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APRS基础知识问答(二) [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2013-06-09
网络转载                                  APRS基础知识问答(二)
                                文/WA1LOU Stan Horzepa   翻译BD6CR/4 荣新华
    本章介绍建设APRS电台的硬件选择。同时也介绍硬件的连接。
    什么是APRS?
    APRS是英文“自动位置报告系统”的缩写。(APRS有的时候被误认为是“自动分纵报告系统”,但是这是不对的)
    ● 这是一个系统因为它包含硬件和软件部分。
    ● 这是一个报告系统因为系统的目的是发布某实体的信息。
    ● 这是一个位置报告系统因为系统发布的信息与实体或某物体的位置有关。
    ● 这是一个自动位置报告系统因为系统发布位置信息不需要人工干预。
    APRS中的“系统”是什么?
       基本系统包含一个业余无线电台(电台、天线等等)、—个分组终端节点控制器(TNC)、计算机、APRS软件和将这些部件连接起来的电缆。如果系统是移动中的,增加一个GPS(全球定位系统)接收器。
    什么是家庭基地APRS电台“系统”?
       在—个典型的家庭基地APRS电台,连接到TNC的在计算机上运行的APRS软件已经被编程进电台的位置。当需要的时候:软件发送被编程的位置信息给TNC,TNC再转发给电台以便发射。(其它APRS电台接收到位置分组后在它们的APRS地图上显示接收到的电台位置信息)。
       家庭基地APRS电台不需要GPS接受器因为它不改变位置。(当—开始设置家庭基地APRS电台的APRS软件的时候,也许需要GPS接收器以便知道电台位置,但是在日常使用中,GPS接收器是不需要的。)
    什么是移动APRS电台“系统”
       在—个典型的移动APRS电台中,GPS接收器从GPS卫星信号计算出电台位置,然后每秒发送—次给TNC。计算机也可以替代GPS接收器为移动APRS提供位置信息,但是当移动电台移动的时候,需要操作者每次都手动输入一个新的位置。为了安全起见,车辆的驾驶员和移动APRS电台的操作员不应该是同一个人。
       使用GPS接收器提供位置信息的移动APRS电台也许也同时使用一个运行APRS软件的计算机。在这种情况下,APRS软件不产生位置信息。而是,当需要时,它从GPS接收器转发位置信息给TNC,并在APRS地图上显示本台位置和其它接收到的APRS电台位置。
    APRS电台中电台设备的“系统”需求是什么?
       APRS不需要任何特殊的电台设备。如果你的业余电台设备可以正常用于其它无线分组通信应用,那也应该可以用于APRS。当然,电台设备的发射与接收频率应该能够覆盖你想要的操作频率。
    APRS电台中TNC的“系统”需求是什么?
       如果你计划在你的电台APRS电台中使用计算机,那么任何与原始的TAPR TNC-2设计兼容的TNC都可以与APRS兼容。实际上任何1985年以后山售的TNC都属于此列,所以你应该没有什么困难找到一个合适APRS操作的TNC。不过,如果你计划不使用计算机操作APRS,即,GPS接收器连接到TNC,那么TNC必须与GPS兼容。1994年3月发布的TAPR TNC-2固件(firmware)增加了GPS操作支持,所以如果你的TNC与那个版本的固件发布兼容,那么你可以不用计算机操作APRS。
       除了GPS兼容性,有些TNC提供更多的APRS支持,特别是当你的APRS 电台将成为一个“WIDE”数字中继的时候,即,全日制提供广域覆盖的数字中继。Kantronics和PacComm的最新TNC型号的固件提供这些增加的APRS支持。另外,PacComm固件可以烧录在如MFJ-1270系列的TAPR  TNC-2兼容TNC中。
       UIDIGI是另外一个可选的APRS TNC-2兼容TNC固件。UIDIGI是为APRS数字中继从底层开始重新写的固件。所以也许是此应用最佳选择了。不过,UIDIGI不适合非数字中继APRS电台。
    APRS电台中计算机的“系统”需求是什么?
       用于APRS的计算机规格需求因不同的APRS软件版本而异。总的来说,CPU速度不是问题,内存和硬盘空间也许要考虑一下。一些APRS软件版本有最小内存需求,你需要满足这个需求以便使软件运行正常。类似的,所有版本的APRS软件都有最小的硬盘空间需求用于安装。你搜集的用于APRS软件的地图需要的硬盘空间就更大一些。你搜集的地图越多,你的硬盘空间也被占得更多。为了避免如此,你可将不经常使用的地图存在外部,只有在使用的时候才把它装在硬盘里。
    APRS电台中GPS接收器的“系统”需求是什么?
       APRS对GPS接收器的需求很简单。GPS接收器必须含NMEA-0183格式的数据输出。事实上,输出NMEA-0183格式数据的任何导航设备(如远距离无线电导航系统LORAN)也能用于APRS。注意航空GPS设备不输出NMEA-0183格式数据。一旦满足了NMEA-0183数据格式需求,购买什么样的GPS接收器完全是你的选择。对于移动或便携APRS应用,GPS接收器的尺寸、重量和电源消耗应是考虑因素。这些指标越小越好应该是你的目标。
一些GPS接收器有内置的显示器能指示你的位置。这些显示器能作为计算机显示APRS地图的替代。例如,Garmin  II  PLUS和III GPS接收器不仅显示你的位置,而且还显示你接收到的其它APRS电台的位置(如果你的TNC设置成将数据发送给GPS接收器)。在这种设置中,你可以确定你与本地区其它APRS电台的相对位置。而且,Garmin  III允许你从可选的CD-ROM中装载道路地图。这些地图与位置信息—起显示,可与计算机上显示的APRS地图相媲美。
       另外一个移动和便携应用的考虑是GPS接收器的天线选择。有了APRS  GPS应用后,你现在需要考虑两根天线,—根用于电台设备,一根用于GPS接收器。再一次的,越小越好是你的目标。内置天线的GPS接收器将是你最好的选择。
    APRS电台中如何连接TNC和电台?
       TNC的电台一侧相对简单。TNC的电台端口,一般是DB-9F(孔)或5-pinDIN连接器,提供音频输出、音频输入、PTT(发射控制开关)和地。连接TNC的音频输出到你的发射机/电台的音频输入。—般的,电台的音频输入是MIC输入,但是有的电台有独立的AFSK音频输入(有的标为“AFSK in”)。如果存在AFSK音频输入,最好选择AFSK而不是MIC输入,因为你想把电台变回话音通信方式的时候不需要再把TNC的连线从MIC输入那里拆下来。而且,AFSK输入可能旁路了专门用于话音通信的电路和/或增加了专门用于数据通信的电路。话音电路未必对数据传输有好处,所以旁路是个好办法。另外改善数据传输的电路如有可能应该使用。
       连接TNC的音频输入到接收机/电台的音频输出。—般,电台的音频输出是扬声器或耳机插口,但是一些电台有可选的音频输出(有的标为“AFSK  out”)再次的,连接到这个可选音频输出避免切换回话音通信时断开TNC且可能旁路音频处理电路和/或增加数据处理电路。如果你的电台没有独立的AFSK插座,phonepatch输入和输出经常能提供—个可接受的替换选择。连接TNC的PTT线到电台的PTT。一般,PTT存在于麦克风连接器中,但是PTT线有时候也会拉到一个独立的连接器。再次的,连接到独立的PTT是优选的,可以避免切换模式的时候更换电缆。
       最后,连接TNC的地线到电台(或发射机和接收机)的其它线伴随的地线,也就是,伴随电台的MiC、PTT、扬声器或AFSK In/Out的地线。
TNC电台端连接唯一复杂的是当电台是使用同一接点用于音频输入(MIC)和PTT的VHF或UHF手持电台。简单的连接TNC音频输出和PTT到电台的同一接点将不会工作。
       为了使连接成功,需要一个电阻和一个电容,电阻和电容值一般是l—2千欧和0.01—1.0微法,但是要根据所用电台决定用多大,因此应查看电台的使用手册。
    APRS电台如何连接TNC和计算机?
       大多数TNC的串口符合电子工业协会(EIA)接口标准EIA-232。这个标准定义了可能通过此接口传输的25个信号,但是,TNC只需要其中3个信号与计算机和GPS接收器通信:发送的数据、接收的数据和信号地。
在大多数情况下,TNC使用25针D型母连接器(DB-25F)作为串口。所以,需要使用25针D型针公连接器(DB-25M)其中引脚2、3、7用电缆连接到与计算机匹配的连接器上。
       计算机一般有DB-25公或9针D型(DB-9)公连接器作为串口。所以在TNC到计算机的连接中需要使用DB-25母或DB—9母连接器匹配计算机串口。对于DB-25到DB-25的接线方法引脚2、3、7(发送的数据、接收的数据、信号地)需要互相连接。
        对于DB-25到DB-9的接线方法,引脚2、3(发送的数据、接收的数据)需要互相连接,DB-25的引脚7(信号地)连接到DB-9的引脚5。
为了避免花费时间和费用自制TNC到计算机连接电缆,如果有的话,你可以使用计算机到外置电话线MODEM的电缆。因为TNC串口是EIA-232兼容的,可以如大多数计算机的串口兼容,如果计算机只有USB,则需要找一个USB转串口线进行转接。
    APRS电台中如何连接GPS接收器?
       对于GPS到TNC或GPS到计算机的连接,在TNC和计算机端,你可以使用TNC到计算机连接所使用的连接器和接线方法(一般的,DB-25公连接器或DB-9母连接器引脚2、3、7接线)。但是,GPS端没有通用的连接器。不同的GPS接收器使用不同类型的连接器。所以,你必须找到合适你GPS的连接器并正确地连接到TNC或计算机连接器。但愿GPS接收器的随机手册提供GPS连接器的引脚排列图。
APRS电台中如何连接TNC、计算机和GPS接收器?
       如你在APRS应用中不打算使用GPS接收器,如在家用基地电台的设置中,前述的TNC到计算机的连接可以使用。如你在APRS应用中不打算使用计算机,比如,在跟踪器的装置中,GPS到TNC的连接可以使用。然而,如果你试图同时使用计算机和GPS接收器,就需要做不同的连接。
       如果你的计算机有两个串口或USB口,那么使用上面所说的TNC到计算机的电缆,连接你的TNC到一个接口。使用上面所说的TNC到GPS接收器电缆连接你的GPS接收器到另外一个端口,然后设置你的APRS软件让它了解这些连接。如果你的计算机只有一个串口或USB口,那么你可以使用硬件单端口切换器(HSP)电缆,可从多家公司找到(如Kantronics,MFJ,PacComm)。连接很简单,只需要连接HSP电缆到你计算机的串口或(通过USB转串口转换器连接)USB口,然后使用上面所说的电缆将TNC和GPS接收器连接到HSP电缆。
       如果你的TNC是固件版本8.3或更新的Kantronics KPC-3+或双串口的PacComm PicoPacket,在你的计算机只有一个串口或USB口的情况下,就另有办法。你可直接将GPS连接到TNC而不是计算机。如果你的TNC是固件版本8.3或更新的KantronicsKPC-3+,你可按照上述方法连接计算机到TNC,也就是通过引脚2、3和7或5(发送的数据,接收的数据和信号地)连接计算机到TNC。你应连接GPS接收器到KPC-3+TNC的电台端口,GPS输出连接到2脚,GPS地连接到6脚,而不是将GPS接收器连接到KPC-3+的串口,电台连接到电台端口还保持同样。
       当你编程TNC的时候,你必须通过GPSPORT命令(比如GPSPORT 4800 NORMAL CHECKSUM)启用GPS连接。你也必须通过CD命令(CD INTERNAL或CD SOFTWARE)禁用外部载波检测。如果你的TNC是两个串口的PacComm PicoPacket,应通过RJ-45插头连接你的计算机到其中的一个串口,通过3.5mm立体声插头连接GPS接收器到另外一个串口(PicoPacket的第一个串口和电台端口都使用RJ-45连接器)。另一种选择是使用内置GPS接收器的PacComm PicoPacket TNC。这种情况下,你只需要将TNC连接到你的电台和计算机就可以了。
    如何连接KENWOOD  TH-D7A收发信机用于APRS操作?
       有两种方法将KENWOOD TH-D7A用于APRS:通过内部APRS软件作为独立APRS电台或使用任何版本的APRS软件通过设置内部TNC作为APRS电台的电台和TNC部分。作为独立APRS电台,只有你使用GPS接收器的时候才需要连接到电台。这种情况下,你使用TH-D7A自带的带2.5mm 3芯插头的电缆,将电缆中的红线连接到GPS的数据输出,白线连接到GPS数据输入,屏蔽网连接GPS地。然后将3芯插头插入TH-D7A的GPS端口。
在与计算机APRS软件共同使用的情况,使用选件PG-4W电缆连接电台到计算机。将PG-4W的3芯插头连接到电台的PC端口,将PG-4W的DB-9连接器连接到计算机的串口。如果你的计算机串口不是DB-9或是USB接口,你必须找个转接器(如DB-9到DB-25转接器用于DB-25的情况)完成连接。
如果你在这个设置中使用GPS接收器,如上述方法连接GPS接收器到TH-D7A。
    如何检查APRS电台连线工作正常?  
       最好的方法就是实际试一试。FCC规则允许业余电台爱好者实际测试设备,所以试看通过本地电台(的中继)连接自己,发送一些测试数据(Packet  Radio和RTTY一样简单)。
       因为你可能还没有安装并设置APRS软件,你需要一个简单的终端软件进行测试。Windows95/98/2000/NT/XP包含的超级终端可以满足这个需求。对于其它计算机平台,你可以使用一个通用的终端程序。
       在你运行终端软件后,试图连接你自己。为了这样做,你通过连接的其它电台必须打开中继功能(DIGI  ON)。如果对方关闭了中继功能,你还是可以获得一些测试结果,因为一旦你的设置正常工作,你至少可以连接和断开那个电台。
    如何设置APRS电台发射机的频偏?
       在FM模式下,信息是通过改变FM信号载频频率来进行调制的,而幅度是通过控制载频的变化或偏移量来编码的。这种载频的变化、切换或偏移与输入信号的幅度成正。如果输入信号幅度为0,那么载波就将没有变化(没有频偏),在接收端就将什么也听不到。当输入信号增加,载频的偏移也会增加。
       对于这个解释,假设每个伏特的幅度对应1000Hz的偏移。如果在147.00MHz上以2伏特的幅度调制1500Hz的单音,载频将偏移2000Hz,也就是位于146.999和147.001MHz之间。如果你以4V的幅度在同样的载频上调制同样的单音,载频将偏移4000Hz,将位于146.998和147.002MHz之间。
       理想的信号的偏移应该落在3.0到3.5KHz。如果频偏低于3.5KHz,将难以解调你的分组。如果TNC不能听到你的分组信号,也不能解调你的分组。另外一方面,如果频偏大于3.5KHz,也会难以解调分组。你的发射机不能远远高于这个频偏。频偏太高,会导致发射机的音频部分将信号削顶,导致接收机端的信号失真。也就是说,TNC难以解调。
       为了获得分组和最大吞吐量,必须将FM信号频偏设置到理想的范围之内。这种做法需要一个频偏表和校准工具,以便调节TNC和音频输出电平(某些TNC如Kantronics  KPC-3+,允许你在软件中调节电平)。
       在频偏表的条件下,为了检查发射机的频偏,将它连接到一个假负载,开始发射死载波,也就是没有音频输入。如果频偏表有扬声器输出,推荐连接一个扬声器会简化调谐过程。连接扬声器后,只需要调谐表直到听到静噪暂停。然后接着缓慢调谐直到调到信号中部,接下去,通过输入以下命令行,将TNC置入校准模式:
   CAL ON
       在校准模式下,在发射时检查频偏,接着检查TNC的高低频率单音(按键盘的空格键切换高低单音)。如果单音的频偏太高或太低,使用TNC的音频输出控制相应的调节电平。音频输出控制的位置和可达性随不同的TNC而异,查看TNC手册了解其位置。
       如果TNC不具备这样的控制,那么只能调节发射机麦克风增益。如果遇见这种情况,需检查发射机的手册,找到麦克风增益调节的位置的可达性。有调节音频输出控制后,再次检查高低单音,确认它们是否正确的调节。
       如果缺乏频偏表,还可以大体通过耳朵来判别频偏。使用一个独立的接收机,监听当地APRS信道,然后比较你的APRS发射音频与其他APRS发射音频,如果你的发射音频有可察觉的高低,那么调节你的电台到它的发射音频到其他电台相匹配的程度。
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只看该作者 沙发  发表于: 2013-06-11
  
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只看该作者 板凳  发表于: 2013-06-13
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