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一款速率可达500kbps的70厘米波段数据传输设备

时间:2022-03-08 来源:未知 作者:陆涛 点击:
业余无线电爱好者利用不同的频段进行各种各样的数据模式通信,比如 APRS,FT8,RTTY,PSK31 等等。它们有一个共同的特点,传输速率非常低。高速率的比较少,我们之前给大家介绍过的 UDRX-440 项目已经终止。今天给大家介绍的这一款速率更高,造价更低,它就是 NPR(NEW PACKET RADIO)-70。

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elekitsorparts 量产版 NPR-70
NPR-70 是法国业余无线电爱好者 F4HDK 在 hackaday 上发起的一个开源项目,NPR-70 表示它使用 70cm 频段及以上的业余波段。NPR-70 的协议由 F4HDK 设计,传输过程没有任何加密,符合业余无线电的规定。同时,NPR-70 调制解调器具有内置的 500mW 无线电模块,因此使用它发射和接收无线电信号不需要额外的无线电设备。当然,如果您需要,可以添加一个外置 RF 功率放大器来提升功率。
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NPR-70 原型和威诺 VR-P25D 功放
说到这里,可能有的朋友还是不知道这东西到底是干什么的,如何使用。简单点儿说,它可以利用业余无线电建立 IP 数据网络,还可以用于互联网接入,增强互联网覆盖范围。再简单点儿说,如果你在一个没有手机信号,没有固定互联网覆盖的地区进行救援活动,而你们又需要和外界进行联系,对讲机可以实现语音通信,而 NPR-70 可以让手机和电脑连上慢速互联网。有朋友说,这不就是 2.4GHz 或者 5GHz 无线网么,类似,但是,NPR-70 使用的 70cm 波段在地形受阻的情况下,具有更好的传播特性,能够实现更远距离的传输。NPR-70 设计用于在 70cm 业余频段上进行 IP 数据传输,最高数据速率可达 500kbps。
有的朋友可能认为业余无线电接入互联网会存在很多问题,实际上,已经有很多业余无线电接入互联网的例子,比如 APRS,MMDVM,滔滔,Echolink,欧迅电台的公网和模拟互转等等。在这里我不想过多地讨论法律问题,如果有朋友喜欢,我们可以另外写一篇文章去讨论这个话题。
elekitsorparts.com 现在生产和销售 NPR-70 调制解调器,出售的产品分两个版本,成品售价 92 美元,需要自己焊接和组装的套件售价 82 美元。NPR-70 调制解调器项目页面:https://hackaday.io/project/16409,有 PCB,BOM 表,固件等等一切资料,你可以自己购买材料去制作。

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它可以实现两个电脑的连接,也可以由一个 NPR-70 接入互联网作为“热点”,其它  NPR-70 作为客户端与“热点”进行连接。

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外壳尺寸为 99.6 毫米 x 64 毫米 x 48 毫米,支持 9V 至 20V 直流输入,工作时电流低于 200mA,空闲时低于 70mA。无线电芯片使用 SI4463,频率范围:420MHz 至 450MHz,射频功率输出最大 500mW,无线电链路拓扑支持点对多点或点对点,调制方式为 2GFSK 或 4GFSK。

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因为带宽比较宽,为提高通信质量和距离,最好选择定向天线而不是全向天线。

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很显然,F4HDK 在开发 NPR-70 上投入了大量的时间和精力。它现在已经是一个成品,人们可以购买套件建造并开始使用。当然,该项目是开源的,在所有人的共同努力下,它将进一步发展。
NPR-70 的巧妙之处是使用了用于 ISM 频段的 FSK 射频芯片,价格便宜。NPR-70 的硬件设计是模块化的,有一个定制的 PCB,它充当载板,不同的模块焊接在它上面。SI4463 由 STM32 微控制器控制,使用 RF4463 模块,该模块提供 500mW 功率。

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如上图所示是 NPR-70 的所有硬件,调制解调器可以以 70 到 80 美元的成本建造,包括外壳。
一般的功率放大器收发切换太慢,不能用于 NPR-70。F4HDK 选择了威诺 VR-P25D,这款放大器是为 DMR 设计的。DMR 使用 TDMA,因此这款放大器的收发切换非常快。
F4HDK 在设计 NPR-70 时花了很多心思,他使用 TDMA 系统,其中基站为客户端分配时隙,NPR 协议的具体细节可以在 NPR 协议规范中阅读。下图是 NPR 的协议结构。
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尽管 SI4463 在数据速率方面非常灵活,但由于 NPR 使用 TDMA 协议,因此仅支持其中几种不同的数据速率。下图显示了可能的选项。可以使用 2GFSK 和 4GFSK 调制,原始数据速率在 300kbps 和 1Mbps 之间,RF 带宽在 270kHz 和 750kHz 之间。
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NPR 支持的数据速率
关于 RF 带宽问题,在 70cm 频段中合适的信号带宽是多少,国内没有任何规定。在习惯上,434MHz 频率被用作宽带数字实验的活动中心,但必须注意不要对业余卫星服务造成干扰,使用最低的必要带宽,并保持传输短。
很明显,对于实验或零星的使用,人们可以使用高达几兆赫的频率。但是,如果长时间使用,确实没有明确的规定。我曾经咨询过国内的权威爱好者,他说没有规定,国内在 70cm 波段进行 ATV 也是可以的。
有朋友觉得将 FSK 收发器芯片用于此类项目不是一个好主意。毫无疑问, OFDM 更好,然而,构建 OFDM 收发器要昂贵得多,也困难得多。FSK 收发器芯片的成本低,有现成的芯片。

总得来说,我认为 NPR 是一个伟大的项目。在目前的状态下,它已经是任何人都可以制作的有用套件。它也是研究和试验 TDMA 的一个非常好的平台,其方案可以进一步修改和改进。它也是完全开源的,这对于一个业余无线电项目来说是至关重要的。希望它能流行起来,让更多业余无线电爱好者加入进来。尽管如此,还有很多东西需要实验,很多东西需要学习,还有很多东西需要改进,但唯一的出路就是让人们对这个项目感兴趣,构建它,使用它,测试它,提出新的想法,并在实践中进行测试。



(中国集群通信网 | 责任编辑:陆涛)

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