CDMR數字對講機設計

摘要：提出了一種基于DMR標準的零中頻CDMR數字對講機硬件射頻電路的實(shí)現方法，采用圖文結合的方式表達設計思路。給出了CDMR關(guān)鍵技術(shù)的解決思路以及實(shí)現方法，完成了原理圖以及PCB的設計。實(shí)驗測試結果表明設計滿(mǎn)足DMR標準。
關(guān)鍵詞：CDMR，零中頻，數字對講機，硬件射頻電路

0 引言
工信部2009年666號文件《工業(yè)和信息化部關(guān)于150MHz 400MHz頻段專(zhuān)用對講機頻率規劃和使用管理有關(guān)事宜的通知》的頒發(fā)吹響了數字對講機發(fā)展的沖鋒號，DMR數字技術(shù)即成為中國對講機”模轉數”進(jìn)程中企業(yè)選擇的標準之一，DMR制式的數字對講機已亮相市場(chǎng)，并得到較好的評價(jià)。自2011年1月1日起，停止對該頻段內模擬對講機設備型號的核準，到2016年該頻段全面停止模擬對講機使用。目前數字對講機的標準不統一、成本高、互通性差成制約數字對講機發(fā)展的瓶頸。目前數字對講機市場(chǎng)上存在多種數字技術(shù)標準，其中最受關(guān)注的是DMR、DPMR和PDT，而制造商對DMR的興趣尤為突出。清華大學(xué)無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)通信技術(shù)研究中心、北京交通大學(xué)、摩托羅拉系統(中國)有限公司等13家單位聯(lián)手發(fā)起了專(zhuān)業(yè)數字無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)CDMR論壇，并于2011年9月1日在杭州舉辦了第一屆CDMR研討會(huì )，至今已吸收成員40家。CDMR聯(lián)盟的樣機于2012年12月通過(guò)國家無(wú)線(xiàn)電管理局的型號核準，并于2012年12月18日6家聯(lián)盟成員完成了互通測試。本文介紹的對講機設計就是基于CDMR聯(lián)盟的數字對講機設計與實(shí)現方法，該設計成本低、互通性強、易于生產(chǎn)，受到了廠(chǎng)商的好評。

1 數字對講機的原理
CDMR數字對講機主要由電源與控制單元、基帶處理單元、音頻單元、射頻單元組成。其原理框圖如圖1所示。

1．1 電源與控制單元
電源單元把7．2V電池電壓轉換成CDMR數字對講機收發(fā)所需的5V電壓，選用了帶使能端的LDO，便于MCU對電源的控制。MCU以及基帶處理需要3．3V、1．8V、1．2V電壓，為了提高電源的效率，利用開(kāi)關(guān)電源IC首先轉換成3．7V電壓，再利用LDO轉換成3．3V、1．8V、1．2V電壓。為了避免開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率對RF的影響，在電路設計以及PCB設計上進(jìn)行了特殊處理，做到了提高了電源效率，射頻頻譜的純凈。

控制單元主要由MCU STM32F100完成，該MCU的性?xún)r(jià)比高、功耗低、功能強大。MCU完成對收發(fā)信機的收發(fā)切換控制、TDMA時(shí)序控制、信道切換控制以及對基帶處理單元的初始化。
1．2 基帶處理單元
基帶處理單元主要完成數字話(huà)音的編解碼、語(yǔ)音壓縮、信道編解碼等?；鶐幚聿捎肧CT3918，該芯片支持DMR Tier 1，支持收發(fā)時(shí)隙模式和連續模式，支持DMR協(xié)議的物理層、數據鏈路層以及呼叫控制層協(xié)議，支持自動(dòng)同步檢測和調制指數可編程，支持兩點(diǎn)調制和IQ調制，在12．5kHz的信道帶寬內速率高達9600bps。該芯片還植入了清華大學(xué)的ASELP的語(yǔ)音處理算法并且能加密、也植入了AMBE+2和AMBE+2C的語(yǔ)音算法。該芯片還支持模擬話(huà)音模式，內部自帶加重和去加重、語(yǔ)音濾波等處理，支持CTC；SS和DCS。

1．3 音頻單元
音頻單元主要完成語(yǔ)音的模數和數模轉換以及音頻放大、MIC的放大與預處理。MIC信號首先經(jīng)過(guò)由運放組成的有源濾波器濾波，然后分成兩路，一路用于VOX信號檢測，另一路經(jīng)過(guò)模數轉換后送給基帶處理單元進(jìn)一步處理后發(fā)射。CDMR接收的信號經(jīng)過(guò)基帶處理單元解碼并數模轉換后，經(jīng)過(guò)音頻放大器推動(dòng)SPK播放語(yǔ)音。音頻放大器采用差分放大器，有效地降低了干擾，提高了音質(zhì)。