Descodificador FSK/RTTY

Descodificador FSK/RTTY simples e barato para PC

ct4dkO circuito e programa que vou descrever destina-se aos que sempre temeram tanto a complexidade de um verdadeiro descodificador FSK como as objecções da XYL acerca da pesada, grande e ruidosa máquina teleimpressora comprada em bom estado (mas bastante barata), quando apenas estávamos interessados na recepção de transmissões RTTY (telex) na banda de ondas curtas.

Para manter a paz no lar e ao mesmo tempo poder interceptar transmissões FSK (Frequency-Shift Keying = codificação por deslocamento de frequência) é necessário construir, ou comprar, um equipamento que converta os sinais de saída de um receptor de onda curta numa forma em que possam ser processados por um computador pessoal (PC). O descodificador aqui apresentado faz tudo o que é necessário para alcançar esse objectivo.

Combinado com um simples programa em BASIC, ele transforma o seu computador num descodificador RTTY capaz de trabalhar com vários tipos de FSK, baud rates e convenções marca-espaço diferentes. O método utilizado para conseguir tudo isto é bastante rudimentar e poderá servir de guia para posteriores experiências.

Técnicas de FSK
A maior parte das transmissões de dados via rádio, quer se trate de radiodifusão de notícias, informação meteorológica ou comunicações de amadores, empregam o princípio da codificação por deslocamento de frequência (FSK). Os dados são transmitidos na forma de uns e zeros que originam o deslocamento da frequência do emissor, resultando na radiação de duas frequências discretas, tal como um sinal SSB modulado alternadamente por duas frequências. Uma frequência de emissão alta denota um 1 (ou marca), e uma frequência de emissão baixa, um 0 (ou espaço). As duas frequências e o desvio de frequência dependem do padrão ou norma utilizada.

Um byte de dados pode ser enviado assincronamente se for precedido de um bit de começo, para permitir que o equipamento receptor esteja preparado para o receber. Da mesma forma, são utilizados um ou dois bits de paragem, para permitir ao equipamento receptor processar o byte de informação recém recebido e preparar-se para o próximo bit de começo, que sinaliza a chegada de um novo byte de dados.

 

Fig. 1. Esquema do circuito do descodificador de FSK

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Uma vez que um byte é constituído por 8 bits, uma palavra de dados completa produz um bloco de 10 ou 11 bits. Para reduzir o número de bits e, com ele a largura de banda ocupada pela transmissão, o comprimento da palavra de dados é reduzido a 7 bits e meio (5 bits de dados, um bit de começo e um bit e meio de paragem). No entanto, 5 bits produzem apenas 25 = 32 combinações. Assumindo que é utilizada linguagem comum na emissão, os 32 códigos disponíveis permitem o envio do alfabeto completo. No sistema RTTY (teleimpressora via rádio), um dos 32 códigos é reservado para indicar «mudança de tipo», o que permite o acesso a outro conjunto de 32 códigos que podem ser utilizados para números e sinais de pontuação. Neste segundo conjunto, existe um código «mudança para letras» que faz o equipamento regressar ao alfabeto. O significado do código utilizado é baseado na convenção Murry, ou mais frequentemente, na Baudot.

 

    Fig. 2. Tabela de códigos de teleimpressora

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Para manter a largura de banda da emissão em onda curta tão pequena quanto possível, a taxa de emissão de dados deve ser mantida dentro de certos limites. A velocidade normal, em termos de bits emitidos por segundo (baud rate), é de 45 a 75. A 50 bauds, um bit de dados em uma duração de 20 ms. Utilizando uma frequência de 1kHz para indicar um «1», são necessários 20 ciclos para a sua emissão.

No receptor, um BFO (oscilador de frequência de batimento) faz com que as duas frequências recebidas sejam convertidas para qualquer outra frequência dentro da banda de áudio, isto é não é obrigatório manter as duas frequências originais. No desmodelador de FSK são utilizados filtros e técnicas de retenção de fase para converter as duas frequências em marcas e espaços (uns e zeros) correspondentes aos dados que estiveram na origem da transmissão.

Bom por agora chega de explicações teóricas e vamos passar ao descodificador de FSK, que por sinal me saiu bastante barato em questão ao material pois dando umas voltas nas minhas tralhas electrónicas encontrei a grande maioria dos componentes.

O esquema do circuito do descodificador de FSK está apresentado na figura 1.

A saída de áudio do receptor é aplicada à ficha K1 e a resistência variável P1 é ajustada de forma a obter-se um sinal rectangular no colector de T1. Se o receptor estiver correctamente sintonizado para o sinal de FSK, o sinal rectangular fornecido por T1 será a versão digital das duas frequências FSK recebidas.

As duas frequências FSK passam a IC2a através de IC1c (um inversor do tipo disparador de Schmitt). IC2a é um multivibrador monoestável redisparável, ajustado para 1ms por meio de P2. Isto significa que frequências superiores a 1kHz não provocarão alteração no estado de saída do monoestável devido ao redisparo.

Qualquer frequência menor do que 1kHz, caso da frequência mais baixa do FSK, originará mudança de estado na saída do monoestável. O sinal de saída do primeiro monoestável é passado a um segundo monoestável IC2b, ajustado para 2ms por intermédio de P3. Este monoestável irá estar activo nos períodos dos sinais, fornecidos por IC2a, menores que 2ms, isto é para frequências maiores do que 500 Hz. O resultado é que as frequências entre 500 Hz e 1 kHz irão produzir um «0» lógico, e as frequências maiores do que 1kHz, um «1» lógico, com uma transição abrupta nesta frequência central.

Se o receptor estiver sintonizado de forma que as frequências FSK alta e baixa (marca e espaço) estejam equidistantes da frequência central, os sinais de marca e espaço irão produzir zeros e uns de acordo com a emissão recebida.

As saídas Q e Q de IC2b são utilizadas para comandar os LEDs de marca e espaço, que poderão ajudar à sintonização do receptor. Como existem tantas marcas como espaços, os dois LEDs irão acender e apagar ao mesmo ritmo quando a sintonia estiver correcta. Os sinais das saídas são também conduzidos ao interruptor inversor de fase S1, e daí para IC3, um excitador RS232, tal como requerido pela porta série do PC.

Seleccionando a porta série e ajustando correctamente o baud rate, o número de bits de dados e de paragem irá resultar na intercepção da emissão RTTY, que irá aparecer no monitor do seu computador.

A conversão do código de 5 bits em ASCII permite a visualização dos caracteres no ecrã.

Na placa do descodificador FSK/RTTY basta usar resistências variáveis que se ajustam uma só vez inicialmente, dado que os ajustes finais do sinal de áudio podem ser feitos no receptor. O comutador de fase, S1, será ocasionalmente necessário, quando as marcas e os espaços estiverem trocados, em resultado de uma sintonia do receptor acima ou a baixo da frequências FSK (USB ou LSB).

Para finalizar, o descodificador é alimentado por uma fonte simples de 5V. Embora o consumo de corrente seja pequeno, não deverá tentar alimentar o descodificador a partir das tensões existentes nas linhas da porta série do PC.

 

Fig. 3. Interior do Descodificador FSK.

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Fig. 4. Frente do Descodificador FSK.

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Fig. 5. Listagem do programa de controlo escrito em BASIC.
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Como podem ver na figura 3 e 4 construí o descodificador numa placa de ensaios, os únicos materiais que comprei foi a dita placa o integrado MAX232 e a caixa de alumínio, o restante foi tudo reciclado de tralha electrónica que tinha.

Paulo Santos – CT4DK