Ich bastel an einem Zeitzeichentestsender (77,5 kHz) für sehr kleine Abstrahlleistung. Die Endstufe besteht aus 4 MOSFETs (IRF 3205 mit zwei IR 2112) und erzeugt ein Rechtecksignal mit 77519 Hz (20 MHz/258). Übliche Funkuhren sollen einen sehr schmalbandigen Empfänger besitzen, ist die Abweichung von 19 Hz da schon problematisch? Als Antenne soll eine kleine Loop zum Einsatz kommen. Wie müsste die Antennenanpassung aussehen, bzw. wie kann man die Auslegen, ist das überhaupt mit vertretbarem Aufwand machbar? Ich stell mir das ungefähr so vor: >--------/\/\/\-----*-------------. | | L1 | ) __ ----- Antenne-> ) _| |_ ----- L2 ) C1 | ) | | >-------------------*-------------' L1 und C1 bilden einen Tiefpass, C1 und L2 einen Schwingkreis so das die Endstufe nicht die Blindleistung für L2 schalten muss, sondern nur noch die Verlustleistung der Bauteile und die (vernachlässigbare) Sendeleistung.
>Übliche Funkuhren sollen einen sehr schmalbandigen Empfänger besitzen,
Interessehalber würde ich gerne einen Verweis auf ein Buch, Dokument,
Datenblatt oder ähnliches haben, wo das steht. Könntest Du mir bitte
Referenzen angeben?
Thomas K. schrieb: > Übliche Funkuhren sollen einen sehr schmalbandigen Empfänger besitzen, > ist die Abweichung von 19 Hz da schon problematisch? Könnte schon etwas knapp werden. Hier: http://www.axtal.com/data/publ/lw_filter.pdf findet man einige Abhandlungen über Quarzfilter für 77,5 kHz, da ist von Bandbreiten von 20 Hz die Rede für ein einpoliges Filter. > Als Antenne soll eine kleine Loop zum Einsatz kommen. Wie müsste die > Antennenanpassung aussehen, ... Ich würde einen Schwingkreis auf maximale Spannung abgleichen, bei dem die Spule Teil des Kreises ist. Zwar wird der ein wenig verstimmt, wenn du ihm Energie entziehst, aber das ist vermutlich kaum der Rede wert.
Hallo Mmmh, das habe ich wahrscheinlich hier im Forum irgendwo gelesen. Ich meine es war von 10 Hz Bandbreite die Rede. Jörgs Quelle sollte dir da weiterhelfen. Wobei die Uhren die ich kenne wohl keine Induktivitäten (außer die Antenne) verwenden und nur mit einem einzigen Quarz für den Empfänger auskommen. Jörg wie meintest du das genau, ich blick da nicht ganz durch, eigentlich bilden ja sowohl L1+C1 wie auch L2+C2 Schwingkreise. Wenn der eine geändert wird beeinflusst das auch immer den Anderen. Ich habe keine Idee wie man da sinnvoll vorgehen soll. Hinzukommt, das die laut Spice-Simulation auftretenden Ströme bei Fehlabstimmung bösre ausschauen...
Thomas K. schrieb: > Jörg wie meintest du das genau, ich blick da nicht ganz durch, > eigentlich bilden ja sowohl L1+C1 wie auch L2+C2 Schwingkreise. Ja. Der Sinn von L1 erschließt sich mir sowieso nicht. Ich würde wohl einfach nur den Kreis aus L2 und C1 benutzen und den auf Maximum abstimmen. > Hinzukommt, das die laut > Spice-Simulation auftretenden Ströme bei Fehlabstimmung bösre > ausschauen... Dann bau mal ein paar realistische Verlustwiderstände in die Simulation. ;-)
>Ich meine es war von 10 Hz Bandbreite die Rede.
10 Hz BB beim Empfänger verformt den DCF-Puls aber schon sehr kräftig.
Überschlagsbetrachtung:
Ein BB von 10Hz führt zu Anstiegszeiten von ca. 50ms. Der kurze Puls
beim DCF ist aber nur 100ms lang und beide Flanken hätten dann je 50ms
Anstiegszeit. Das ist schon grenzwertig.
Ich denke, normale Empfänger haben eher so ca. 20 ... 50Hz Bandbreite.
Möglicherweise auch mehr, wenn er mischt und im ZF-Bereich filtert.
Trotzdem ist dein Ablage von rund 20Hz schon recht viel.
HildeK schrieb:
> Möglicherweise auch mehr, wenn er mischt und im ZF-Bereich filtert.
Die einfachen Teile sind alles Geradeausempfänger, die direkt mit
einem 77,5-kHz-Quarz filtern.
Ohne L1 wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Rechtecksignal der Endstufe der Sinuskurve des Schwingkreis in der Endstufe verheizt. Und da das Rechtecksignal der Endstufe recht niederohmig ist (durchgeschaltete MOSFETs) würde das mit wohl mit 'ner Rauchwolke enden... Die hier liege Billigfunkuhr hat übrigens nen Quarz mit der Aufschrift 77503, also wie Jörg schon sagte ein Geradeausempfänger. Die starke Verformung den DCF-Puls nimmt man wohl bei Anwendungen wo die exakte Erkennung der Pulse auf einige ms nicht relevant ist in Kauf.
--- Zeitzeichentestsender (77,5 kHz) für sehr kleine Abstrahlleistung. Die Endstufe besteht aus 4 MOSFETs (IRF 3205 mit zwei IR 2112) und erzeugt ein Rechtecksignal --- Fuer einen Testsender (sehr kleine Abstrahlleistung) brauchst du weder 4 Mosfets noch Antenne. Wie schon oben gesagt genuegt ein ParallelSchwingkreis ! Das Signal kannst du kapazitiv in den Schwingkreis einkoppeln und denselben auf Resonanz abstimmen...fertig.
Thomas K. schrieb: > Ohne L1 wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Rechtecksignal der > Endstufe der Sinuskurve des Schwingkreis in der Endstufe verheizt. Kannst du ja auch in einem Widerstand verheizen. ;-) So viel Leistung braucht der Empfänger ohnehin nicht. Aber Spule ist sicher auch OK. Resonanz sollte der Parallelschingkreis für sich haben, und das würde ich nach Spannungsmaximum machen, nicht nach irgendeiner Rechnung.
Das abstimmen ohne Drehko war nen bisschen nervig, läuft aber schon ganz gut. Die Beinchen des C1 sind was dünn, da müssen wahrscheinlich mehrere kleine Kondensatoren her. Jörg, ohne rechnen ist das was schwierig mit 'ner Spule weil ja auch die Impedanzen relevant sind, also sowohl L1, C1 und L2 ungefähr passen müssen. Wenn man C1 als C1* und C1** (parallel) ansieht kann man L1/C1* als Resonaztransformator auslegen und L2/C1** als reellen resonanten Schwingkreis mit passender Impedanz. Allerdings sind die ohmschen Wiederstände (bei 77,5kHz) von C1 und L2 bei der Auslegung nen bisschen problematisch. Zumindest bei C1 wüsst ich keine Alternative zu Ausmessen. Die Antenne (L2) ist jetzt ne Loop mit 250mm Durchmesser. Auf Grund der im Vergleich zur Wellenlänge extrem kleinen Abmessung sollte ja auch der Antennenwirkungsgrad und damit die abgestrahlte Leistung winzig sein (abgesehen von der µm-Strahlung). Deswegen hatte ich auch die kräftigere Endstufe vorgesehen. Wovon hängt der Antennenwirkungsgrad für solche Sendeantennen eigentlich ab? Anders als bei Empfangsantennen dürfte eine (wirklich) rein Magnetische Antenne gar nicht funktionieren oder?
swine flu: Ja, die Endstufe ist etwas überdimensioniert, im Moment liefert sie ca. 45W und eventuell etwas Blindleistung, sollte aber nicht viel sein. Aber ein Rechtecks-Signal kapazitiv in ein einen Parallelschwingkreis einzukoppeln musst du mir nochmal Erleutern. Die Variante scheint mir eher für das beheizen von Bauteilen geeignet zu sein ;)
>für sehr kleine Abstrahlleistung. >im Moment liefert sie ca. 45W Das passt definitiv nicht zusammen. Gast
Versuche es mal mit einem Reihenschwingkreis. siehe Anhang. Einfach etwas ummoddeln.
Ich hab vor 10 Jahren mal so einen DCF77 Testsender gebaut, funktionierte tadellos. Mit dem Jumper rechts kann man das Signal zusätzlich noch abgeschwächter ausgeben lassen.
Danke Abdul, interessanter Artikel. Dürfte eigentlich genauso funktionieren wie meine Schaltung: "In addition, C19 and L1 form a series resonant .tank.. The function of the tank is to provide a low impedance at the operating frequency fo, while inhibiting harmonic current flow. The result is a sine wave output voltage at the fundamental switching frequency." Nur das dort die Antennenleistung in Reihe zum Reihenschwingkreis ausgekoppelt wird und bei mir parallel zur Kapazität (Dadurch kann die Kapazität der Antenne C1** und des Reihenschwingkreises C1* zusammenfallen). Reihenschwingkreis Parallelschwingkreis (Anpassung auf Antenne (Antenne) mit höherer Impedanz) ca. 20..50 Ohm >--------/\/\/\------*-------------------*---------. | | | L1 | | ) __ ----- ----- ) _| |_ ----- ----- L2 ) C1* | C1** | ) | | | >--------------------*-------------------*---------' Ein alleiniger Reihenschwingkreis macht nicht so viel Sinn da die Endstufe sonst auch die vergleichsweise sehr große Blindleistung schalten muss. Was für eine Antenne hast du an deiener schaltung verwendet Stefan?
Thomas, du hast es voll erfaßt! Der Grund ist der unterschiedliche Blindleistungsanteil. Bei dir ist er sehr hoch, da die Antenne viel zu klein ist. Im obigen Artikel geht man von einer Antenne mit hohem Wirkungsgrad aus (Realistische Sendefrequenz bei realisierbarer Antennengröße). Dort ist der Blindleistungsanteil vernachlässigbar. Deine Analyse ist vollkommen richtig! Übrigens unterdrückt das transformierende L-Glied freundlicherweise gleich die Oberwellen. Man muß nur aufpassen, das bei einem L-Glied die sich ergebende Bandbreite mit dem Transformationsverhältnis kräftig nachläßt. Umgehen kann man das durch Vorschalten eines Trafos. Also Splitten der Transformation in zwei Blöcke. Wenn man den Trafo dann noch ganz gewollt lose koppelt, in dem man die beiden Spulen weit von einander auf dem Kern platziert, dann bekommt man sogar über die Streuinduktivtät einen weiteren Pol geschenkt. Weiter bin ich mit HF auch noch nicht gekommen. Vielleicht kann ein HF-Freak noch mehr dazu schreiben. Vor allem wie man obige Splittransformation optimal auslegt. Würde mich auch interessieren. Zum Tasten des Senders kannst du ihn einfach ausschalten. Die üblichen Geradeausempfänger haben eine langsame AGC und stören sich nicht an 100% AM. Bei DCF77 sind es original momentan 25%, damit die Normalfrequenz weiterhin empfangen werden kann.
Thomas K. schrieb:
> Was für eine Antenne hast du an deiener schaltung verwendet Stefan?
Ein Stück Draht, dann um den Empfänger gewickelt.
Was willst Du eigentlich mit 45 Watt Ausgangsleistung?
Willst Du eine ganze Stadt morgens verschlafen lassen, damit jeder zu
spät zur Arbeit kommt? -> Chaos :)
Nein, diese Idee hast Du jetzt nicht von mir...
Die 45 W ist ja nur die Leistung die zur Antenne geht, dort werden ca. 45 W von den 45 W zu Wärme verarbeitet. Der Aufbau verkraftet die allerdings im Moment noch nicht so gut... Jo schon getestet Abdul. Ein Amplitudenabsenkung auf 25 % ist mit dem Treiber nicht so gut zu machen, eventuell wäre eine sowas denkbar: 100% _____ | | | | | | | | | | |________| _ 25% | | ___| |_____ ___ | | |_| Nur dann kann nicht mehr der CTC des µC verwendet werden...
Damit erzeugst du aber Oberwellen und die werden relativ gesehen, besser abgestrahlt! Wenn die Güte des Schwingkreises hoch genug ist, werden diese allerdings unterdrückt. Q größer 300 ist aber eher unrealistisch. Einfach abschalten würde ich mal probieren. Eventuell Schottky-Dioden an der Endstufe, damit diese nicht den Geist aufgibt. Alternativen wären noch: - Leichte Verstimmung der Sendefrequenz - Versorgungsspannung der Endstufe modulieren. Einfach zwei Spannungspegel am Spannungsregler definieren. Wird z.B. bei Class-E auch oft gemacht. Von den 45W gehen sicherlich höchstens 1 Promille als Strahlung weg. Das induktive Feld lassen wir mal Faktor 10 des Antennenquerschnitts groß werden.
Ich hab jetzt als Kapazität C1 16 330nF MKT Kondensatoren an zwei Kupferblechstreifen gelötet. Nach Abstimmung von L2 auf maximale Amplitude an C1 werden jetzt 5,7 A bei 12 V aufgenommen. Die gesamte Leistung wird weitgehen durch L2 und C1 abgegeben (alle anderen Bauteile bleiben kalt). Bei L2 ist das kein Problem, aber die Kondensatoren von C1 erreichen in weniger als 10 Sekunden ihre maximal zulässige Betriebstemperatur. Was für Alternativen bieten sich hier für C1 mit niedrigeren Verlusten an? Wenn ich die eine Seite der Vollbrücke nicht umschalte sollte der Leistungspegel genau um 25% sinken. Das wär wohl die einfachste Lösung, allerdings ist dann doch noch ein Blockkondensator nötig und der der muss bei jedem Puls über L2 umgeladen werden. Im Moment werd ich erstmal bei der 0/100%-Variante bleiben. Wie lässt sich denn die, von solch einer "Antenne" abgestrahlte Leistung abschätzen? Datenblatt Kondensatoren: http://www.datasheetarchive.com/pdf-datasheets/Datasheets-9/DSA-171847.pdf
Thomas K. schrieb: > Was für Alternativen bieten sich hier für C1 mit niedrigeren Verlusten > an? Weniger Ansteuerleistung?
Vielleicht FKP in dann kleinerer Kapazität und dafür die Spule mehrfach wickeln? Bevor du die Güte immerweiter hochtreibst, würde ich erstmal schauen ob die Reichweite schon reicht. Wenn bei den Nachbarn die Funkwecker spinnen, ist der erste Ärger schon vorprogrammiert.
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