CDMR数字对讲机设计

摘要：提出了一种基于DMR标准的零中频CDMR数字对讲机硬件射频电路的实现方法，采用图文结合的方式表达设计思路。给出了CDMR关键技术的解决思路以及实现方法，完成了原理图以及PCB的设计。实验测试结果表明设计满足DMR标准。
关键词：CDMR，零中频，数字对讲机，硬件射频电路

0 引言
工信部2009年666号文件《工业和信息化部关于150MHz 400MHz频段专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》的颁发吹响了数字对讲机发展的冲锋号，DMR数字技术即成为中国对讲机”模转数”进程中企业选择的标准之一，DMR制式的数字对讲机已亮相市场，并得到较好的评价。自2011年1月1日起，停止对该频段内模拟对讲机设备型号的核准，到2016年该频段全面停止模拟对讲机使用。目前数字对讲机的标准不统一、成本高、互通性差成制约数字对讲机发展的瓶颈。目前数字对讲机市场上存在多种数字技术标准，其中最受关注的是DMR、DPMR和PDT，而制造商对DMR的兴趣尤为突出。清华大学无线与移动通信技术研究中心、北京交通大学、摩托罗拉系统(中国)有限公司等13家单位联手发起了专业数字无线通信技术CDMR论坛，并于2011年9月1日在杭州举办了第一届CDMR研讨会，至今已吸收成员40家。CDMR联盟的样机于2012年12月通过国家无线电管理局的型号核准，并于2012年12月18日6家联盟成员完成了互通测试。本文介绍的对讲机设计就是基于CDMR联盟的数字对讲机设计与实现方法，该设计成本低、互通性强、易于生产，受到了厂商的好评。

1 数字对讲机的原理
CDMR数字对讲机主要由电源与控制单元、基带处理单元、音频单元、射频单元组成。其原理框图如图1所示。

1．1 电源与控制单元
电源单元把7．2V电池电压转换成CDMR数字对讲机收发所需的5V电压，选用了带使能端的LDO，便于MCU对电源的控制。MCU以及基带处理需要3．3V、1．8V、1．2V电压，为了提高电源的效率，利用开关电源IC首先转换成3．7V电压，再利用LDO转换成3．3V、1．8V、1．2V电压。为了避免开关电源的开关频率对RF的影响，在电路设计以及PCB设计上进行了特殊处理，做到了提高了电源效率，射频频谱的纯净。

控制单元主要由MCU STM32F100完成，该MCU的性价比高、功耗低、功能强大。MCU完成对收发信机的收发切换控制、TDMA时序控制、信道切换控制以及对基带处理单元的初始化。
1．2 基带处理单元
基带处理单元主要完成数字话音的编解码、语音压缩、信道编解码等。基带处理采用SCT3918，该芯片支持DMR Tier 1，支持收发时隙模式和连续模式，支持DMR协议的物理层、数据链路层以及呼叫控制层协议，支持自动同步检测和调制指数可编程，支持两点调制和IQ调制，在12．5kHz的信道带宽内速率高达9600bps。该芯片还植入了清华大学的ASELP的语音处理算法并且能加密、也植入了AMBE+2和AMBE+2C的语音算法。该芯片还支持模拟话音模式，内部自带加重和去加重、语音滤波等处理，支持CTC；SS和DCS。

1．3 音频单元
音频单元主要完成语音的模数和数模转换以及音频放大、MIC的放大与预处理。MIC信号首先经过由运放组成的有源滤波器滤波，然后分成两路，一路用于VOX信号检测，另一路经过模数转换后送给基带处理单元进一步处理后发射。CDMR接收的信号经过基带处理单元解码并数模转换后，经过音频放大器推动SPK播放语音。音频放大器采用差分放大器，有效地降低了干扰，提高了音质。