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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DCF77 Phasenmodulation


Autor: Norbert (Gast)
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Hallo,

ich interessiere mich für die Phasenmodulation bzw. vielmehr der
Phasendemodulation des DCF77 Signals. Hat da jemand Erfahrug mit und
kann mir helfen? Oder vielleicht Links oder Buchtipps zu dem Thema?

Danke schonmal

Autor: ArminD (Gast)
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Hier wird die Erzeugung der Phasenmodulation ganz gut dargestellt:

http://www.ptb.de/de/org/4/44/pdf/dcf77.pdf

Auf Empfangsseite müsste man die demodulierte Phase dann
auch entsprechend kreuzkorrelieren um an die Bit-Information
im jeweiligen Sekundenslot zu kommen.

In einem "digitalen Empfänger" kommt man ohne zu grossen
Rechenaufwand mit dem CORDIC-Algorithmus an die Phaseninformation.
Die anschliessende Kreuzkorrelation ist vermutlich rechenintensiv.

Ich habe vor einigen Jahren die Phase mit einem DSP demoduliert,
leider aber dann keine Zeit zum Weitermachen gehabt. Das Projekt
ist dann eingeschlafen.



Gruss,
Armin

Autor: Norbert (Gast)
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Wi hast du das denn damals gemacht? Hast du das Signal komplett
gesampelt und dann immer die Phase ermittelt?

Könnte man es vielleicht auch so machen, dass man immer nur die
Periodendauer des Eingangssignals misst? Denn alles was mich ja am
signal interessiert, ist die Phase. Bei einer Veränderung der Phase
müsste ja die Periodendauer länger bzw. kürzer sein als die Normale.

Meinst du das geht?

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Wenn ich mich richtig erinnere hat DCF77 Amplitudenmodulation für das
Signal und 0 / 1 ist durch unterschiedliche Impulslänge realisiert.

Phasensprünge würden ja die zeitliche Abfolge der Impulse völlig aus
dem 1-Sekunden Raster bringen.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Ist auch eher ein Phasenrauschen. die Periodenlänge bleibt im Mittel
gleich. Hatte ich hier schon mal gelesen ("DCF77 selber bauen"
oderso)

Autor: ArminD (Gast)
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@Norbert:
Ich habe (I)nphase- und (Q)uadraturkomponente des Signals bestimmt.
Es wurden mit entsprechendem zeitlichem Abstand (= 1/(77.5kHz*4))
die Werte gesampelt und dem DSP übergeben.
Daraus kann man dann Betrag und Phase ermitteln: Betrag ist einfach,
Phase schon schwieriger, da muesste man den arctan bemühen. Um das
zu umgehen kann man wie gesagt den CORDIC-Algorithmus (COordinate
Rotation DIgital Computer) verwenden. Dies ist ein iteratives
Verfahren mit dem man die Phase bis zu einer bestimmten Genauigkeit
bestimmen kann ohne allzuviel Rechenaufwand.

Ich glaube nicht dass es ausreicht die Periodendauer zu messen, denn
die bleibt ja eigentlich gleich (1/77.5kHz). Die Phase macht
lediglich Sprünge, relativ kleine, ich glaube es waren etwa +/- 10
Winkelgrad, so dass theoretisch auch ein unstetiges Signal entstehen
kann.



@Dieter Werner:
Die Zeitinformation wird sowohl als Amplituden- als auch als
Phasenmodulation übertragen. Das erste Verfahren ist bekannter und
wird wahrscheinlich in allen kommerziellen Empfängern verwendet. Die
Phasenmodulation ist so gut wie unbekannt obwohl es eigentlich
ziemlich pfiffig ist Information als Quasirauschen zu übertragen.


Gruss,
Armin

Autor: Norbert (Gast)
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Danke für deine Informationen.

Ich hatte mir das bislang so vorgestellt:
Ich messe von jeder Schwingung die Periodendauer, immer zwischen den
(steigenden) Nulldurchgängen mit Hilfe eines Schmitt-Triggers. Einmal
mache ich dann eine fließende Mittelwertbildung. Im Mittel sollte man
dann ja die Periodendauer des 77,5kHz Signals erhalten, also etwa
12,9us. Und nun fange ich an, die aktuelle Periodendauer immer mit dem
Mittelwert zu vergleichen. Ist sie kleiner, habe ich eine negative
Phase (-13° sind es: also knapp 0,5µs), ist sie größer, habe ich eine
positive Phase. Im Anhang habe ich mal eine Prinzipskizze angehängt.

Könnte das so klappen?

Und dann noch eine Frage, wisst ihr, wo die Phasensprünge stattfinden?
Bislang bin ich immer davon ausgegangen, in den Nulldurchgängen, aber
so ganz sicher bin ich mir da nicht.

Autor: commtel (Gast)
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ABO

Autor: ArminD (Gast)
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Ich glaube dass Deine Darstellung der beiden Phasensprünge
nicht stimmt. Die Periodendauer muss in beiden Fällen gleich
bleiben, der Sinus macht nur einen Sprung in seiner Phase.
Ob dieser sich im Nulldurchgang befindet kann ich Dir leider
auch nicht sagen.

Man müsste das Signal nach der Antenne mal messen und gezielt
nach Phasensprüngen suchen. Diese kommen aber nicht häufig vor
(Vielfache von 120 Perioden), deswegen dürfte das nicht ganz
einfach sein.


Gruss,
Armin

Autor: commtel (Gast)
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mich würd endlich mal ne schaltung interesieren
ich dachte immer es würde ien vco , ringmischer und pll reichen um das
signal zu demodulieren.

Aber ich find nix wonach soll ich suchen(blöd frag)

Autor: Norbert (Gast)
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Naja, meine Abbildung war auch mehr so ene Prinzipskizze, die ich so für
mich gemacht habe :-)

Im Anhang habe ich nochmal ein Bild aus Wikipedia. Da findet ein
Phasensprung um 180° im Scheitelpunkt statt. Also nach dem Bild müsste
das auch gehen mit der Periodendauermessung. Man müsste (theoretisch)
alle 120 Perioden eine abweichende Periodendauer erhalten. Dabei
registiert man also gar nicht richtig die Phase, sondern nur die
Phasensprünge.

AdminD., hast du evtl. eine Möglichkeit das Antennensignal mal zu
messen. Ich habe nämlich leider so einfach keine.

Gruß
Norbert

Autor: ArminD (Gast)
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Ich habe gestern in der Mittagspause ein wenig gemessen. Da
ich nur einige km vom Sender entfernt arbeite, hatte ich mit
meiner ausgerichteten Ferritantenne immerhin einige Millivolt
Pegel ohne Verstärkung.

Auf den Phasensprung zu triggern habe ich natürlich nicht
hinbekommen, also zigmal hintereinander Single-Shot und drei
Perioden angeschaut in der Hoffnung dass mal etwas Ungewöhnliches
dabei ist. Dabei hatte ich den Eindruck, dass hin und wieder ein
Sprung im Maximum des Sinus zu sehen war, aber ich kann mich auch
täuschen. Wie gesagt, der Effekt ist eher gering.

Vielleicht hat doch jemand genauere Angaben.



Gruss,
Armin

Autor: Norbert (Gast)
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Super danke ArminD!

Ich vertraue mal deinem Gefühl :-) Aber es wäre sehr schön, wenn da
noch jemand mehr Informationen hätte oder das einfach nur bestätigen
könnte. Ich hab hier leider nur so ein "doofes" Oszilloskop, wo man
zwar noch sagen kann, ja da schwingt was, das hat auch ne Amplitude im
einstelligen mV-Bereich, aber das wars dann leider schon.

Ansonsten bin ich ja schon kurz davor, meine Funkuhr zu schlachten :-)

Autor: masterof (Gast)
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ist in der Phasenmodulation nur die zeit Information oder auch noch
andere Informationen.

Autor: Norbert (Gast)
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Mit der Phasenmodulation werden nur die Informationen übertragen, die
sonst auch übertragen werden. Es ist halt störicherer, die übertragung.
Ansonsten, oben hatte ArminD schonmal ein pdf File gepostet, das enthält
einige Informationen darüber.

Autor: Norbert (Gast)
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So...

ich habe vorhin mal ein bißchen gebastelt und experimentiert und es
sieht eigentlich ganz viel versprechend aus.

Und zwar habe ich das Signal unverstärkt auf einen Opamp als Komperator
geschaltet gegeben, so dass ich ein Rechtecksignal erhalte. Das habe ich
mir vorhin aml auf einem Oszilloskop angeguckt, und es variiert doch ein
wenig in der Periodendauer. Ich weiß jetzt nur nciht, wie ich das richig
interpretieren soll? Ist das jetzt das Phasenrauschen oder sind das
einfach die zum Teil überlagerten Frequenzen in der Nähe der 77,5kHz.

Zur Info: Ich lasse mir das Signal immer wieder über das schon
angezeigte schreiben (Überschreiben).

Norbert

Autor: commtel (Gast)
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@ Norbert

versuch doch mal wenn du zeit hast dein opamp signal
und das von ein vco der pll gesteuert wird vom opamp auf einen
ringmischer zu geben zurück dürfte nur das demodulierte signal sein

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