliqué à l'entrée GS de la puce DDI. Le schéma (voir Fig. 2) montre la soumission du code correspondant au chiffre « 1 ». Le code à la sortie du récepteur DTMF correspondra au chiffre "7" (fréquences de tonalité F&3 et F&1). Il est tout à fait évident que jusqu'à quatre signaux à une seule tonalité peuvent être déterminés avec un seul récepteur. Dans notre exemple, ce sont des signaux avec des fréquences de 899, 991, 1097 (notre signal de fax) et 1212 Hz. Ces quatre signaux sont identifiés par le code lu sur les sorties DD2 en présence d'un signal strobe en sortie DSO (broche 15). qui apparaît chaque fois que le récepteur détecte une des fréquences spécifiées. S'il est certain qu'une seule fréquence peut être présente dans le canal, il est permis d'utiliser uniquement la sortie DSO comme sortie du décodeur de tonalité. Il convient de noter ici que l'algorithme de traitement numérique du signal assure une protection contre la réception de signaux aléatoires, en particulier la parole, et également en présence de plus de deux fréquences de signal. Cette caractéristique doit être prise en compte. Pour les appareils autonomes, c'est-à-dire non contrôlés par un microcontrôleur ou un ordinateur. la puce TP5089 peut également être utilisée comme générateur. ayant des entrées pour connecter un clavier matriciel 4x4. En fermant les conclusions correspondantes des colonnes et des lignes entre elles ou sur un fil commun, elles réalisent la génération d'un signal à une seule tonalité de la fréquence requise. Les options de construction de nœuds de décodage sont illustrées à la fig. quatre.
Etant donné que les données à la sortie du récepteur DD2 sont entrées dans une bascule et y sont stockées après l'action du signal DSO, les décodeurs doivent être déclenchés par le signal DSO. La fréquence maximale de l'oscillateur maître, à laquelle ces microcircuits fonctionnent de manière stable, est de 9 à 10 MHz. Par conséquent, la fréquence maximale détectée par le récepteur se situe entre 4100 ..4560 Hz. Auteur : O.Potapenko, Rostov-sur-le-Don
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