Transmisión de datos digitales

Informática. Computación. Comunicaciones. Vía señal análoga. Acoplamiento de audio. Salida del ordenador. Modalidad digital. Codificación. Software

  • Enviado por: Rafael Fribla
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 12 páginas
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Nuestro objetivo fundamental para la presentación de este trabajo es demostrar uno de los principios básicos de la transmisión de datos digitales vía señal análoga. Para esto utilizamos dos radios transmisores, que mediante un circuito que diseñamos especialmente para disparar el PTT de una de estas radios, logra que podamos transmitir sin necesidad que haya intervención directa de nuestras manos en esta.

Para que la demostración pueda resultar, se requiere descargar un software que trabaje con las modalidades en las que queremos transmitir, es decir PSK31, RTTY, SSTV, CW, etc.

A lo largo de nuestro informe iremos explicando cada uno de los pasos que seguimos para lograr la concreción del trabajo que se nos solicitó, es decir, haremos una descripción del circuito construido, con todos sus componentes, definiremos la modalidad que seleccionamos para transmitir y para finalizar indicaremos el software que necesitamos descargar de acuerdo a los requerimientos de las modalidades, describiendo su modo de instalación, configuración y el modo de funcionamiento de este.

CAPITULO I

CIRCUITO

La base principal en la que se sustenta este trabajo esta en el circuito que nos permitirá disparar la señal del PTT (Push to Talk) de la radio para que esta pueda transmitir sin intervención humana.

Los componentes principales del circuito son:

  • Un conector DB-25.hembra

  • 2 Diodos 1n4007.

  • Un Transistor 2n2222.

  • Un condensador de 1 Micro Faradios.

  • Una resistencia 10 KOHMS.

  • Una resistencia 2,2 KOHMS.

  • 6 Metros de cable blindado mono.

  • 3 plugs de 3.5 mm mono.

  • Un plug de 2.5 mono.

  • Una placa perforada.

Para la construcción del circuito conectamos dos diodos 1N4007 en sus cátodos, el primer diodo se conecta en su ánodo con el PIN 20 del conector DB-25 hembra que es el que trae la señal DTR. Luego el segundo diodo se conecta con el primero en su cátodo hacia un extremo de la resistencia de 10 KOhms que a su vez queda conectada con el otro extremo a la base del transistor 2N2222, cuyo emisor va a tierra junto con el ánodo del segundo diodo, que a su vez van soldados al PIN 7 del conector DB-25 hembra, la otra parte del transistor llamada colector debe ir conectada a una resistencia de 2.2 KOhms, que luego se soldará al plug de 2.5 mm. Con un condensador electrolítico de 1 micro faradios que viene de la línea del speaker.

1.1 COMO SE REALIZA

El acoplamiento de audio se logra llevando las señales de audio desde la salida de la PC al micrófono del radio transmisor y viceversa, adecuando y adaptando las señales a los requerimientos de cada caso;  mientras que el control del PTT se efectúa mediante el circuito que recibe los comandos del puerto Serial del PC y reacciona haciendo transmitir al equipo.

1.2 SALIDAS DE PC

Como y por dónde se comunica la PC con el exterior

El puerto Serial es el habitualmente empleado por los programas encargados de transmitir las modalidades digitales, dado que respeta el standard RS 232


Salida RS 232

El Standard RS 232 posee una serie de características bastantes particulares, que nos interesan específicamente para este tema:

Los niveles de tensión con los que vamos a encontrarnos variarán entre -5v a +12v correspondiendo a los niveles lógicos 0 y 1.

El Standard prevé que cualquier salida pueda cortocircuitarse a tierra (0v.), +12 o -5v sin provocar daño alguno al PC, limitando la corriente drenada a unos 50 mA.

De acuerdo a los niveles de tensión que  se aplique a determinado PIN se podrá inhabilitar o habilitar la salida o entrada de datos, lo que posibilita que se pueda "frenar" la salida de datos o cualquier otra acción referente a la coordinación de entrada-salida.
 Esquema de los pines a utilizar en un conector DB 9 o DB 25 hembra (ver anexo 1.1).

1.3 COMO FUNCIONA EL PTT           

El PTT, sigla que proviene de la frase inglesa  "Push To Talk" define la acción de presionar un swich o interruptor para Hablar o modular. En realidad ante esta acción lo que sucede es que los equipos pasan de modo RX (recepción)  a TX (transmisión).

Lo que nos interesa en este momento es como se refleja la acción de presionar el PTT en la circuitería de nuestros equipos, ya que debemos reemplazar ese mecanismo por un circuito eléctrico.

Básicamente el cerrar el swich de un PTT Provoca la circulación de corriente desde un potencial positivo (+) a tierra o negativo (-),  y si bien existen algunas variantes que vamos a describir; Casi todos los equipos responden a este funcionamiento. Para ello provee un terminal denominado justamente PTT (que normalmente tiene potencial positivo (+)  y otro tierra del PTT  o simplemente tierra. Esta configuración corresponde generalmente a los equipos base o móviles a excepción de algunos BC que conmutan el modo Recepción y Transmisión descargando el potencial a uno u otro circuito. Para utilizar estos terminales debemos obligadamente retirar el cable de conexión de micrófono y acceder a los mencionados terminales mediante una ficha de iguales características de las del cable original.

Para el accionamiento de los handys se debe utilizar las entradas provistas en éstos para la conexión de micrófonos de palma, existiendo aquí dos variantes: La primera y más clásica es la tipo Yaesu, ICOM y similares, que por medio de un miniplug de 2,5 mm ofrece en el terminal central del mismo el potencial positivo del PTT y la tierra en el cuerpo de la ficha. En serie con estos terminales se coloca la pastilla de micrófono o "Electret", el cual tiene una resistencia de uno a dos Kohm. Para equiparar este circuito, habrá que reemplazar con un resistor la impedancia solicitada por el equipo para poder ingresar sonido en el mismo terminal. Ya que si colocáramos el terminal de PTT directamente a masa el equipo pasaría a modo TX, pero las señales inyectadas en el terminal de PTT también serían derivadas a masa, transmitiéndose solo portadora.

La segunda variante para el PTT de Handys es la del tipo Kenwood, Maxxon y otros, en las cuales la masa de la ficha de Micrófono tiene un potencial (+) mientras que la del parlante (-), y la acción de transmisión se ejecuta al cortocircuitar dichas masas. A simple vista parecería más sencillo, pero en la práctica resulta algo más complicado de ejecutar que en el caso anterior.

1.4 CONTROL DE PTT

Teoría de funcionamiento

Como vimos en puntos anteriores, las salidas de puertos del PC indican a nuestro equipo cuándo transmitir, generalmente  mediante el cambio de un potencial Negativo (-) a uno positivo (+). Ante esta señal (y con la mayor rapidez posible) debemos hacer que el  terminal de PTT de nuestro equipo sufra el cambio de potencial correspondiente para que pase al modo TX.

Circuito básico

Comenzaremos explicando nuestro circuito de PTT comenzando con el terminal DTR (el cual corresponde al terminal 4 en el conector DB 9 y al 20 en el conector DB-25)  y la tierra de la PC (Terminal 5 en las DB 9 y 7 en las DB 25). Para la mayoría de las aplicaciones este terminal presentará aproximadamente -5v en reposo y pasará a +12v cuando el equipo de radio deba transmitir. Dadas estas tensiones comenzaremos por limitar la corriente a Base-Emisor  del transistor con una resistencia de un valor entre 10 Kohms a fin de protegerlo. El circuito se completa colocando el Emisor de transistor a la tierra común del Puerto Serial y Equipo de radio (Tierra Lógica) y el colector del transistor se colocará al terminal PTT del equipo, que como recordaremos, por lo general mantiene un potencial positivo. De esta manera cuando el potencial del RTS tome valores superiores a aproximadamente 1,5 Volts, el transistor pasará de un estado de no-conducción o "corte" al estado de "saturación" presentando un cortocircuito a masa en el terminal del PTT, provocando así la transmisión del equipo (ver anexo 1.2).

CAPITULO II

MODALIDAD DIGITAL

La modalidad digital de transmisión que hemos elegido para presentar en la exposición de nuestro trabajo es RTTY (Radio Teletipo). El RTTY fue el primer modo utilizado para comunicaciones digitales (comienzos de la Segunda Guerra Mundial, cuando los ejércitos conectaron sus teletipos mecánicos a la radio). Este modo de trabajo utiliza un aparato automático que permite aceptar caracteres desde un teclado, transmitirlos al aire mediante un emisor, recibirlos mediante un receptor y presentarlos en una impresora o mediante la pantalla del computador. Originalmente, una estación de RTTY estaba formada por un teletipo o teleimpresor, conectado a un transmisor/receptor de HF (alta frecuencia). Este teleimpresor era un dispositivo totalmente mecánico, que necesitaba un adaptador para la conexión a los equipos de HF. Posteriormente surgieron decodificadores de RTTY de estado sólido, en donde se sustituyó la impresora, y todas las partes mecánicas, por monitores de vídeo o por televisores usados como tales. Con la gran expansión de los computadores personales los equipos usados han cambiado radicalmente, practicándose en la actualidad este modo con un computador personal, un programa adecuado y una interfase o TNC adecuado.

2.1 CODIFICACIÓN DEL RTTY.

Para la codificación de los caracteres a usar en la modalidad de RTTY se usa el código Baudot o ITA2 (International Telegraph Alphabet number 2). Este código es de cinco bits, por lo que únicamente soporta los caracteres numéricos, las letras mayúsculas, el espacio, el avance de carro y la alimentación de línea; también posee dos caracteres especiales: LETTERS, para pasar a letras, y FIGURES, para el cambio a números. En los programas actuales de RTTY este cambio se hace de manera automática.

Cada carácter a transmitir consta de un BIT especial de inicio, usado para sincronizar, los cinco bits del carácter y un BIT de parada al final. El estado inicial de la transmisión es la marca, y con el BIT de inicio se pasa a nivel de espacio, se transmiten los cinco bits, y finalmente el BIT de parada restaura el estado inicial, pasando a marca. Este proceso se repite con todos los caracteres transmitidos.

Como se puede observar, este tipo de codificación no posee ningún mecanismo de control de errores, siendo los caracteres tecleados transmitidos tal cual, sin posibilidad de control de recepción por parte del terminal receptor. La única opción para una transmisión RTTY más o menos fiable es la de utilizar una gran potencia de transmisión y en unas horas o bandas en las que la propagación de la señal esté libre de perturbaciones.

La velocidad usada es, habitualmente, de 45 baudios (60 palabras por minuto) en HF (aunque también se usan 50, 56 y 75 baudios), y de 300 ó 1200 baudios en VHF. Ambas estaciones deben utilizar la misma velocidad de transferencia para realizar un contacto en RTTY.

Para detectar la deferencia se utiliza el FSK o manipulación por cambio de frecuencia. Con el FSK el transmisor sube de frecuencia cada vez que se envía una “marca”, volviendo a la frecuencia “inferior” para el espacio. La diferencia entre las frecuencias es de 170 HZ para el servicio de radioaficionados, pudiendo ser, en el caso de los servicios comerciales, de 425 ó 850 HZ; en estos casos no es raro encontrar transmisiones a mayor velocidad en HF, tales como 110 baudios.

Los tonos usados para la marca y el espacio varían entre América y Europa, siendo en la primera el tono de marca de 2125 HZ, y el tono de espacio de 2295 HZ; en Europa el tono de marca es de 1275 HZ y el de espacio es de 1445 HZ. Ambos pares de tonos (americano y europeo) se pueden utilizar indistintamente, ya que lo importante no son los tonos en sí, sino su desplazamiento.

Hace tiempo se extendió una variante de esta modalidad, el modo ASCII, que difiere del Baudot en que tiene un conjunto mayor de caracteres, ya que cada carácter en ASCII se compone de siete bits, por lo que es capaz de codificar caracteres de control, letras mayúsculas y minúsculas y los signos de puntuación. Las transmisiones en ASCII en HF se envían normalmente a 110 ó 300 baudios, con un desplazamiento de 170 HZ; en las bandas de VHF se usan proporciones más elevadas.

CAPITULO III

SOFTWARE

El software que hemos elegido para realizar la transmisión y recepción de datos es el MIXW 2.09, este es un software creado por Nick Fedoseev y Denis Nechitailov.

Entre las principales características del programa se cuentan:

  • El MIXW puede trabajar con distintos modos digitales entre los que se cuentan CW, BPSK31, QPSK31, MFSK, RTTY, FSK31, Packet, Pactor, Amtor, Hellschreiber, FAX (sólo RX), Throb y SSTV. Lo que hace que el MIXW 2.09 tenga todos los modos digitales que utilizaremos en el taller de integración.

  • Los requerimientos mínimos del sistema son:

    • Procesador Pentium 166 MHZ o superior.

    • Tarjeta de Audio de 16 Bits o superior.

    • 32 MB de memoria RAM.

    • 10 MB de espacio en el disco duro.

Estos requerimientos se cumplen exitosamente con los equipos que utilizaremos, asegurando un buen desempeño tanto en la transmisión de datos como en la recepción de datos.

3.1 INSTALACIÓN

Primero se procede a ejecutar el archivo de instalación del programa, este instalará automáticamente todos los archivos necesarios para que el MIXW pueda funcionar en el sistema. El directorio de instalación es por defecto es “C:\Archivos de Programa\Mixw”. Además de copiarse los archivos necesarios para la ejecución del programa se crean dos archivos, “Qcty.dat” y “Mixw.log” el primero forma parte del sistema de orientación de la antena y el segundo sirve para guardar los datos necesarios para efectuar la transmisión de datos.

3.2 CONFIGURACIÓN BASICA

Primero que todo hay que ingresar los datos personales para poder identificarse con el programa, para lo cual hay que seleccionar la opción Configure/Personal Data, luego aparecerá un cuadro de dialogo (ver anexo 3.1), en el cual se ingresan todos los datos personales que se requieran.

Luego hay que configurar la de CAT/PTT del transmisor, esta opción sirve para elegir el puerto COM al cual está conectado la interfase del PTT. Para realizar esta configuración hay que dirigirse a la opción Configure/TRCVR CAT/PTT tras lo cual aparecerá un cuadro de dialogo (ver anexo 3.2). Para elegir la marca y el modelo de la radio se selecciona el parámetro TRCVR. Luego para configurar el puerto COM en el cual está conectado la interfaz del PTT se presiona el botón Details con el cual aparecerá un cuadro de dialogo (ver anexo 3.3), acá se puede accionar la conmutación del PTT por medio de un voltaje en los pines DTR o RTS del puerto COM, además de elegir el puerto COM.

Es sumamente importante regular los niveles de entrada y salida de sonido ya que estos pueden afectar tanto en la transmisión como en la recepción, ya que si el nivel del sonido es muy bajo no se podrá recibir la señal, además se tiene que seleccionar por donde va a entrar la señal de recepción ya sea por el micrófono o por la línea de entrada (ver anexo 3.4).

3.3 CONFIGURACIÓN MODO DIGITAL

Para la configuración del modo digital, en nuestro caso RTTY, primero que nada hay que seleccionar el modo digital deseado (ver anexo 3.5), para la configuración del RTTY hay que seleccionar Mode Settings, luego se abre una ventana (ver anexo 3.6) en la cual se pueden efectuar todos los cambios necesarios para configurar la modalidad RTTY. Entre las opciones que se presentan se encuentran:

  • Se puede configurar la frecuencia para la transmisión y la recepción de los datos.

  • AFC : Esta opción cuando está activada, el programa se sintoniza exactamente en una frecuencia de transmisión o recepción.

  • Look: Cuando la opción está activada la frecuencia del transmisor esta fija en la posición del cursor activo, y la bandera que se sitúa encima del cursor se vuelve de color rojo. Cuando Look no esta activado, la transmisión se hará en la misma frecuencia de la recepción, y la bandera se torna de color verde

  • Snap: Cuando Snap está activado, el programa encuentra automáticamente el punto correcto de sintonía de una estación.

  • Squelch: Cuando este comando está activado, se leerán solo las señales que se encuentren por debajo del nivel del umbral del Squelch. Esta característica se utiliza para evitar caracteres aleatorios en la pantalla creados por el ruido.

  • Umbral del Squelch: Haciendo está selección, aparecerá un control de nivel del umbral del Squelch (ver anexo 3.7). El umbral se puede ajustar lo suficientemente alto para evitar que el ruido haga aparecer caracteres aleatorios.

  • Continuous Seek (búsqueda continua): Cuando este comando este activado, Continuous Seek busca continuamente una estación hasta que la encuentra y se para en su sintonía.

Para el modo digital RTTY, la frecuencia de transmisión debe estar entre los 1000 y 1500 HZ, también se puede configurar el valor de la “marca”, es decir sube la frecuencia, esta frecuencia es de 170 HZ pero puede ser cambiada. La opción AFC debe estar activada para ayudar a sintonizar las señales de RTTY. La opción Look debe estar desactivada ya que se tiene que transmitir en la misma frecuencia que se recibe.

3.4 RECEPCIÓN EN RTTY

El RTTY se presenta como dos líneas paralelas y la separación de 170 HZ resulta aprox. 4 veces más ancha que la del PSK31 (ver anexo 3.8), y en la ventana del espectro recuerda las vías de un tren. La sintonía de una señal RTTY se hace llevando el puntero justo en medio de las dos marcas en el waterfall y haciendo clic con el pulsador izquierdo del ratón. El texto enviado por el corresponsal empieza a aparecer en la ventana de Recepción. El indicador de sintonía está formado por dos diamantes, unidos por una barra y separados por el ancho de la “marca” que se ha elegido en el diálogo de opciones.

3.5 TRANSMISIÓN EN RTTY

Para transmitir a una estación, primero deberá sintonizarse, de la manera que se ha indicado arriba. Se teclea después el texto a enviar en la Ventana de Transmisión, que es la ventana más pequeña situada entre la Ventana de Recepción y la Ventana del Espectro. Se pica en el pulsador T/R (o la tecla Pausa/Inter, o se hace click en el recuadro TX/RX en la barra de estado) y el texto presente en la Ventana de Transmisión empieza a ser transmitido. Se puede continuar a escribir, y este texto también será transmitido. A medida que va siendo transmitido, el texto presente en la Ventana de Transmisión aparece también en la Ventana de Recepción. Para detener la transmisión se pulsa de nuevo el botón T/R (o una de las demás formas de conmutación indicadas anteriormente). Si se pulsa la tecla ESC la transmisión se interrumpe bruscamente y el MIXW vuelve a recepción, pero gran parte de los caracteres tecleados no son transmitidos. Por este motivo para pasar de transmisión a recepción debe usarse el pulsador T/R (o una de las demás formas de conmutación indicadas anteriormente).

Nota: RTTY utiliza un juego limitado de caracteres, y sólo en MAYÚSCULAS. MIXW convierte automáticamente las letras minúsculas en mayúsculas. También debe Notarse que RTTY admite solo algunos signos de puntuación, no todos. Los signos admitidos son los siguientes:

- ( ) $ ! " /: ? .

CONCLUSION

Al finalizar nuestro trabajo podemos decir que hemos cumplido con el objetivo de describir como se hace un circuito para disparar el PTT de una radio, en conjunto con indicar cuales son los modos de transmisión de datos digitales, para luego mediante un software que en nuestro caso fue MIXW 2.09, incorporar todos estos componentes para transmitir mediante una señal análoga.

Como grupo de trabajo pensamos que con este taller de integración se cumplieron dos objetivos muy importantes: En primera instancia se combinaron las asignaturas específicas para aplicarlas en un solo trabajo, y en segundo lugar toda la teoría la pudimos llevar a la parte práctica.

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