home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ QRZ! Ham Radio 8 / QRZ Ham Radio Callsign Database - Volume 8.iso / pc / files / t_misc / hapn4800.txt < prev    next >
Text File  |  1996-06-25  |  13KB  |  267 lines
  1.  
  2.  
  3. H   H     A    PPP   N   N    
  4. H   H    A A   P  P  NN  N
  5. HHHHH   A   A  P  P  N N N
  6. H   H   AAAAA  PP    N  NN
  7. H   H   A   A  P     N   N       4800 b.p.s. Modem for the VADCG TNC
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.                     RECEIVER INTERFACE
  14.                     ==================
  15.  
  16.  The tap point in the receiver for the Rx audio should be chosen at the F.M. 
  17. detector.  Tapping must be done before the detected signal is de-emphasized. 
  18. Most  rigs  use a resistor-capacitor combination to de-emphasize the  signal 
  19. very close to the detector stage -- this circuit is often difficult to find. 
  20. It may masquerade as a bypass capacitor, or a bias resistor.
  21.  
  22.  Most  radios use a squelch circuit called a  "noise-operated  squelch".  It 
  23. gets its operating signal from the F.M.  detector,  before de-emphasis.  The 
  24. point  at which this squelch circuit joins the F.M.  detector is exactly the 
  25. point  where you should tap for the modem's Rx audio.  The input circuit  of 
  26. the  modem  is A.C.  coupled,  and is high impedance  (100k  ohms).  It  can 
  27. accomodate signal amplitudes from 2 mv. to 200 mv. r.m.s.
  28.  
  29.  Some  integrated-circuit  detector chips include an audio preamp  that  may 
  30. supply  too  much  signal for the modem.  You can  accomodate  these  larger 
  31. signals by soldering a resistor (10k to 33k) in parallel with R16.
  32.  
  33.  You  should use shielded wire between the receiver interface point and  the 
  34. modem.  Keep the length as short as possible -- a run of more than five feet 
  35. is  to  be avoided.  If you must keep your radio at some distance from  your 
  36. T.N.C.,  a buffer stage should be constructed at the detector so that it  is 
  37. not loaded by the capacitance of a long run of shielded cable.
  38.  
  39.                       TRANSMITTER INTERFACE
  40.                       =====================
  41.  
  42.  The  transmit  audio  part of this modem can be driven  from  either  RS232 
  43. levels,  or TTL levels.  As for the rig interface, both frequency modulators 
  44. (F.M.)  and phase modulators (P.M.) are supported.  The modem is  compatible 
  45. with  synthesized radios since the transmit data contains no D.C.  component 
  46. that could pull the synthesizer from the channel centre.  Use shielded cable 
  47. to connect the modem to your radio.
  48.  
  49.  
  50.  
  51. .pa
  52.  
  53.                   MODULATOR TYPE - F.M. or P.M.
  54.                   =============================
  55.  
  56.  You  must  determine  which modulation type  your  radio  uses.  If  phase-
  57. modulated,  install  jumpers on the modem at J1 and J2.  Leave these jumpers 
  58. open if your rig is frequency modulated.
  59.  
  60.  Many  manuals  include  a  block  diagram -- this  is  a  useful  guide  in 
  61. determining which modulation type your radio uses. F.M. is always applied to 
  62. an oscillator circuit,  either a crystal controlled oscillator, or a voltage 
  63. controlled  oscillator  (VCO).  The  frequency modulator  on  the  schematic 
  64. diagram will be a voltage-variable-capacitance diode coupled closely to  the 
  65. frequency-determining   inductors   and  capacitors  (or  crystal)  of   the 
  66. oscillator circuit.
  67.  
  68.  Phase  modulation  is always applied to a stage following an  oscillator  - 
  69. never  to  the oscillator itself.  P.M.  could be produced  using  either  a 
  70. voltage-variable-capacitance  diode,   or  a  transistor  stage.  "Reactance 
  71. modulator" is another name for phase modulator.
  72.  
  73.  Refer to appendix ? for examples of transmitter interface.
  74.  
  75.                       ADJUSTING YOUR MODEM
  76.                       ====================
  77.  
  78.  There are four variable resistors to be adjusted by the user. These are:
  79.  
  80.         Rx level
  81.         Tx level
  82.         Carrier detect level
  83.         Clear-To-Send delay (CTS delay)
  84.  
  85. RX LEVEL - R15
  86. ==============
  87.  
  88.  This control adjusts the gain of the receive part of the modem. Connect the 
  89. radio to the modem and turn to a clear channel.  Monitor the D.C. voltage at 
  90. TP  1 or TP 2 with a voltmeter or oscilloscope.  These points are marked  on 
  91. the circuit board. The voltage should be about 9 to 10 volts (+9 volts at TP 
  92. 1, -9 volts at TP 2).
  93.  
  94.  Have  another  station send you some 4800 baud packets.  His  radio  should 
  95. already  have  been set to modulate at the proper deviation.  Adjust R15  so 
  96. that the voltage at TP 1 is about 6 v. D.C. If the packets are so short that 
  97. your voltmeter cannot settle, have him lengthen CTS delay to maximum.
  98.  
  99. CARRIER DETECT LEVEL - R45
  100. ==========================
  101.  
  102.  This  modem  includes a noise-operated carrier  detect  circuit.  A  light-
  103. emitting-diode  (L.E.D.)  is provided to show when the channel is active  or 
  104. inactive. It should light up when someone transmits voice, 1200 baud packets 
  105. or 4800 baud packets.  It will also light up if the radio is disconnected or 
  106. turned  off.  You  can adjust R45 as you would the "squelch level"  on  your 
  107. radio (by observing the L.E.D.),  or you can set R45 so that the voltage  at 
  108. the junction of R49 and R50 is about zero volts (for a clear channel).
  109.  
  110.  The  squelch control on your radio is completely independent of the modem's 
  111. carrier detect control.
  112.  
  113. TRANSMIT LEVEL - R4
  114. ===================
  115.  
  116.  This control adusts the voltage level going out to the rig's modulator. You 
  117. could call it a 'deviation control'.  Because the interface point into  your 
  118. radio bypasses the circuits that prevent overmodulation, it is critical that 
  119. this control be properly set. Modulation should be no more than 6 Khz. peak-
  120. to-peak (+- 3 Khz.).
  121.  
  122.  You  will need someone to monitor your transmissions,  preferrably with  an 
  123. oscilloscope.  It  should be connected to the F.M.  detector of the  monitor 
  124. receiver.
  125.  
  126.  Since  your  radio (when used for voice transmissions) properly limits  the 
  127. modulation  to  fit  available  channel  space,   you  can  'calibrate'  the 
  128. oscilloscope  by  noting  the amplitude produced  by  voice-modulating  your 
  129. radio.  Don't  forget  to unplug your modem while making  these  calibration 
  130. transmissions.  Plug the modem back in,  send some long packet  frames,  and 
  131. adjust  R4 so that the peak-to-peak amplitude is the same as it was for  the 
  132. voice transmissions.
  133.  
  134.  If you have a synthesized radio that can transmit in 5 Khz. increments, the 
  135. oscilloscope  on  the  calibration receiver can be calibrated by  sending  a 
  136. carrier 5 Khz.  above and below the channel centre. The oscilloscope must be 
  137. D.C. coupled directly to the F.M. detector.
  138.  
  139.  Many  1200 baud packet transmissions are overmodulated.  It is  probably  a 
  140. mistake  to set R4 so that your transmissions are equal in level to those of 
  141. 1200 baud modems.
  142.  
  143.  You will likely find that your rig must be disconnected from the modem when 
  144. you  want to use it for voice transmissions.  A voice transmission with  the 
  145. modem connected will likely result in very weak modulation, or no modulation 
  146. at all.
  147.  
  148. CLEAR-TO-SEND DELAY - R52
  149. =========================
  150.  
  151.  This  control adjusts a time delay that holds off the T.N.C.  from  sending 
  152. data when it wants to make a transmission.  It can be adjusted to match  the 
  153. time it takes for your rig to activate its transmitter,  and get R.F.  power 
  154. out to the antenna.
  155.  
  156.  Since most T.N.C.'s also provide a delay, this control may be redundant. In 
  157. this case set the delay to the minimum value. 
  158.  
  159. .pa
  160.  
  161.                 PART 2: CIRCUIT DESCRIPTION
  162.                 ===========================
  163.  
  164.  This  modem  can  be  logically divided into three  blocks  - receive  data 
  165. processing, transmit data processing, and interface circuits. Appendix A and 
  166. B show the circuit diagram and circuit waveforms.
  167.  
  168. RX CIRCUIT
  169. ==========
  170.  
  171.  The  first  stage  (U1b) is a variable  gain  amplifier,  with  high  input 
  172. impedance.  The signal from your radio is coupled in through a D.C. blocking 
  173. capacitor, C8.
  174.  
  175.  The  following  two op-amps (U1a,  U1d) form a four-pole,  low-pass  filter 
  176. which eliminates high frequency noise.  This filter has a gain of about two. 
  177. The  waveform  at  the output of U1d should swing  symetrically  about  zero 
  178. volts, with an amplitude of 12 volts peak-to-peak.
  179.  
  180.  D6  and C14 detect to peak height of the positive-going pulses.  This  D.C. 
  181. voltage  is available at test point #1 (TP1) to aid in setting  the  voltage 
  182. gain at R15. R28 and R27 divide the pulse peak height to provide a positive-
  183. pulse  threshold level for U3d,  the positive pulse slicer.  This  threshold 
  184. level is one-half to two-thirds of the positive pulse peak height. Output of 
  185. U3d  is  a squared-up waveform,  made TTL logic-level compatible by R35  and 
  186. R39.  A similar circuit detects negative-going pulses (D5,  C13,  R25,  R26, 
  187. U3a, R36, R37).
  188.  
  189.  Besides going to the pulse detectors,  the output from the filter also goes 
  190. to a pulse-position detector,  U3b and U3c. These comparators find the exact 
  191. centre of each positive or negative pulse.
  192.  
  193.  C15  and  R29  differentiate the pulses so that the  voltage  at  R29  goes 
  194. through  a  zero-crossing at the centre of each pulse.  U3b and U3c  form  a 
  195. zero-crossing  window  detector.  Their outputs are or-tied to give  a  very 
  196. short positive pulse when their inputs go through the zero-crossing. R34 and 
  197. R38 make these pulses TTL logic-level compatible.
  198.  
  199.  U4 is wired as a simple J-K fip-flop to recover the original data.  U4a and 
  200. U4b   lock   out  invalid  zero-crossing  pulses  coming  from  the   window 
  201. comparators. U4c and U4d make up the latching part of the flip-flop, setting 
  202. high  (logic 1) on positive pulses and resetting low (logic 0)  on  negative 
  203. pulses.
  204.  
  205. .pa
  206.  
  207. TX CIRCUIT
  208. ==========
  209.  
  210.  U1c  performs quite different functions,  depending on the status of J1 and 
  211. J2.  For a radio that has a phase modulator, J1 and J2 are jumpered. In this 
  212. mode,   U1c  works  as  a  unity-gain  buffer.  The  output  of  U1c  swings 
  213. symetrically about zero volts, following the square wave input.
  214.  
  215.  For a radio using a frequency modulator,  J1 and J2 are left open.  Now U1c 
  216. works  as a 'digital differentiator'.  D1 and D2 limit the input voltage  to 
  217. +/- 0.6 volts. U1c slews between +5.6 and -5.6 volts at a rate determined by 
  218. C1  and R3.  D3 and D4 limit the slewing to +5.6 and -5.6 volts.  C2 and  R4 
  219. differentiate  the  slewed square wave.  The waveform at R4  gives  a  short 
  220. positve  pulse whenever the data stream goes from logic level 0 to 1,  and a 
  221. short negative pulse when the data stream goes from logic level 1 to 0.
  222.  
  223.  U2b  and U2a form a four-pole,  low-pass filter which  eliminates  unwanted 
  224. harmonics, while minimizing inter-symbol interference.
  225.  
  226. INTERFACE CIRCUITS
  227. ==================
  228.  
  229.  These circuits include carrier detect, watchdog timer, clear-to-send timer, 
  230. and RS232 level converters.
  231.  
  232. CARRIER DETECT
  233. ==============
  234.  
  235.  After  amplification by U1b,  the signals from the radio should still  have 
  236. lots  of high-frequency information.  U2c is a high-Q,  high-pass filter (11 
  237. Khz.) that amplifies the high-frequency noise.  Noise amplitude is  detected 
  238. by  D7 and C19.  When a carrier appears on the channel,  the  high-frequency 
  239. noise ceases, and voltage at R45 goes to zero.
  240.  
  241.  U2d is a low-pass filter that smooths variations in the noise amplitude. It 
  242. responds  in  10 to 15 milliseconds.  Its output swings between  zero  volts 
  243. (carrier present) to +2.5 volts (no carrier present). U5b is a Schmidt-input 
  244. logic  gate that provides a clean,  quick transition for the carrier  detect 
  245. signal.
  246.  
  247.  The   watchdog   and  clear-to-send  (CTS)  timers  are   both   monostable 
  248. multivibrators (U6). The CTS timer is variable up to about 500 milliseconds; 
  249. watchdog is fixed at 5 seconds.
  250.  When  request-to-send (RTS) is asserted by the T.N.C.,  the CTS  monostable 
  251. pulses,  tripping  the watchdog on its trailing edge.  The CTS and  watchdog 
  252. timers are or-ed together to drive the push-to-talk (PTT) line of the radio. 
  253. If the T.N.C.'s RTS line is active for more than five seconds,  the watchdog 
  254. timer will time out,  disabling PTT,  which shuts off the radio transmitter. 
  255. The watchdog, when it times out also resets CTS going back to the T.N.C. 
  256.  
  257.  
  258.                               ADDENDUM
  259.                               ========
  260.  
  261.  It was found, after the circuit board was laid out and tested, that U2a had 
  262. a  tendancy  to  oscillate  about 400  Khz.  Because  this  signal  directly 
  263. modulates  that  F.M.  transmitter,  spurs  could be generated  outside  the 
  264. channel. R57 and C29 were added to the board to cure the problem. 
  265.  
  266.