Gepubliceerd in Electron november 1998
Upgrade Nokia breedband FM PA3GCO

 
Inleiding
...
In deel 1 is beschreven hoe een Nokia atf2 kan worden omgebouwd tot een volwaardige 9K6 packet transceiver. Is deze ombouw voltooid, dan is het mogelijk zowel zend- als ontvangbandbreedte te vergroten zodat breedband fm mogelijk wordt. Een bandbreedte van 300 kHz blijkt in de praktijk geen enkel probleem te zijn. Hi-fi modulatie wordt dan mogelijk en ook packet met snelheden hoger dan 9600 Baud. Op het moment van schrijven worden deze breedband transceivers gebruikt voor packet met 76800 Baud. Getest is reeds met 115200 Baud. Nadat beschreven is hoe de Nokia moet worden aangepast, wordt een en ander verteld over gebruikte software en hardware om tot een goede 76800 Baud verbinding te komen. Er wordt regelmatig verwezen naar deel 1. 
...		 ...
...
...
Principe breedband ombouw
...
Huidige situatie: de Nokia is omgebouwd voor 9600 Baud packet. Modulatie wordt aangeboden aan een 21.4 MHz kristal. Met een pll wordt een vco op frequentie gehouden, in dit geval rond 452 MHz. Dezelfde vco wordt ook gebruikt als local oscillator van de ontvanger. Het eerste mf van de ontvanger is eveneens 21.4 MHz. Vervolgens wordt dit naar 455 kHz gemengd met een kristal van 20.945 MHz. Via een mf-filter van 455 kHz komt het signaal terecht bij de TDA1576. Hier vindt demodulatie plaats, aangezien de TDA1576 is afgestemd op 455 kHz.
...		 ...


...
In de nieuwe situatie wordt uitgegaan van een mf van 31.4 MHz. Het originele 31.4 MHz kristal wordt daarom teruggeplaatst op de synthesizerprint. Bij 9600 Baud packet werd het kristal gemoduleerd, in de breedband-uitvoering wordt de vco gemoduleerd. Er wordt dus op een ander punt gemoduleerd. Uitgaande van een simplexverbinding zal het mf voor ontvangst ook 31.4 MHz worden. Het 21.4 MHz kristalfilter op de ontvangerprint wordt daarom overbrugd. Het kristal van 20.945 MHz wordt vervangen door een exemplaar van 20.7 MHz. Met deze oscillator wordt 31.4 MHz gemengd naar 10.7 MHz. Het mf-filter van 455 kHz wordt vervangen door een keramisch 10.7 MHz filter. Vervolgens komt het signaal terecht bij de TDA1576, die nu niet op 455 kHz staat afgestemd maar op 10.7 MHz.
...		 ...


...
De nu ontstane ontvanger heeft zeker geen moonbounce-kwaliteit maar blijkt in de praktijk prima te voldoen om verbindingen over 25 km met 76800 Baud packet op te zetten, van huis tot huis, dus geen hoge antennes. 
...		 ...
...
...

Synthesizerprint
... Voor de 9600 Baud ombouw is de vierkante instelspoel [06] overbrugd. Haal deze verbinding weg, zodat de originele situatie weer ontstaat. Hetzelfde geldt voor het 21.4 MHz kristal: Haal het weg en plaats het originele 31.4 MHz kristal terug. Bij de 9600 Baud ombouw uit deel 1 is een smd condensator van 2p2 [18] op de originele 1p8 gesoldeerd. Haal deze 2p2 smd condensator weg zodat de originele situatie weer ontstaat. ... ...
... Nu moet nog een nieuwe modulatie-ingang worden gemaakt. Direct naast de buistrimmer bevindt zich een eilandje [04] waarop de varicapspanning van de vco wordt gemeten. Op ditzelfde meetpunt staat een polyester condensator van 22 nF naar massa. Verwijder deze condensator. Hierdoor komen twee gaatjes vrij in de print. Een van de twee gaten is verbonden met het meetpunt, de ander met massa. Plaats in het massagat verticaal een weerstand van 12 kOhm [22]. In het andere gat, verbonden met het meetpunt, wordt verticaal een weerstand van 82 kOhm [23] gemonteerd. Beide weerstanden worden vervolgens met hun vrije uiteinden met elkaar verbonden. Op het knooppunt van beide weerstanden komt een 6-gats varkensneusje [24]. De andere kant van het varkensneusje is de nieuwe modulatie-ingang. Bij de 9600 Baud ombouw was pen 1 van de bruine 7-polige connector de lf-ingang. Maak pen 1 aan de onderzijde van de print vrij, en soldeer een draad van deze pen 1 naar het varkensneusje. Op deze manier is pen 1 van de bruine connector wederom de lf-ingang.

Schema nieuwe modulatie-ingang in PDF-formaat
 

 ... ... ...
...
...
Ontvangerprint
... De oude middenfrequentie was 21.4 MHz. Nu is dat 31.4 MHz. Het 21.4 MHz kristalfilter moet daarom worden overbrugd. C65 is een smd condensator van 10 nF. Verwijder deze C65 [35]. Er komen nu twee eilandjes vrij. Soldeer een draadje aan het eilandje dat zich het dichtst bij de rand van de print bevindt. C25 is een smd condensator van 3.3 nF. Onderbreek het spoor dat van het kristalfilter naar C25 loopt, zo dicht mogelijk bij C25 [36]. C25 hangt nu aan een zijde los. Soldeer het andere einde van het draadje aan de losse zijde van C25. Hiermee is het 21.4 MHz kristalfilter overbrugd. ... ...
... ... Vervang het kristal van 20.945 MHz door 20.7 MHz [25].

XF2 is het zwarte 455 kHz mf-filter. Verwijder dit filter. Er komen nu 5 gaatjes vrij in de print. Drie hiervan zijn verbonden met massa, een is ingang, een is uitgang. Plaats een drie-poots keramisch 10.7 MHz mf-filter [26] met een bandbreedte van bijv. 280 kHz, de goedkoopste uitvoering. Het middelste pootje wordt verbonden met massa, de twee buitenste pootjes zijn input en output. Het filter is symmetrisch dus men hoeft zich niet druk te maken over wat nu precies in- en uitgang is.

 ...
...
De TDA1576 is origineel afgestemd op 455 kHz. Voor breedband-ontvangst wordt dit 10.7 MHz. Tussen pen 3 en 4 van de TDA1576 zit een smd condensator van 680 pF. Vervang deze door 33 pF smd [28]. Tussen pen 6 en 7 zit eveneens 680 pF smd. Ook deze wordt vervangen door 33 pF smd [29]. Tussen pen 4 en 6 van de TDA1576 zitten 4 onderdelen:
  • R72, een smd weerstand van 2K7
  • C45, een smd condensator van 4n7
  • C46, een keramische condensator van 560 pF
  • L15, een instelspoel voor 455 kHz
Verwijder R72, C45, C46 en L15. Markeer de plaats waar C46 en L15 hebben gezeten!

Tussen pen 8 en 9 zit C48, een smd condensator van 1 nF. Verwijder deze smd condensator C48. R43 is een instelpotmeter die zich aan de komponentenzijde van de print bevindt, vlak bij pen 8 van de TDA1576. Verwijder deze instelpotmeter R43.
 

 ... ...
... Plaatsing nieuwe 10.7 MHz spoel type KACSK-586HM: deze spoelvorm heeft 5 pootjes, A t/m E. Knip pootjes B, D en E zo kort mogelijk af. Er is nu een spoelvorm over met 2 pootjes, A en C. ...
...
Nu worden 2 gaatjes gezocht bij de TDA1576 om de nieuwe spoel KACSK-586HM te plaatsen. L15 is de 455 kHz spoel die eerder is verwijderd en waarvan de plaats is gemarkeerd. Zoek het gaatje van L15 dat zich het dichtst bij pen 5 van de TDA1576 bevindt. Dit is het eerste gat (gat1) voor de nieuwe spoel. C46 is de keramische condensator die eerder is verwijderd en waarvan de plaats is gemarkeerd. Zoek het gaatje van C46 dat het dichtst bij pen 8 van de TDA1576 zit. Dit is het tweede gat (gat2) voor de nieuwe spoel.

Steek de pootjes van de nieuwe spoel KACSK-586HM [27] door de genoemde twee gaten: Gat1 [30] en gat2 [31]. Kijk vervolgens aan de soldeerzijde van de print. Het blijkt dat beide pootjes van de spoel aan pen 6 van de TDA1576 hangen, de spoel wordt dus kortgesloten. Om dit op te lossen wordt het pootje in gat1 vrijgemaakt door het printspoor door te halen [32]. Maak vervolgens een verbinding [33] van de vrijgekomen pen naar pen 4 van de TDA1576. De nieuwe spoel hangt nu tussen pen 4 en 6 van de TDA1576.

Het draadje voor rx audio hing voor 9600 Baud packet aan pen 8 van de TDA1576. Verplaats deze draad van pen 8 naar pen 9 [34] van de TDA1576.

Hiermee is de breedband-ombouw voltooid.
 

 ... ...
...
...
Onderdelenlijst
Aantal Onderdeel Bron
1 kristal 31.4 MHz origineel uit Nokia
1 weerstand 12 kOhm Display 51.00.12K
1 weerstand 82 kOhm Display 51.00.82K
1 RFC 6-gats varkensneus Display 02.42.201
. . ...
1 kristal 20.7 MHz HC50 serieresonantie fundamenteel Klove
2 33 pF smd Display 81.50.33P
1 spoel 10.7 MHz type KACSK-586HM Display 02.59.651
1 keramisch filter 10.7 MHz SFE-10.7MA Display 02.59.676

 
...
...
Afregeling
...
In dit voorbeeld wordt uitgegaan van een werkfrequentie van 434.0 MHz, precies op de draadloze hoofdtelefoon van de buurman. De frequentie van de vco wordt met de dipswitches van de besturingsprint 31.4 MHz hoger ingesteld, dus op 465.4 MHz. De regelspanning van de vco, instelbaar tussen 1 en 9 Volt, wordt ingesteld op 2 Volt. De invloed van de pll op de laagste frequenties van het audiospectrum blijkt nl. minimaal bij een zo laag mogelijke regelspanning. Voor ontvangst wordt tijdens een bit-error-rate test de kern van de 10.7 MHz spoel KACSK-586HM ingesteld op een zo goed mogelijk resultaat. Bij een goede verbinding moet de bit-error-rate test zonder een enkele error verlopen.
...		 ...
...
...
Modem
...
Er wordt gebruik gemaakt van standaard G3RUH compatible modems. Geen aftreksel-modems die op de seriele of parallelle poort van de pc worden aangesloten, maar de originele modems. Er is getest met modems van CADAMS en DDS. Deze worden als 9600 Baud modems verkocht. In de bijbehorende documentatie is beschreven hoe deze modems op hogere snelheden kunnen worden gebruikt. Enkele condensatoren en weerstanden moeten worden aangepast. Verder moeten txclock en rxclock worden verhoogd. Bij het DDS-modem is dit een kwestie van jumpers verzetten, bij het CADAMS modem moeten hiervoor helaas enkele baantjes worden doorgehaald en nieuwe verbindingen worden gelegd. Bij het DDS-modem wordt beschreven wat moet worden veranderd om 19200, 38400 en 64000 Baud te gebruiken. Men zegt dat 64000 Baud de maximale snelheid is . Deze beperking zou worden veroorzaakt door de toegepaste AD-converters, type ZN429. Dit blijkt echter niet het geval te zijn: zelfs met 115200 Baud functioneert dit modem nog prima. Gekozen is voor een snelheid van 76800 Baud. Het 4.9152 MHz kristal op het modem hoeft dan niet te worden vervangen. Weerstanden, condensatoren en jumpers vindt u in de tabel '64K' in de DDS-documentatie. Voor 76800 Baud blijkt alleen C9 afwijkend te zijn, deze moet 47 pF worden. Gebruik de 76K8-only dcd aangezien deze geen afregeling behoeft. Deze dcd blijkt echter niet geheel spike-vrij te zijn. Voor de meeste software is dit geen probleem. TFPCX heeft hier geen last van. Programma's als JNOS echter wel. De volgende modificaties lossen dit probleem in het DDS-modem op: verwijder C53, dit is een SMD-C van 100 nF. R30 is origineel 2M2, verklein deze tot 330K. Plaats op pen 14 van de LM339 een elko van 1 uF naar massa. Op de meest recente DDS-printen is deze verandering al aangebracht. Het niet spike-vrij zijn van deze dcd is geen 76K8-probleem, ook bij 9K6 werkt JNOS slecht zonder de hier beschreven modificatie.

Van PI8HGL-medewerkers PD1ACF en PE1MVX ontving ik een fraai overzicht met daarin modificaties aan het modem voor diverse bitrates. Klik hier voor de PDF, klik hier voor de site van PI8HGL.
.

 ...
... Let op: De vco van de Nokia wordt gemoduleerd. Dezelfde vco wordt ook voor ontvangst gebruikt. Tijdens ontvangst mag het modem daarom geen audio produceren! Dit is als volgt op te lossen: Maak pen 22 van de tx-eprom op het modem hoog tijdens ontvangst. Pen 22 is output enable. Door deze pen met 5 Volt te verbinden komt er geen audio meer uit het modem. Op het modem is ook het ptt-signaal aanwezig: Dit signaal is 0 Volt tijdens zenden en 5 Volt tijdens ontvangst, precies het signaal dat nodig is op pen 22 van de tx-eprom. (Bij het DDS-modem is dit signaal aanwezig op jumper J1) Op het modem bevindt zich een eprom waarin filter-constanten voor een FIR-filter zijn geprogrammeerd. Deze tx-eprom is in elk standaard G3RUH-modem aanwezig. De pennen 2, 21, 23 en 26 van deze eprom worden gebruikt om het juiste tx-filter in te stellen. Voor 76800 Baud met de Nokia dienen de jumpers zodanig te worden ingesteld dat de situatie in de tabel ontstaat.
...		 ... ...
Pen filter-eprom Spanning
2 5 Volt
21 0 Volt
23 0 Volt
26 5 Volt
...
...
SCC-kaart
...
Er wordt een home-made scc-kaart gebruikt, gebaseerd op de PET-kaart, echter met nog minder ic's. Scc-kaarten zonder optocouplers, zoals de PET-kaart, zijn geschikt. Standaard is de scc-kaart voorzien van een 4.9152 MHz kristal en een 6 MHz scc-chip. Tests wijzen uit dat de maximaal haalbare snelheid rond 45000 Baud ligt. Dit probleem is als volgt opgelost: vervang het 4.9152 MHz kristal door 9.8304 MHz en gebruik een 10 MHz scc-chip. Gevolg: een scc-kaart die tot 115200 functioneert.
...		 ...
...
...
Software
...
Standaard AX25 software is bruikbaar maar volgens mij niet echt zinvol. Per doorgang worden immers maximaal 7 frames van 255 bytes uitgezonden en dat is voor 76800 Baud packet wel erg weinig. Let wel op het volgende: wanneer bijv. TSTHOST met TFPCX wordt gebruikt, gaat TFPCX er van uit dat op de scc-kaart een 4.9152 MHz kristal zit. Dit is echter verdubbeld tot 9.8304 MHz. De bij TFPCX opgegeven snelheid is in de praktijk dus twee keer zo hoog. Voorbeeld: voor 76800 Baud packet zegt u tegen TFPCX dat u met 38400 Baud werkt, precies een factor twee lager dus. Standaard accepteert TFPCX geen snelheden boven 38400 Baud. Doordat het kristal op de scc-kaart nu 9.8304 MHz is, wordt TFPCX a.h.w. voor de gek gehouden en kan probleemloos met 76800 Baud worden gewerkt. Een betere oplossing biedt software waarbij men grotere blokken informatie in een uitzending kan stoppen, zoals een FTP-verbinding met JNOS onder DOS. Uitzendingen van 32K in een keer zetten zoden aan de dijk! Op een oude 386DX40 functioneert dit prima. Ook TCPIP met Linux voldoet prima. In eerste instantie traden bij 76800 Baud underruns op. Na de scc-driver te hebben verteld dat de FIFO-buffers van de 85C230 scc-chip moeten worden gebruikt, is dit probleem opgelost.
...		 ...
...
...
Performance
...
Met 76800 Baud worden met FTP effectief ruim 7000 bytes per seconde verstuurd op een simplex-kanaal. De gebruikte bandbreedte is 100 kHz. Met 20 Watt output wordt een afstand van 20 km overbrugd. Tests hebben uitgewezen dat een vermogensreductie van 20 dB nauwelijks verslechtering van performance geeft.
...		 ...

Terug
www.pa3gco.com