Danas je nabavljen RTTY konverter MSK-10D njemačkog proizvođača Richter & Co. s početka 1980-tih godina.
Minix je robna marka njemačkog uvoznika i dobavljača radioamaterske, CB i slične elektroničke opreme Richter & Co (RiCo). Ova tvrtka je osnovana krajem 1960-tih godina, a preuzeo ju je Hans Kolbe (STABO) početkom 1990-tih godina, proizvođač i uvoznih CB uređaja i opreme. Tvrtka Richter & Co je proizvode uvozila većinom iz dalekoistočnih zemalja, te je bila i zastupnik za proizvode japanske tvrtke YAESU-MUSEN pod robnom markom “Sommerkamp”. RTTY konverter MSK-10D dizajnom i dimenzijama odgovara radioamaterskim primopredajnicima i dodacima serije Yaesu 901 i Yaesu 101.
RTTY konverter MSK-10D služi za modulaciju osnovnog teleprinterskog signala (TTY) u FSK/AFSK signal (Audio Frequency-Shift Keying) kako bi se mogao slati preko radio uređaja i obrnuto, za demodulaciju AFSK signala primljenog preko radio uređaja ponovno u osnovni teleprinterski kod (TTY) kako bi se mogao ispisati na teleprinteru. Osim toga, MSK-10D je opremljen monitorom za praćenje točnosti i kvalitete prijemnog AFSK signala te omogućuje automatsko pokretanje teleprinterskog uređaja ili prebacivanje TX/RX moda radio primopredajnika prilikom pojave/izostanka ispravnog RTTY signala.
O kodiranju, moduliranju i monitoringu RTTY signala (RTTY – radio teleprinter) već smo pisali u objavama Trend Telegraph and Data Signal Analyser Type 1A i Osciloskop OP-59. Stoga ćemo ovdje samo nacrtati prikaz osnovnog (nemoduliranog) i moduliranog teleprinterskog signala (AFSK/FSK) između kojih MSK-10D vrši konverziju.
Na prvoj slici vidimo nemodulirani teleprinterski kodni signal kakav dobivamo iz teleprintera. To nije ništa drugo nego digitalno kodirani slovni znak uz pomoć 5-bitnog koda. Kod RTTY sistema jedna naponska razina serijskog kodnog signala (logička 1) naziva se MARK, a druga naponska razina (logička 0) naziva se SPACE. Ovakav digitalni signal možemo izravno slati žicom, no ukoliko ga želimo slati radio vezom, svakako ga je za to potrebno adekvatno modulirati.
Modulacija se vrši na način da se dvije naponske razine serijskog digitalnog koda (npr. +15V za MARK i -15V za SPACE) prenose kao dvije različite tonske frekvencije (npr. 1445 Hz za MARK i 1725 Hz za SPACE). Ove dvije frekvencije nikad neće biti istovremeno prisutne, nego će se u vremenskoj domeni međusobno izmjenjivati kako se izmjenjuju MARK i SPACE razine nemoduliranog signala. Tako dobivamo AFSK signal prikazan na drugoj slici, koji je pogodan za dovođenje na mikrofonski (NF) ulaz radio predajnika.
Slanje dvije frekvencije putem radio predajnika moguće je i na drugi način, a to je izravnim pomakom noseće frekvencije predajnika, čime se preskače sklopovlje audio modulatora. Ovdje se dakle izravno djeluje na VF oscilator predajnika (VFO) čime se u ritmu izmjene MARK i SPACE signala izmjenjuju dvije noseće frekvencije predajnika. Ovakva modulacija se zove FSK modulacija i prikazana je na slici lijevo. FSK modulacijom se postižu puno veće brzine prijenosa nego AFSK modulacijom, no (primo)predajnik mora ima ugrađenu funkciju (sklop) koji omogućuje izravnu promjenu njegove noseće frekvencije.
Na slici desno vidimo kako se AFSK modulacija uobičajeno prati na posebno konfiguriranom osciloskopu. Takav osciloskop kod ispravnog dvotonskog AFSK signala pokazuje dvije međusobno okomite elipse, gdje svaka predstavlja jednu tonsku frekvenciju, MARK i SPACE. Elipse moraju biti međusobno okomite, što uže i iste dužine da bi predstavljale dobru podešenost na AFSK signal. Ukoliko elipse nisu pod pravim kutom, nisu iste dužine ili se stalno međusobno zakreću, isprepleću ili iskrivljuju to je indikacija nepodešenosti ili potpunog izostanka AFSK signala.
RTTY konverter MSK-10D je razvijen primarno za radioamatersku upotrebu, odnosno podešen je na najčešće korištene AFSK/FSK standarde koji koriste radioamateri. Tako je SPACE frekvencija uvijek 1275 Hz, dok je MARK frekvencija ovisna o odabranom frekvencijskom pomaku (SHIFT). Pomak se može odabrati na dvije fiksne kalibrirane frekvencije (FIX) za 170 Hz ili za 850 Hz pa tako dobivamo:
- 170 Hz: SPACE 1275 Hz / MARK 1445 Hz
- 850 Hz: SPACE 1275 Hz / MARK 2125 Hz
Ukoliko je AFSK signal izvan ovih standarda, moguće je namjestiti i bilo koji drugi pomak između dvije frekvencije u rasponu 100-1000 Hz potenciometrom VAR SHIFT.
Nekada popularne teleprinterske radioamaterske komunikacije tijekom vremena razvile su svoje specifične uređaje, standarde, kodiranja, modulacije i terminologiju te su naravno tražila i specifična znanja vezana uz RTTY rad. Teleprinteri su s vremenom zamijenjeni računalima i modemima (paket-radio) gdje su neki standardi kodiranja i modulacije više ili manje promijenili ili proširili, no sve ovo možemo smatrati počecima digitalne radioamaterske komunikacije koja se zadržala i do danas. Mi ovdje nećemo detaljno pojašnjavati sve ove sisteme, no ipak želimo kroz naš RTTY Converter MINIX MSK-10D otkriti koje su to njegove funkcije i što zapravo znače natpisi na njegovim kontrolama i priključnicama.
Odmah ćemo reći da je za MSK-10D dostupan prilično detaljan korisnički priručnik sa shemom na izvornom njemačkom jeziku. Pa ipak, čak i ako dobro poznajete tehnički njemački rječnik zapravo će iz svega biti teško razlučiti funkciju svih sklopova, kontrola i priključaka, ukoliko nemate temeljna znanja, iskustva i usvojenu osnovnu terminologiju vezanu uz radioamaterske RTTY komunikacije prošlog stoljeća.
Za početak ćemo što je moguće jasnije opisati pojedine kontrole, funkcije i priključnice RTTY konvertera MSK-10D:
SHIFT : VAR / FIX – odabir između dvije standardne fiksne vrijednosti pomaka SPACE i MARK frekvencija (850 Hz ili 170 Hz) ili odabir kontinuirano podesive vrijednosti pomaka u rasponu 100-1000 Hz pomoću potenciometra VAR SHIFT.
SHIFT: 850Hz / 170Hz – odabir fiksne vrijednosti pomaka SPACE i MARK kada je prva sklopka na FIX
SHIFT: REV / NORM – zamjena frekvencija/polariteta SPACE i MARK vrijednosti
CONV: VIDE B / SEL – izbor između dva AFSK demodulatora, širokopojasni ili selektivni
AUTOM / OFF – uključenje ili isključenje releja za automatsko pokretanje napajanja (motora) teleprintera za ispis kod pojave RTTY signala (PRINTER)
KOX / OFF – uključenje ili isključenje funkcije automatskog uključenja radio predajnika kod pojave RTTY signala (TX – PTT)
STBY / OPR – isključivanje/uključivanje slanja TTY signala na teleprinter, odnosno izlazna sučelja (V.24, LOOP)
TRM / REC – uključivanje/isključivanje rada radio predajnika (KOS IN)
INTENS. OFF – mrežna sklopka i potenciometar za svjetlinu CRT ekrana
TRM LED – uključen radio predajnik (TX – PTT)
LOOP LED – indikacija prisutnosti signala na LOOP terminalu (strujne razine), također indikacija MARK signala ukoliko se stezaljke petlje kratko spoje (zatvoren strujni krug).
SPACE LED – indikacija prisutnosti SPACE signala na V.24 terminalu (naponske razine)
PRINTER – relej mrežnog napajanja teleprintera kada se radi sa funkcijom automatskog uključivanja/isključivanja istog (KOS/KOX).
LOOP – TTY komunikacija sa teleprinterom preko strujne petlje (Current Loop), max. 50 mA/90V (podesivo).
V.24 – TTY komunikacija preko naponskih razina, dvosmjerno sučelje (standard) za serijski prijenos RTTY koda žicom između dva RTTY uređaja (slično RS232).
KOS IN (Keyboard Operated Send), isto kao i KOX (Keyboard Operated TX) – funkcija automatskog uključivanja radio odašiljanja čim se započne sa pisanjem/generiranjem RTTY znakova preko teleprintera. Nakon što pisanje/generiranje znakova prestane, uz određeno vrijeme odgode, KOS/KOX automatski prebacuje radio uređaj sa predaje ponovno na prijem.
KEY – priključak tastera za telegrafiju (za slanje identifikacijskog ili pozivnog znaka i slično).
AFSK (Audio Frequency Shift Keying) – generiraju se dva frekvencijski pomaknuta audio tona koji se šalju na mikrofonski ulaz predajnika i na taj način odašilju kao i svaki drugi audio signal. Ovo je vrlo jednostavan način RTTY komunikacije koji je moguć preko svih primopredajnika, no postižu se brzine prijenosa do najviše 1200 bauda (bit/s).
FSK (Frequency Shift Keying) – ovim načinom vrši se izravni frekvencijski pomak RF noseće frekvencije predajnika. Ovdje je potreban vanjski pristup modulatoru ili oscilatoru predajnika te isti mora biti opremljen FSK funkcijom. Postižu se puno veće brzine prijenosa od AFSK, do 9600 bauda (bit/s) i više.
TX – dvostruka priključnica: izlaz AFSK signala iz modulatora i kontrola PTT (Push-to-talk) funkcije primopredajnika (prebacivanje prijem/predaja).
SP, AUDIO OUT, AUDIO IN – priključak za dovođenje prijemnog AFSK signala na demodulaciju (AUDIO IN) te paralelno spojeni priključci (AUDIO OUT, SP) za spajanje različitih NF uređaja za paralelni monitoring i obradu AFSK signala (pojačala, slušalice, zvučnici, snimači, dekoderi, konverteri i slično).
RTTY konverter MSK-10D sastoji se od pet modula povezanih preko matične ploče:
- selektivni AFSK/TTY konverter
- širokopojasni AFSK/TTY konverter
- sklop za automatsko uključivanje teleprintera kod pojave AFSK signala
- TTY/AFSK konverter i KOX funkcija (Keyboard Operated TX)
- regulator napona (+12V, -12V, +5V) i RTTY/TTY sučelja (interface)
SELEKTIVNI AFSK/TTY KONVERTER
AFSK signal dovodi se na dva selektivna aktivna pojasna filtra gdje se filtriraju SPACE i MARK frekvencije. Filtar za SPACE frekvenciju je uvijek fiksni na 1275 Hz, dok se filtar za MARK frekvenciju može podesiti na jednu od dvije fiksne frekvencije (2125 Hz ili 1445 Hz) odnosno kontinuirano u rasponu 1375 – 2275 Hz ovisno o željenom pomaku između SPACE i MARK frekvencija. Nakon prvog selektivnog filtriranja SPACE i MARK frekvencije se ponovno spajaju kako bi se amplitudno limitirale i simetrirale za točan prikaz na CRT ekranu (duljina elipsa), te se opet razdvajaju na zasebne pročišćene SPACE i MARK frekvencije za dovođenje na X-Y otklonske ploče CRT ekrana.
Nakon ovoga, frekvencijske signale je potrebno pretvoriti u slijedne naponske signale, odnosno informacije o pomaku frekvencije pretvoriti u različite istosmjerne razine, kako bi se AFSK signal konvertirao u teleprinterski TTY signal. Tome služi sklop za oblikovanje impulsa (linearni diskriminator), nakon čega slijedi nisko-propusni filtar za odvajanje DC komponente napona i komparator koji izlazne razine iz diskriminatora pretvara u diskretne impulse koji se mogu koristiti kao ulazni signal za teleprinter ili slični uređaj.
ŠIROKOPOJASNI AFSK/TTY KONVERTER
U nekim slučajevima AFSK signal će se bolje demodulirati širokopojasnim nego selektivnim demodulatorom. To je obično na VHF i UHF radioamaterskim opsezima u FM načinu rada, pri prijemu radio signala sa frekvencijski nestabilnih odašiljača, pri prijemu izrazito jakih signala i slično.
AFSK signal iz pretpojačala koje se nalazi na modulu selektivnog detektora dovodi se na podesivi aktivni limiter. Limitirani signal zatim diferencira RC filtrom gdje se razlike u frekvenciji pretvaraju u naponske impulse. Ovisno o položaju sklopke REV/NORM propuštaju se samo pozitivni ili samo negativni impulsi koji se zatim vode u integrator. Čitav ovaj sklop zapravo djeluje kao linearni diskriminator kako bi se AFSK signal konvertirao u teleprinterski TTY signal. Signal iz integratora se dalje vodi kroz nisko-propusni filtar da se izdvoji DC komponenta signala koja je sada izravno proporcionalna ulaznoj frekvenciji. U konačnici signal se vodi na komparator koji izlazne razine iz diskriminatora pretvara u diskretne impulse koji se mogu koristiti kao ulazni signal za teleprinter ili slični uređaj.
AFSK signal sa limitera vodi se na još jedan integrator iz kojeg se dobiva signal za procjenu valjanosti AFSK signala (prisutnosti SPACE i MARK signala), potreban za rad automatskog kruga za zatamnjivanje prikaza na CRT ekranu.
SKLOP ZA AUTOMATSKO UKLJUČIVANJE TELEPRINTERA KOD POJAVE RTTY SIGNALA
Automatika ima zadaću pokrenuti napajanje teleprintera automatski čim se na ulaznim priključnicama pojavi ispravan AFSK signal sa SPACE i MARK frekvencijama. Nakon što AFSK signal izostane, s odgodom od 15 sekundi automatika će isključiti napajanje teleprintera. Također, ako AFSK signal sadrži samo stalni SPACE signal (koji se ponavlja nakon završetka slanja znakova telegrama), napon za pokretanje teleprintera neće se uključivati jer bi se odštampavao samo prazni razmak.
Na ovom modulu također se nalazi i sklop za automatsko zatamnjivanje svjetline prikaza na CRT ekranu u slučajevima kada nema AFSK signala i kada se koristi selektivni AFSK demodulator koji daje svjetliji prikaz na CRT ekranu. Time se štiti CRT ekran (osciloskopska cijev) od pregaranja luminiscentnog sloja.
Kao što se vidi na našoj blok shemi sklop za zatamljivanje CRT ekrana je Schmitt-ov okidni sklop koji dobiva okidni signal preko pretpojačala, limitera i integratora sadržanim na modulima AFSK/TTY konvertera. Detektori za potvrdu prisutnosti SPACE i MARK signala, odnosno za detekciju stalne prisutnosti SPACE signala su monostabilni multivibratori koje okidaju konvertirani TTY impulsi sa AFSK/TTY konvertera.
TTY/AFSK KONVERTER I KOX FUNKCIJA
Generiranje AFSK tonskih frekvencija kontrolirano je kristalnim oscilatorom i digitalnim djeliteljima frekvencije čime se dobivaju vrlo precizne MARK i SPACE frekvencije. Programabilna ROM memorija adresira se funkcijom pomaka između MARK i SPACE frekvencije (SHIFT 850Hz/170Hz), funkcijom dodjele pojedine frekvencije SPACE ili MARK signalu (REV/NORM) i samim ulaznim TTY signalom dovedenim sa teleprintera ili preko V.24 sučelja. Na osnovu ovih ulaznih podataka preko memorije se programira programski djelitelj koji preko fiksnog djelitelja 8:1 generira dvotonski signal pomoću pravokutnih impulsa. Oni prolaze kroz aktivni Čebiševljev niskopropusni filtar četvrtog reda, pri čemu je signal oslobođen harmonika i dobivamo dvije frekvencije sinusnog oblika koje tvore AFSK signal.
PROM memorija se može programirati i CW tasterom gdje se onda generira samo jedna CW tonska frekvencija za slanje modulirane (AFSK izlaz) ili nemodulirane (FSK izlaz) telegrafije preko radio predajnika.
Ulazni TTY signal također okida i logički krug za COX koji se aktivira prvim TTY znakom, a isključuje se nakon izostanka TTY signala u vremenu koje je interno podesivo potenciometrom u tom krugu.
Također, ulazni TTY signal se preko drivera koristi i za FSK modulaciju, odnosno izravni pomak VFO frekvencije radio predajnika.
REGULATOR NAPONA NAPANJA I RTTY/TTY SUČELJA
Ovaj modul sadrži regulatore napona 7805, 7812, 7912 te filtarske kondenzatore za dobivanje napona napajanja elektroničkih sklopova uređaja.
Također, modul sadrži sklopove za uvođenje i preklapanje ulaznih signala te prilagodbu izlaznih signala na različite periferne uređaje. To uključuje KOX kontrolu aktiviranja PTT linije prema radio predajniku, kontrolu indikacijskih LED, te ulazno izlazna AFSK/FSK/TTY sučelja. Na pločici se nalaze i dva driver tranzistora, jedan za okidanje PTT radio predajnika i jedan za uključivanje kruga strujne komunikacijske petlje (LOOP).
MATIČNA PLOČA
Na matičnoj ploči montiran je mrežni transformator, mrežni osigurači, relej za uključivanje napajanja teleprintera (PRINT), razdjelnik napona za napajanje CRT cijevi (D3-11GH), strujni izvor sa reostatom za ograničenje struje kroz LOOP komunikacijsku petlju i tranzistorski driver za FSK signal.
Ako se malo promotri cjelokupan sklop, vjerojatno su svi elementi mogli biti montirani na površini veličine matične ploče. Pa ipak, modularna izvedba uvelike olakšava podešavanje, popravak, preinake i nadogradnje čitavog uređaja.
Već kod vizualnog pregleda modula unutar RTTY konvertera MSK-10D primijetili smo da je jedan tantal elektrolitski kondenzator od 10µF u filtarskom dijelu regulatora napona poprimio tamnu (nagorenu) nijansu. Naravno, ovo ne bi primijetili da nismo ciljano pozornost usmjerili na elemente za ispravljanje i regulaciju mrežnog napona kao na najkritičnije elemente kod vintage elektroničkih uređaja. Moj savjet je da se ni jedan stari elektronički uređaj ne uključuje na mrežni napon prije nego se barem vizualno ne provjeri u kakvom su stanju ispravljačke, regulacijske i filtarske komponente uređaja. Čak i kad se sve čini “kao novo” mrežni napon je najbolje puštati postepeno preko regulacijskog transformatora te pratiti promjene koje bi upućivale na nenormalan rad (naglo povećanje struje, pojava dima i mirisa gorenja i slično).
Od ukupno 6 tantalskih elektrolitskih kondenzatora tri su bila potpuno neispravna (kratki spoj), a preventivno smo zamijenili i Siemensove bakelitne elektrolitske kondenzatore od 1000µF/16V i 470µF/25V novim tipovima, bez obzira na činjenicu koliko ovi markantni kondenzatori lijepo izgledaju na pločici.
Nakon puštanja u rad naš uređaj je proradio. Za početak smo na AUDIO IN ulaz doveli sinusne signale od 1275, 1445 i 2125 Hz kako bi što bolje podesili filtre AFSK/TTY konvertera i prikaz elipsa na CRT ekranu. Nakon toga smo upotrijebili softverski generatora AFSK signala kako bi provjerili rad samih konvertera. Oba konvertera (selektivni i širokopojasni) dobro rade i na CRT ekranu smo dobili lijepe dvije međusobno okomite elipse na nominalnim frekvencijama. Malo smo se poigrali generatorom signala i lijepo uočili kako se elipse zakrivljuju, naginju i sužavaju kako se odmičemo od nazivnih frekvencija. Naravno, ovdje nije riječ o svojevrsnom indikatoru, a ne o nekom preciznom mjernom instrumentu tako da je potreban ofset frekvencija veći od 10 Hz da bi se počele primjećivati promjene u nagibu i amplitudi elipsa.
Izgled dobro podešenog AFSK signala sa razlikom frekvencija od 170 Hz (SPACE 1275 Hz / MARK 1445 Hz).
Izgled dobro podešenog AFSK signala sa razlikom frekvencija od 850 Hz (SPACE 1275 Hz / MARK 2125 Hz).
Na gornjim slikama vidimo prikaz dobro podešenih AFSK signala sa razlikom frekvencija (SHIFT) od 170 Hz i 850 Hz. CRT cijev bi trebalo malo zarotirati udesno u metalnom ležištu tako da elipse budu okomite i u ravnini s kućištem.
Ovdje vidimo AFSK signal snimljen osciloskopom. Na sredini ekrana uočava se prijelaz sa niže AFSK frekvencije (SPACE) na višu AFSK frekvenciju (MARK).
Ovdje se vide razdvojene SPACE i MARK frekvencije na filtrima selektivnog AFSK/TTY konvertera. Uočava se kako se SPACE i MARK frekvencije stalno međusobno izmjenjuju.
Usporedba filtrirane SPACE frekvencije (žuto) na ulazu u konverter i TTY signala (plavo) na izlazu iz konvertera. Uočava se kako negativne razine TTY signala prate trajanje SPACE frekvencije.
Usporedba filtrirane MARK frekvencije (žuto) na ulazu u konverter i TTY signala (plavo) na izlazu iz konvertera. Uočava se kako pozitivne razine TTY signala prate trajanje MARK frekvencije.
Usporedba jedne frekvencije AFSK signala (žuto) i teleprinterskog TTY signala (plavo) na bržoj vremenskoj bazi gdje se bolje uočava odziv AFSK/TTY konvertera na promjenu frekvencije signala.
Radioamateri koji (još uvijek) rade sa RTTY vezama odavno su ovakve RTTY konvertere zamijenili računalnim softverom ili pak sam primopredajnik ima ugrađene konvertere i računalo za izravnu RTTY komunikaciju. Pa ipak, ja bi se mogao još danima zabavljati sa ovim RTTY Converterom MINIX MSK-10D, snimati oblike signala na pojedinim stupnjevima konvertera i praktično sagledati koje promjene unose limiteri i filtri, te operacijska pojačala u spoju diferencijatora, integratora i komparatora, da bi se od dvotonskog analognog AFSK signala dobio digitalni teleprinterski TTY kodni signal. Jednom ćemo se zasigurno vratiti ovom zanimljivom uređaju, no sada nas čeka još pregršt drugih raznoraznih elektroničkih uređaja, sklopova i komponenti kojima također moramo posvetiti malo pažnje i pokloniti malo ljubavi da bi nas zauzvrat ta dobra stara elektronika opet naučila nečem novom, ili nečem starom, kako se uzme 🙂