Manchester modem

(PE1JPD naar een ontwerp van S53MV)

Inleiding

Een modem draagt er zorg voor dat de enen en nullen uit de computer op de zend-frequentie gemoduleerd worden, en dat het gedemoduleerde signaal uit de ontvanger weer omgezet wordt in signalen die de computer kan verwerken.

Het verwerken van deze signalen gebeurt in de praktijk veelal met een SCC-kaart. Dit is een insteek-kaart voor de PC, die zorgdraagt voor de afhandeling van de verzending en ontvangst van de eigenlijke bits en bytes. Overigens wordt in het Gooi met veel succes de zogenaamde PET SCC-kaart gebruikt. Een beschrijving hiervan is opgenomen in Electron december 1995.

In dit korte artikel beschrijf ik een manchester-modem. Dit modem is oorspronkelijk ontworpen door S53MV. Het aardige van dit modem is dat het eenvoudig te gebruiken is op baudrates naar wens vanaf 600 baud tot meer dan 100 kbaud. Dit modem wordt gebruikt bij de 23cm Link Transceiver.

Principe

In onderstaande figuur is aangegeven welke verschillende signalen zoal een rol spelen:

T. tijdas

A. te verzenden bitstroom: 0100110111011

B. NRZI-signaal uit de SCC-kaart

C. manchester gecodeerd NRZI-signaal

D. HAPN gecodeerd NRZI-signaal

 

Zoals te zien bij C vallen een paar dingen op in het manchester-signaal, en daarmee zijn meteen de voor-en nadelen van deze modulatievorm duidelijk.

Voordelen:

Nadelen:

Schemabeschrijving

Bovenstaand principe is in het ontwerp van S53MV toegepast. Het schema is te zien in figuur 1. Rond de 4006 is een soort 'scrambler' opgebouwd, die echter alleen maar gebruikt wordt om uit de bitstroom een random stroom enen en nullen te genereren, waarui het DCD-signaal afgeleid wordt. Hiermee wordt bereikt dat de DCD alleen maar reageert op signalen met de juiste baudrate. Een prima hulpmiddel bij de afregeling van de ontvanger!

In de rechthoek in het schema is een uitbreiding op het oorspronkelijke ontwerp aangebracht: een sampler, die op basis van de geregenereerde klok samplet op het maximum van het sinus-vormige signaal. Ten opzichte van het ontwerp zonder sampler is de verbetering zeer duidelijk merkbaar. Ruisigerige signalen geven zonder sampler veel foutieve overgangen, die direkt in foutieve bits worden doorvertaald.

In afwijking op het originele ontwerp is een 74HC02 opgenomen in onder meer de kristal-oscillator. De resterende twee poorten zijn gebruikt om het rx- en tx-signaal te sperren als geen valide DCD resp. RTS signaal voorhanden zijn. Hiermee wordt voorkomen dat de SCC-kaart overvoerd wordt met ruis en andere troep uit de ontvanger, en dat de vco gemoduleerd wordt als er niet gezonden wordt.

In figuur 2 is de print layout weergegeven, in figuur 3 de verbindingen aan de onderkant van de print, en in figuur 4 de onderdelenopstelling.

Aandachtspunten

De volgende punten zijn van belang bij bouw en gebruik van het modem:

  1. de PTT is een open-collector uitgang. De transceiver moet dus een pull-up PTT-lijn hebben.
  2. de RTS is op de PET SCC-kaart uitgevoerd als open-drain uitgang en moet dus met een weerstandje van 4k7 op het modem ‘hoog’ gehouden worden (zit niet op de print).
  3. hoewel dit modem ingesteld kan worden op verschillende baudrates (600 - 38k4 of met een ander kristal zelfs tot 76k8 of hoger), werkt het laagdoorlaatfiltertje bestaande uit de 47k weerstand en de 33p condensator alleen voor 38k4. Voor lagere baudrates moet de C aangepast worden (richtlijn voor 2k4: 4n7).
  4. nog een belangrijk punt m.b.t. de gebruikte baudrate: een 486 of zelfs een ‘zware’ pentium heeft zijn handen vol aan een snelheid van 38k4, tenminste bij gebruik van bijv. GP of JNOS. De SCC-drivers blijken te inefficient. Het blijkt dat 76k8 al dermate veel ‘overruns’ geeft dat de aardigheid er snel af is. Daarbij komt dat de gebruikte SCC op 4.9152 Mhz niet sneller kan dan 38k4 zonder dat gebruik gemaakt wordt van externe kloksignalen. De SCC-kaart is overigens voor dit laatste wel geschikt. Wellicht is het ook mogelijk om een 10 Mhz SCC-chip (of beter een ‘enhanced’ ESCC) te gebruiken. 76k8 moet dan ook zonder externe klok mogelijk zijn.
  5. gezien de gebruikte bandbreedte kan dit modem tot 2k4 gebruikt worden met bestaande smalband transceivers met een kanaalafstand van 12.5 kHz.
  6. dit modem produceert een actief-laag DCD-signaal. Ook de SCC-chip werkt met een actief laag signaal, en ook het RTS signaal is actief laag. Grote voordeel hiervan is dat de RTS en de DCD op de SCC-kaart doorverbonden kunnen worden voor testdoeleinden. Zenden op de ene poort geeft dan automatisch een DCD op de andere aangesloten rx-poort. Helaas werkt de PET SCC-kaart met een actief-hoge DCD. Om deze modem daarop aan te sluiten moet of de modem, of de SCC-kaart aangepast worden. Op de SCC-kaart is dit zeer eenvoudig te bereiken door de betreffende 4049 te vervangen door zijn niet-inverterende broertje, de 4050 (let wel: beide kanalen werken dan met aktief lage DCD!). Uiteraard kan ook een transistor o.i.d. gebruikt worden om het DCD-signaal te inverteren.
  7. maak voor de pluggen bij voorkeur gebruik van een Sub D9 female chassisdeel en een 5-polige (180) DIN stekker en chassisdeel. Overigens de kabel tussen modem en zender niet te lang maken (max. 50 cm).

Afregeling

Afregeling van het modem beperkt zich tot het instellen van de zwaai en de DCD gevoeligheid. Deze laatste moet zo ingesteld worden dat de DCD-led net niet brandt, en dan nog ietsje verder ‘dicht’ draaien (met de klok mee). Bij een inkomend signaal met de baudrate-frequentie zal de DCD-led gaan branden.

Kosten

Hoewel het relatief grote aantal onderdelen dit niet zou doen vermoeden kost het modem maar een schijntje: in totaal, exclusief behuizing, voeding en connectors minder dan f. 30,=.

Back to homepage