home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Software Vault: The Diamond Collection / The Diamond Collection (Software Vault)(Digital Impact).ISO / cdr40 / x1j4pk96.zip / SMETER.TXT < prev    next >
Text File  |  1995-01-28  |  9KB  |  188 lines
  1. S Meter details                                       Page 1
  2.  
  3.  
  4.  
  5.         Signal Strength Meter for TheNet X-1J Release 4
  6.  
  7. This  file  contains  a description of the S-meter  extensions
  8. necessary  for  TheNet  X-  1J  to  display  received   signal
  9. strength.
  10.  
  11.  
  12. The  software  assumes that there is a signal  strength  meter
  13. available  that  produces  a  voltage  proportional   to   the
  14. logarithm  of the input signal strength. If there is  no  such
  15. output  available from the receiver, it is often  possible  to
  16. add such a function to it.
  17.  
  18. If  there  is  such a meter output, the ADC expects  an  input
  19. voltage  in  the  range 0 to 3V. It is not necessary  for  the
  20. voltage  to  be  referenced to zero  for  no  signal,  as  the
  21. software can compensate for this. It must not exceed  the  ADC
  22. reference voltage ( 3V ).
  23.  
  24. If  there is no such meter output, then one may be created  by
  25. adding  a second IF to the receiver. If a device such  as  the
  26. MC3356 or MC3362 is used, it has a logarithmic Received Signal
  27. Strength Indicator ( RSSI ) output of surprising accuracy. The
  28. first prototype I built had a deviation from linearity of less
  29. than  1dB over the main part of its range, with a kink at  low
  30. signal  levels  and compression at the high end.  If  you  can
  31. print  out the Word for Windows version of this file, a  graph
  32. of  the calibration data is appended to the file. If not,  the
  33. raw  data  is  contained  in the file  'smeter.csv'  in  comma
  34. separated  spread sheet format. The next one built  had  2  dB
  35. variation in its linearity over the operating range.
  36.  
  37. The  prototype  circuit is contained in the Word  for  Windows
  38. version of this file. It consists of an FET input buffer (  so
  39. that  the  receiver is not unduly loaded ) followed by  a  low
  40. pass  filter.  The  filter has a cut-off of  1  MHz.  This  is
  41. connected to the IF input of the receiver chip, and the output
  42. of the RSSI taken from pin 14.
  43.  
  44. The circuit is also shown in the file 'smeter.ljt'. This is an
  45. HP  PCL  printout file. Copy it ( a binary file with the  '/B'
  46. switch  if  using DOS COPY ) to an HP Laserjet  or  compatible
  47. printer.
  48.  
  49. You  must consider the circuit as a design idea that will need
  50. to  be modified for your radio. My prototype was fitted to the
  51. 455  KHz  IF signal from the second conversion mixer, and  the
  52. low  pass  was needed as there was a significant component  of
  53. the 10.245 MHz second conversion oscillator in the signal. The
  54. IF strip of the MC3356 will operate from 200 KHz to 50 MHz, so
  55. without  the low pass it can be driven by a 10.7 or  21.4  MHz
  56. IF.  What  is important is that the signal is taken after  the
  57. main  receiver  selectivity, usually its crystal  filter,  and
  58. before  any limiting IF amplifier stages. It is also important
  59. that  the signal levels are correct, so that a signal that  is
  60. just detectable on the receiver just starts to increase the DC
  61. output  of the RSSI. It may be necessary to adjust the  signal
  62. level,  for  example by adding an amplifier stage  before  the
  63. MC3356 input.
  64.  
  65. Note  that there are many devices with RSSI outputs - use  any
  66. of  them  that  are handy but remember you need  one  with  an
  67. accurate and large range. The operational range of the  MC3356
  68. is  between  50  and  60 dB, and I am told  that  more  modern
  69. cellular radio IFs have up to 90 dB range !.
  70.  
  71. To calibrate the meter, you need a known signal, for example a
  72. signal  generator  of known output, and a switched  attenuator
  73. with  at least 5dB steps and preferably 2 dB steps. Connect  a
  74. DC  voltmeter  to  the output of the MC3356, and  connect  the
  75. signal  generator to the receiver input operating frequency  (
  76. 144.625  for  the prototype ) via the attenuator.  The  signal
  77. should  be  increased in 2 dB steps and the voltage noted  for
  78. each  step.  The  results need to be plotted as  a  graph.  In
  79. calibrating  the prototype, slight errors were  noted  in  the
  80. calibration  of  the switched attenuator.  These  need  to  be
  81. subtracted out from the data.
  82.  
  83. On  the  graph, draw a straight line through the  curve  as  a
  84. 'best  fit' ignoring the end of range effects of noise  floor,
  85. hysteresis  or  overload. Where the  line  crosses  the  noise
  86. floor,  note  the  DC  voltage and dBm level  at  this  point.
  87. Calculate the slope of the curve in units of dB per volt.  You
  88. should then have the following data items :
  89.  
  90.           The noise floor DC reading
  91.           The slope of the best fit calibration curve
  92.            The dBm point that corresponds to the crossover  of
  93.        the noise floor and the best fit calibration line.
  94.  
  95. The dB multiplier is calculated as :
  96.  
  97.      dB_multiplier = X . Vref / V
  98.  
  99. where X dB change in input caused V volts DC change ( i.e. the
  100. slope  of the best fit line from the graph ), and Vref is  the
  101. ADC reference voltage.
  102.  
  103. The data are input as follows :
  104.  
  105. The signal strength meter noise floor is entered as an integer
  106. in  the range 0 to 255 ( hopefully a small number about 50 ish
  107. )  calculated from the DC noise floor reading from the graph (
  108. V ) and the ADC reference voltage ( Vref ) as
  109.  
  110.      256 * V / Vref
  111.  
  112. The  dBm  meter  display  format  multiplier  is  entered   as
  113. calculated above from the graph. In my prototype, 54 dB change
  114. caused 2V DC change in output with a 3V reference voltage,  so
  115. the multiplier was 81.
  116.  
  117. The   dBm  noise  floor  is  entered  at  a  positive  integer
  118. corresponding to the complement of the dBm zero point from the
  119. graph. For example, 0.65 V DC was the noise floor reading  for
  120. my prototype and the calibration line crossed this noise floor
  121. level  at  a dBm reading of -113 dBm. The dBm noise  floor  is
  122. entered at 113 ( i.e. drop the '-' ).
  123.  
  124. The S meter multiplier is set by trial and error depending  on
  125. your   perception  of  what  constitutes  an  S9   signal   !.
  126. Alternatively, it is set to the dB_multiplier divided  by  the
  127. number  of dB per S point, so in the previous example, if  you
  128. want  4  dB  per  S point, set it to 20. Note that  there  are
  129. several  'standards' for the number of dB  per  S  point,  all
  130. vociferously defended and justified. It is better to  use  the
  131. dBm scale.
  132.  
  133. The output of the RSSI needs to be connected to the ADC in the
  134. TNC. The easiest way to do this is to use the squelch line  in
  135. the  standard TNC2 5 pin DIN connector ( pin 5 ). This  signal
  136. is frequently unused in nodes. The RSSI output is connected to
  137. pin  5 in the radio, and in the TNC the signal is disconnected
  138. from  the squelch circuits and connected instead to channel  2
  139. of the ADC ( one of the unused pads on the ADC ). In TNCs such
  140. as  the  BSX2,  the squelch signal is connected into  the  TNC
  141. circuits  via a diode that forms a logical AND gate  with  the
  142. modem  DCD.  The easiest way to disconnect pin  5  from  these
  143. circuits is to lift one end of that diode.
  144.  
  145. The  lead  from radio to TNC must be reasonably short  as  the
  146. output  impedance  of  the RSSI is not low.  If  problems  are
  147. found,  an  op-amp buffer may need to be added to give  a  low
  148. impedance drive.
  149.  
  150. When exploring the innards of radios looking for suitable  tap
  151. point,  a degree of care and ingenuity will be needed. Finding
  152. one  with  about the right signal level, prior to  a  limiter,
  153. after  the  main bandpass filter and without undue loading  on
  154. the radio circuits is not always easy.
  155.  
  156.  
  157.  
  158. << circuit diagram not present in ASCII version of file >>
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163.           Example Node heard list showing dBm format
  164.  
  165. IPNET:G8KBB-5}
  166. Callsign    Pkts   Port  Time      Dev.   dBm   Type
  167. G8KBB-2     1129   1     0:0:0                  Node TCP/IP
  168. FELIX       869    0     0:0:6     5.7    -79
  169. G0JVU-2     4285   0     0:0:40    5.9    -78   Node TCP/IP
  170. G7MNS       368    0     0:1:17    4.1    -89
  171. G8STW-5     6227   0     0:4:54    5.0    -102  TCP/IP
  172. G1YRE       61     0     0:5:27    6.2    -82
  173. GB7MXM      326    0     0:7:6     5.8    -78
  174. FB1ICL      1      0     0:13:40   6.9    -104
  175. G0TMH-5     1      0     0:13:57   6.1    -107  TCP/IP
  176. G0OEY-5     2288   0     0:14:10   6.1    -93   Node TCP/IP
  177. G1DVU-5     1      0     0:18:39   7.6    -107  TCP/IP
  178. G8HUE       90     0     0:21:50   5.5    -92
  179. G7BKO       1      0     2:0:14    7.0    -96
  180. G4ZEK-14    13     0     3:39:22   5.7    -79
  181. G0NJA       29     0     4:8:54    6.6    -91
  182. G7JVE-5     259    0     5:23:33   4.3    -105  TCP/IP
  183. G8INE       5      0     8:11:28   6.3    -112
  184. G4IZC-5     69     0     8:26:29   6.8    -112  TCP/IP
  185.  
  186.  
  187.  
  188.