Dokumentation zur Hardware
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Haftungsausschluß: Die Autoren übernehmen keine, über die gesetzlich vorgeschriebene Produkthaftung hinausgehende Haftung für die Richtigkeit der veröffentlichten Schaltungen und sonstigen Anordnungen sowie der technischen Beschreibung. Fürx den ordnungsgemäßen Einsatz und die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen für den Betrieb ist der Betreiber selbst zuständig.
Dokumentation zum Ansteckmodem
Das vorliegende Modem stellt eine einfach aufzubauende Schaltung für den Packet-Radio-Betrieb mit 1200 Bd auf UKW dar. Das Modem ist rund um den Texas-Instruments-Modemchip TCM3105 aufgebaut, der so wenig Strom verbraucht, daß das Modem aus den RS-232-Signalleitungen gespeist werden kann. Als Erweiterungssatz für manche Anwendungsfälle ist eine zusätzliche "Carrier-Detect-"Schaltung (DCD) mit Tonauswertung verfügbar, sie ist ebenfalls in dieser Anleitung beschrieben.
Zur Schaltung
Das Modem besteht aus der datenblattgemäßen TCM3105-Beschaltung, der noch entsprechende Schnittstellenanpassungen zugefügt wurden. Der Schaltplan auf der folgenden Seite gliedert sich prinzipiell in 4 Blöcke: Im linken oberen Teil ist die Schnittstellenanpassung und die Gewinnung der Modembetriebsspannung zu sehen, rechts oben die eigentliche Modemschaltung rund um den TCM3105. Im rechten unteren Teil befindet sich die PTT-Beschaltung mit einem Watchdog sowie im linken unteren Teil die optionale DCD.
Das Modem erhält seine Betriebspannung aus der RS232-Schnittstelle über die Dioden D1 - D3. Im Empfangsbetrieb liegen an der Leitung DTR etwa 12V an, im Sendebetrieb liegen an RTS 12V, zusätzlich wird noch ein an TXD durch die 8250-Programmierung entstehender unregelmäßiger Takt verwendet. Diese drei Spannungen gelangen über D1-D3 auf die Z-Diodenstabilisierung (R17, D6), die daraus die benötigten +5V erzeugt. C1 und C2 dienen zur Glättung und zur Siebung.
Die RS-232-Schnittstelle ist von den Pegeln her nicht kompatibel mit den von uns verwendeteten CMOS-Chips. Es ist daher für uns nötig, die Signalpegel von -15V...+15V an die TTL-Logik anzupassen. Dies geschieht durch die CMOS-Inverter IC 2A und 2B sowie die zugehörigen Strombegrenzungswiderstände R1 und R2. Eine zugegebenermaßen etwas unorthodoxe Methode, die aber teure und stromfressende Spezial-ICs (MAX232) erspart und problemlos funktioniert. Es ist allerdings nötig, für IC 2 einen 74HC04 (oder auch 74HC14) zu verwenden, andere Typen funktionieren nicht! Die an der RS-232 nötige negative Spannung zur übermittlung der Empfangsdaten wird im Modem durch eine Art "Bumerangeffekt" erzeugt: Die vom Modem-IC kommenden Daten steuern einen PNP-Transistor an. Normalerweise sorgt R9 für negativen Pegel auf der für die Empfangsdaten genutzten CTS-Leitung, stammend aus der RTS-Leitung, die im Empfangsfall negative Spannung führt. T3 schaltet je nach Lage der RX-Daten durch und hebt die CTS-Leitung dann auf positiven Pegel an. Damit ist das Vorliegen normgerechter Pegel gewährleistet.
Schaltplan als GIF,
Schaltplan für Postscript-Viewer
Die PTT wird von T1 geschaltet, R4, R5, C3 und D4 bilden einen Watchdog, der die PTT nach etwa 60s durchgehenderTastung abschaltet (falls die RTS-Leitung z.B. bei einem evtl. Programmabsturz hängengeblieben ist). Die eigentliche Umwandlung der Daten in die sendefähige Nf und der Empfangs-Nf in digitale Daten wird über das Modem-IC TCM3105 vorgenommen, das an PIN 2,5,12 und 13 für Bell-Norm 202 (1200 Bd mit 100 Hz Shift, wie auf UKW üblich) verschaltet ist. Die Takterzeugung des TCM 3105 geschieht über Q1.
Das Netzwerk aus C7, R15, R11, R13 und C8 entkoppelt das Modem-IC vom Funkgerät, mit als Spannungsteiler geschalteten R11 ist die Hubeinstellung möglich. Das Sendesignal des Modems kann dann in den Mikrofoneingang des Funkgerätes eingespeist werden.
Empfangsseitig wird die Nf am Lautsprecherausgang des Funkgerätes abgenommen, im Modem gelangt sie auf den Strombegrenzungswiderstand R10. D7 und D8 sorgen für eine Begrenzung der Nf-Pegel auf 0.7V.
Die optionale DCD-Schaltung ist rund um den PLL-Baustein XR2211 von EXAR aufgebaut. Dieser Baustein ist in unserer Anwendung als Doppeltondekoder mit 1700 Hz Mittenfrequenz aufgebaut. Im Gegensatz zur internen DCD des TCM3105 reagiert dieser Baustein somit nur auf echte PR-Signale, nicht dagegen auf Rauschen oder Störsignale.
Die Mittenfrequenz von 1700 Hz ergibt sich aus den Mark/Space-Tönen von 1200 und 2200 Hz, sie wird durch C22, R22 und R24 festegelegt. über R24 kann ein genauer Abgleich auf Signalmitte durchgeführt werden. Die Bandbreite (Trackingfrequenz) des Modems muß genau 500 Hz betragen, sie wird mit R23 eingestellt (der "krumme" Wert von 43kOhm muß exakt eingehalten werden). C23 bestimmt den Dämpfungsfaktor der PLL, C20 und R21 bestimmen die Fangfrequenz, also die maximale Abweichung von den theoretischen Rastfrequenzen 1200 und 2200 Hz, bei der die PLL noch rastet.
Ist die PLL nicht gerastet, so liegt der Ausgang 6 des XR2211 auf Low, T3 kann also nicht durch die Daten des TCM3105 geschaltet werden. Rastet die PLL, so wird Ausgang 6 des XR2211 hochohmig und die Daten des Modem-ICs gelangen an die RS-232-Schnittstelle.
Zum Aufbau
Das eigentliche Modem und die optionale DCD sind auf zwei getrennten Platinen aufgebaut. Möchte man die DCD benutzen, so zieht man den TCM3105 aus der Fassung des Modems und setzt ihn dagegen in die entsprechende Fassung des DCD-Aufsatzes ein. Der DCD-Aufsatz besitzt an seiner Unterseite einen Stecker, der genau in den Steckplatz für den TCM3105 auf dem Modem passt, er sitzt also "huckepack" auf dem Modem auf. Der Aufbau der beiden Platinen erfolgt daher zunächst einmal getrennt.
Man bestücke zunächst auf beiden Platinen alle niedrigen Bauteile, also Widerstände, Dioden und Fassungen sowie die Keramikkondensatoren. Als Fassungen sollten unbedingt Präzisionsausführungen Verwendung finden (zumindest für den TCM3105-Steckplatz, um später die DCD-Platine einsetzen zu können). Man beachte die unterschiedliche Orientierung der Fassungen für XR2211 und TCM3105 auf der DCD-Platine. Die TCM3105-Fassung wird in die Bohrung gesteckt, die sich näher am XR2211 befinden, die restlichen Bohrungen sind für den Verbindungsstecker zur Hauptplatine vorgesehen..
Nun können die restlichen Bauteile, also die Kondensatoren, Trimmer, Transistoren und Steckverbinder bestückt und verlötet werden. Auf der DCD-Platine wird in diesem Schritt auch der Verbindungsstecker bestückt, der aussieht wie eine IC-Fassung, aber Stifte auf beiden Seiten hat. Eine Seite dieses Steckers wird dabei von der Leiterbahnseite aus in die freigebliebenen Anschlüsse der DCD-Platine gesetzt und zwar so, daß der Kunsstoffrahmen noch nicht ganz auf der Platine aufsitzt. Die Stifte werden dann auf der Leiterbahnseite verlötet. Zur Erläuterung hier ein Schnitt durch die Platine:
Ist der Aufbau beendet, setzen Sie die ICs in die Fassungen. Der TCM3105 wird entweder auf der Modemhauptplatine bestückt, wenn keine DCD verwendet werden soll, andernfalls wird er in die Aufsetzplatine gesteckt und diese dann in die Fassung des TCM3105 auf der Hauptplatine. Bitte beachten Sie unbedingt die richtige Lage der ICs, TCM3105 und XR2211 sitzen gegeneinander um 180 Grad verdreht auf der Aufsatzplatine!!
Bestückungspläne der Hauptplatine und der DCD-Aufsatzplatine
Anschluß an Computer und Funkgeräte
Das Modem weist eine 9-polige Sub-D-Buchse zum Anschluß an die RS-232-Schnittstelle des Computers auf. Diese kann direkt mit einem Anschlußkabel an die serielle Schnittstelle Ihres Computers angeschlossen werden. Benutzt -und auch angeschlossen - werden müssen folgende Leitungen:
| Signal | Pin | Funktion |
| DTR | 4 | Sendedaten |
| CTS | 8 | Empfangsdaten |
| TXD | 3 | Spannungsversorgung |
| RTS | 7 | PTT (High-Aktiv) |
| GND | 5 | Masseversorgung |
Wenn Sie statt einer 9-poligen RS-232-Schnittstelle einen 25-poligen Stecker an Ihrem Computer vorfinden, so ist das Verbindungskabel wie folgt zu verlöten:
25pol. Stecker verbinden mit 9-poligem Stecker
TXD Pin 2 -> Pin 3
DTR Pin 20 -> Pin 4
CTS Pin 5 -> Pin 8
RTS Pin 4 -> Pin 7
GND Pin 7 -> Pin 5
Der Anschluß an das Funkgerät erfolgt über eine 5-polige DIN-Buchse. Sie ist wie folgt belegt:
Verbinden Sie LS mit dem Lautsprecherausgang des Funkgerätes. Das Modem besitzt eine Eingangsimpendanz von etwa 1 Kiloohm, sehr niederohmige Lautsprecherausgänge sollten daher mit einer künstlichen Last (100-Ohm Widerstand in den Stecker zwischen LS und Masse löten) belastet werden, um eine gute Anpassung des Modems zu erreichen. Bei hochohmigen Ausgängen ist keine Anpassung erforderlich.
Verbinden Sie Mic mit dem Mikrofoneingang des Funkgerätes, ebenso den PTT-Ausgang des Modems mit dem PTT-Eingang des Funkgerätes und zuletzt natürlich die Masse des Modems mit der Funkgerätemasse. Die +12V-Leitung ist nur für den (sehr seltenen) Fall vorgesehen, daß das Modem nicht über die RS-232-Schnittstelle versorgt werden kann, sie muß normalerweise nicht verschaltet werden. Besitzen Sie ein Handfunkgerät, das keinen herausgeführten PTT-Anschluß besitzt, so müssen Sie sich ein Handfunkkabel mit entsprechender Beschaltung anfertigen. Bei Funkgeräten ohne herausgeführten PTT-Eingang erfolgt die Schaltung der PTT über einen Gleichspannungsanteil auf der Mic-Leitung, erzeugt über einen 2.2kOhm-Widerstand. Das folgende Bild zeigt einige Beispiele für den Anschluß von Handfunkgeräten. Bitte informieren Sie sich in den Unterlagen zu Ihrem Funkgerät über die Belegung der Anschlüsse!
Anschlußkabel für Handfunkgeräte
Inbetriebnahme
Zur Inbetriebnahme ist zunächst die Einstellung des Sendehubs vonnöten. Schließen Sie Ihr Modem dazu an die RS-232-Schnittstelle des Computers und an Ihr Funkgerät an. Stellen Sie sicher, daß Ihre Programmparameter auf die richtige Schnittstelle und auf die richtige Baudrate gesetzt sind (1200 Bd) und daß Sie Ihr Rufzeichen korrekt eingetragen haben. Bitte machen Sie sich auch zunächst mit den Grundlagen der Software vertraut, um das Programm auch bedienen zu können.
Die Sende-NF wird mit dem auf der Hauptplatine befindlichen Hubpotentiometer (R11) eingestellt. Man stelle im Terminal ein langen TXDELAY-Wert ein (z.B. durch Eingabe von :TXDELAY 80) und sende einige Probepackets aus (z.B. Unproto durch Return-Drücken am F10-Schirm). Hören Sie ihr eigenes Signal mit einem zweiten Funkgerät mit oder bitten Sie einen Funkfreund, sich das Signal einmal anzuhören. Das Poti wird jetzt so eingestellt, daß das eigene Signal in etwa so laut ist, wie das Grundrauschen im Gerät bei geöffneter Rauschsperre. Gegebenenfalls kann man sich auch an der Lautstärke anderer Stationen auf der Frequenz orientieren. Wichtig ist, daß man nicht zu laut moduliert, es treten sonst Verzerrungen auf, die das Signal undekodierbar machen.
Eine weitere Möglichkeit zum Abgleich besteht auch noch, indem man allmählich das Poti aufdreht und gleichzeitig immer wieder Packets aussendet. Man hört dann mit, daß das Signal immer lauter wird, bis es seine Maximallautstärke erreicht. Dreht man weiter, bleibt dieser Wert erst einmal scheinbar konstant, bis dann allmählich Verzerrungen hörbar werden. Der meistens günstigste Wert für die Einstellung liegt dann kurz unterhalb des Anfangs der "konstanten" Lautstärke. Bitte gleichen Sie den Senderhub sorgfältig ab, falsch eingestellte Modulation verleidet nicht nur Ihnen, sondern auch den anderen Benutzern den Spaß an der Betriebsart. Vergessen Sie auch nicht, zum Schluß das TX-Delay wieder auf einen vernünftigen Wert zurückzustellen.
Wird die optionale DCD eingesetzt, so wird diese mit Hilfe von R24 so eingestellt, daß bei offener Squelch (Rauschen am Eingang) die QRV-Anzeige in der Statuszeile von BayCom etwa 1-2 mal in der Sekunde von QRV auf EMPF (oder RECV) umschaltet, die Squelch also leicht flackert. Vergessen Sie aber nicht, zunächst im Programm die Software-Rauschsperre abzuschalten (:CARRIER 1). Ein genauer Abgleich der DCD mit einem Funktionsgenerator ist dagegen nicht ganz einfach und auch nicht unbedingt erforderlich.
Es sollte nun der Packetbetrieb aufgenommen werden können. Wir wünschen Ihnen viel Freude mit BayCom und dem Ansteckmodem.
Technische Daten:
Eingangsimpendanz Nf: 1kOhm
Ausgangsimpendanz Nf: ca. 10 kOhm
Abmessungen: 88 * 46 * 23 mm
