CDMR數(shù)字對講機(jī)設(shè)計(jì)

摘要：提出了一種基于DMR標(biāo)準(zhǔn)的零中頻CDMR數(shù)字對講機(jī)硬件射頻電路的實(shí)現(xiàn)方法，采用圖文結(jié)合的方式表達(dá)設(shè)計(jì)思路。給出了CDMR關(guān)鍵技術(shù)的解決思路以及實(shí)現(xiàn)方法，完成了原理圖以及PCB的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明設(shè)計(jì)滿足DMR標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：CDMR，零中頻，數(shù)字對講機(jī)，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頻段專用對講機(jī)頻率規(guī)劃和使用管理有關(guān)事宜的通知》的頒發(fā)吹響了數(shù)字對講機(jī)發(fā)展的沖鋒號，DMR數(shù)字技術(shù)即成為中國對講機(jī)”模轉(zhuǎn)數(shù)”進(jìn)程中企業(yè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)之一，DMR制式的數(shù)字對講機(jī)已亮相市場，并得到較好的評價(jià)。自2011年1月1日起，停止對該頻段內(nèi)模擬對講機(jī)設(shè)備型號的核準(zhǔn)，到2016年該頻段全面停止模擬對講機(jī)使用。目前數(shù)字對講機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、成本高、互通性差成制約數(shù)字對講機(jī)發(fā)展的瓶頸。目前數(shù)字對講機(jī)市場上存在多種數(shù)字技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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)無線與移動(dòng)通信技術(shù)研究中心、北京交通大學(xué)、摩托羅拉系統(tǒng)(中國)有限公司等13家單位聯(lián)手發(fā)起了專業(yè)數(shù)字無線通信技術(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(jī)于2012年12月通過國家無線電管理局的型號核準(zhǔn)，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(jī)設(shè)計(jì)就是基于CDMR聯(lián)盟的數(shù)字對講機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，該設(shè)計(jì)成本低、互通性強(qiáng)、易于生產(chǎn)，受到了廠商的好評。

1 數(shù)字對講機(jī)的原理
CDMR數(shù)字對講機(jī)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(zhuǎn)換成CDMR數(shù)字對講機(jī)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，利用開關(guān)電源IC首先轉(zhuǎn)換成3．7V電壓，再利用LDO轉(zhuǎn)換成3．3V、1．8V、1．2V電壓。為了避免開關(guān)電源的開關(guān)頻率對RF的影響，在電路設(shè)計(jì)以及PCB設(shè)計(jì)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的性價(jià)比高、功耗低、功能強(qiáng)大。MCU完成對收發(fā)信機(jī)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(shù)字話音的編解碼、語音壓縮、信道編解碼等。基帶處理采用SCT3918，該芯片支持DMR Tier 1，支持收發(fā)時(shí)隙模式和連續(xù)模式，支持DMR協(xié)議的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及呼叫控制層協(xié)議，支持自動(dòng)同步檢測和調(diào)制指數(shù)可編程，支持兩點(diǎn)調(diào)制和IQ調(diào)制，在12．5kHz的信道帶寬內(nèi)速率高達(dá)9600bps。該芯片還植入了清華大學(xué)的ASELP的語音處理算法并且能加密、也植入了AMBE+2和AMBE+2C的語音算法。該芯片還支持模擬話音模式，內(nèi)部自帶加重和去加重、語音濾波等處理，支持CTC；SS和DCS。

1．3 音頻單元
音頻單元主要完成語音的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換以及音頻放大、MIC的放大與預(yù)處理。MIC信號首先經(jīng)過由運(yùn)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)過模數(shù)轉(zhuǎn)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)過基帶處理單元解碼并數(shù)模轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過音頻放大器推動(dòng)SPK播放語音。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)。