Supervastaanotin AFSK-dataliikenteeseen
Kilponen, Jyrki (2009)
Kilponen, Jyrki
Kajaanin ammattikorkeakoulu
2009
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200912107570
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200912107570
Tiivistelmä
Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja rakentaa supervastaanotin, jolla otetaan vastaan Audio
Frequency Shift Keying (AFSK)-moduloitua dataliikennettä 433,92 MHz taajuudelta. Tavoitteeksi asetettiin
toimivan vastaanottimen suunnittelu ja rakentaminen 10 cm x 16 cm piirilevylle, käyttäen pääasiassa diskreettejä
komponentteja.
Supervastaanotin on nykyään yleisin käytössä oleva radiovastaanotintyyppi. Superissa pääperiaatteena on
taajuuden laskeminen kantoaaltotaajuudelta alemmalle taajuudelle. Tämä tapahtuu sekoittimen avulla, joka kertoo
keskenään kantoaallon ja paikallisoskillaattorin tuottaman taajuuden. Näin toimimalla saadaan alemmalla
taajuudella oleva kantoaalto. Tämän ansiosta on pienten taajuusvaihteluiden erottelu signaalissa huomattavan
paljon helpompaa.
AFSK-modulaatiossa käytetään nimensä mukaisesti äänitaajuista signaalia kantoaallon modulointiin.
Modulaatiomenetelmää käytetään hitaaseen dataliikenteeseen, jota käyttävät nykyään pääasiassa radioamatöörit.
AFSK-lähete sisältää kaksi eri tilaa, jotka ovet nimeltään Mark ja Space. Mark vastaa bittiä 1 ja Space vastaa bittiä
0. Taajuudet, jotka vastaavat Markia ja Spacea, eivät ole vakinaistettuja, vaan on olemassa useita eri taajuuksia
kummallekin. Yleensä taajuudet ovat kuitenkin 1–2 kHz läheisyydessä.
Työn suunnittelussa käytettiin hyväksi runsaasti Micro-cap-piirisimulaatio-ohjelmaa. Kyseisellä ohjelmalla
pystyttiin testaamaan suunnitellun kytkennän toimintaa. Koska taajuudet, joita laitteella otetaan vastaan, ovat yli
400 MHz, ei kaikkea pystytty testaamaan suunnitteluvaiheessa perusteellisesti, sillä tuolloin ajallisesti järkevän
pituisten simulaatioiden vaatima aika olisi ollut todennäköisesti useita päiviä. Täten tyydyttiinkin testaamaan
toimintaa vain sekunnin murto-osan mittaisilla simulaatioilla. Myös laitteen toiminnan testaus
koekytkentäalustalla jäi vähäiseksi korkeiden taajuuksien vuoksi.
Työ havaittiin varsin haastavaksi, johtuen olemattomasta kokemuksesta MHz taajuudella toimivien laitteiden
suunnittelussa ja täten laitetta ei saatu toimimaan aivan halutulla tavalla.
Frequency Shift Keying (AFSK)-moduloitua dataliikennettä 433,92 MHz taajuudelta. Tavoitteeksi asetettiin
toimivan vastaanottimen suunnittelu ja rakentaminen 10 cm x 16 cm piirilevylle, käyttäen pääasiassa diskreettejä
komponentteja.
Supervastaanotin on nykyään yleisin käytössä oleva radiovastaanotintyyppi. Superissa pääperiaatteena on
taajuuden laskeminen kantoaaltotaajuudelta alemmalle taajuudelle. Tämä tapahtuu sekoittimen avulla, joka kertoo
keskenään kantoaallon ja paikallisoskillaattorin tuottaman taajuuden. Näin toimimalla saadaan alemmalla
taajuudella oleva kantoaalto. Tämän ansiosta on pienten taajuusvaihteluiden erottelu signaalissa huomattavan
paljon helpompaa.
AFSK-modulaatiossa käytetään nimensä mukaisesti äänitaajuista signaalia kantoaallon modulointiin.
Modulaatiomenetelmää käytetään hitaaseen dataliikenteeseen, jota käyttävät nykyään pääasiassa radioamatöörit.
AFSK-lähete sisältää kaksi eri tilaa, jotka ovet nimeltään Mark ja Space. Mark vastaa bittiä 1 ja Space vastaa bittiä
0. Taajuudet, jotka vastaavat Markia ja Spacea, eivät ole vakinaistettuja, vaan on olemassa useita eri taajuuksia
kummallekin. Yleensä taajuudet ovat kuitenkin 1–2 kHz läheisyydessä.
Työn suunnittelussa käytettiin hyväksi runsaasti Micro-cap-piirisimulaatio-ohjelmaa. Kyseisellä ohjelmalla
pystyttiin testaamaan suunnitellun kytkennän toimintaa. Koska taajuudet, joita laitteella otetaan vastaan, ovat yli
400 MHz, ei kaikkea pystytty testaamaan suunnitteluvaiheessa perusteellisesti, sillä tuolloin ajallisesti järkevän
pituisten simulaatioiden vaatima aika olisi ollut todennäköisesti useita päiviä. Täten tyydyttiinkin testaamaan
toimintaa vain sekunnin murto-osan mittaisilla simulaatioilla. Myös laitteen toiminnan testaus
koekytkentäalustalla jäi vähäiseksi korkeiden taajuuksien vuoksi.
Työ havaittiin varsin haastavaksi, johtuen olemattomasta kokemuksesta MHz taajuudella toimivien laitteiden
suunnittelussa ja täten laitetta ei saatu toimimaan aivan halutulla tavalla.