Nachdem ich mich bereits an einem Kurzwellenempfänger versucht hatte und in Beitrag "Kurzwellenempfänger" darüber berichtet hatte, bin ich endlich dazu gekommen, die im zitierten Thread angekündigte Reimplementierung des Geräts abzuschließen. Ziel dabei war in erster Linie, dem Gerät ein großsignalfesteres Frontend zu verpassen und verschiedene Verbesserungen vorzunehmen. Am Grundkonzept hat sich nicht viel geändert. An Ausstattung sind ein FM-Demodulator, ein (einfacher) 6-Band Preselector, ein Vorverstärker (momentan außer Betrieb gesetzt) und ein etwas besseres Bedienkonzept (numerisches Keypad) und diverse Kleinigkeiten (z.B. Tuning-Auflösung 1 Hz) hinzugekommen. Die wichtigsten technischen Daten und Messergebnisse sind in dem PDF im Anhang aufgeführt. Ein Blockdiagramm, Schaltpläne und ein paar Bilder des Endprodukts sind ebenfalls angehängt. Neu ist auch der Aufbau des Geräts auf insgesamt fünf Platinen, die von A1 bis A5 bezeichnet sind. Der ganze analoge Teil ist auf einer einzigen 190x180mm großen Platine (A1) untergebracht. Nachfolgend ein kurzer Überblick über die Baugruppen: A1 -- Analog Board: Hinter einer Schutzbeschaltung, einem schaltbaren 20dB-Abschwächer, dem Spiegelfrequenzfilter und dem zuschaltbaren Vorverstärker (realisiert mit einem Gali-74+ von Mini-Circuits) folgt dem Antenneneingang der erste Mischer. Dieser ist als sog. H-Mode-Mischer ausgeführt, als Schaltelement kommt ein schneller Video-Analogschalter (74LVCG3175 von NXP) zum Einsatz. Damit und mit den Signaltrafos (T2.5-6T-KK81+ von Mini-Circuits) wird der Mischer gut linear. Gemischt wird auf die 1. ZF von 86,85 MHz. Es folgt das Roofing-Filter, das aus zwei SAW-Filtern PX1002 von Murata besteht (die sind für die ZF von AMPS-Telefonen gedacht und werden sicher bald abgekündigt). Die SAW-Filter sind mit zwei Quadraturhybriden verschaltet, um den Mischer breitbandig mit 50 Ohm abzuschließen. Danach kommt ein Low-Noise-Amp (PSA4-5043+ von Mini-Circuits, Rauschfaktor ca. 0,7 dB bei der ZF) und dann ein AD603 als VGA. Der zweite Mischer ist ein AD831 Gilbertzellenmischer, der auf die zweite ZF von 10,7 MHz umsetzt. Die vier recht guten ZF-Filter von Krystaly Hradec Kralove (Bandbreiten siehe PDF) sind mit PIN-Dioden in den Signalweg schaltbar, und mit dem zweiten ZF-Verstärker (zweimal AD603) abgeschlossen. Der SSB- und AM-Synchrondemodulator ist, wie auch beim Vorgänger, um einen IQ-Demodulator aufgebaut. Verwendet wird ein AD607, von dem der der IQ-Mischer und der PLL-Quadraturoszillator zur Träger-Rückgewinnung bei AM-Betrieb in Verbindung mit einem AD8306 Begrenzerverstärker verwendet werden. Der AD8306 dient auch als Pegeldetektor für die AGC. Die Seitenbandselektivität des SSB-Demodulators leistet ein diskret aufgebautes Polyphasenfilter im Basisband (mit engtolerierten Widerständen und selektierten C0G-Kondensatoren). Die Umschaltung der Komponenten zwischen AM/USB/LSB-Betrieb erfolgt mit Analogschaltern bzw. PIN-Dioden, um zwischen dem BFO-Signal bei SSB-Betrieb und dem vom AD8306 begrenzten ZF-Signal bei AM-Betrieb zu wechseln. Der FM-Demodulator ist um einen SA605 von NXP aufgebaut. Bei FM-Betrieb wird zunächst auf die dritte ZF von 455 kHz umgesetzt, mit zwei Murata-Keramikfiltern gefiltert und dann mit dem Koinzidenzdemodulator des SA605 demoduliert. Außerdem enthält A1 die AGC, welche elektronisch zwischen "schnell", "langsam", "hängend" (schnelle Anstiegs- und langsame Abfallzeit) und "manuell" (auf der Frontplatte einstellbar) umschaltbar ist. Die AGC wirkt zur Optimierung des Rauschfaktors gestaffelt: zunächst wird in der ersten ZF die Verstärkung erhöht. Wenn in der ersten ZF der Regelbereich von 40dB ausgeschöpft ist, stehen in der zweiten ZF weitere 80 dB Regelbereich zur Verfügung. Schließlich erfolgt auf A1 die Verarbeitung der Audio-Signale (Verstärkung, Umschaltung), und es gibt zwei Leistungsverstärker für den Kopfhörer und den eingebauten Lautsprecher. A2 -- Control Board: Die Steuerung des Empfängers ist um einen mit 16 MHz getakteten ATmega64A aufgebaut, der die Frontplatte (Display, LEDs, Tastatur, Drehencoder) und ein Schieberegister/Latch steuert, an dem die Analogplatine A1 und der Preselector A4 hängen. Der Drehencoder ist ein sehr hochwertiger optischer Encoder mit 128 Stufen/Umdrehung von Bourns, der nicht gerade billig ist, aber mit dem sich das Gerät sehr schön abstimmen lässt. Ferner misst der ATmega mit dem internen ADC die RSSI- und Gain-Set-Spannung, und berechnet daraus den am Antenneneingang anstehenden Signalpegel in dBm. Die LO-Signale werden von einem Si5341 PLL-Chip erzeugt, der vom Mikrocontroller über I2C gesteuert wird. Er zeichnet sich durch sehr geringes Phasenrauschen aus; ein paar Messwerte und Spektren hierzu hatte ich letztes Jahr in Beitrag "Re: Simulation SRA-1" gepostet. Der PLL-Chip spielt dabei die Rolle des 1., 2. und 3. LO, und die des BFO. Das Signal des ersten LO ist ein LVDS-Signal, welches mit einem LVDS-Receiver auf A1 ausgewertet wird, alle anderen Signale werden über Leitungstreiber an A1 weitergereicht. Die Zeitbasis ist ein recht genauer TCXO mit 0,28 ppm Stabilität. Es gilt das in den zitierten Beiträgen gesagte bzgl. Layout und Entkopplung der verschiedenen Signale. A3 -- Front Panel: Die Frontplattenplatine mit Tastatur, LED-Display und entsprechenden Treibern. A4 -- Power Supply: Modul-Ringkerntrafos und linear geregeltes Netzteil mit Bandgap-Referenz, das insgesamt drei Spannungen zur Verfügung stellt: +5V digital, und +5V, und -5V analog. (Auf A2 werden lokal für den Si5341 noch 3,3V und 1,8V erzeugt.) Schutzschaltungen (Strombegrenzung, Crowbar für Überspannung, Temperaturüberwachung) sind ebenfalls vorhanden. A5 -- Preselector: Ein einfacher Preselector mit sechs Oktav-Bändern (siehe die Tabelle im Schaltplan für die Frequenzbereiche) in einem Alu-Druckgussgehäuse. Die einzelnen Filter werden automatisch über Relais in den Signalweg geschaltet. Außerdem lässt sich der Preselector überbrücken (Taste auf der Frontplatte). Die Filter sind mit guten Standard-SMD-Induktivitäten aufgebaut, von denen man bezüglich Linearität allerdings keine Wunder erwarten darf. Ein paar Messwerte finden sich, wie gesagt, im angehängten PDF. Den Intercept-Punkt 3. Ordnung (IP3) bezogen auf den Empfängereingang bei Zweitonmessung in 50 kHz Abstand habe ich mit größer 30 dBm ermittelt. Genau messen kann ich ihn ohne größeren Aufwand leider nicht, da es nicht so einfach ist, zwei Signalgeneratoren hinreichend intermodulationsfrei zu überlagern. Die Empfindlichkeit (z.B. AM bei 2,4 kHz Bandbreite ca. -110 dBm) ist gut, aber nicht überragend, was angesichts des passiven Mischers zu erwarten war. Deswegen hatte ich den Vorverstärker eingeplant. Leider war ich zu blöd, eines der Signalrelais richtig herum einzulöten und zerstörunsfrei wieder auszulöten, daher ist er erstmal stillgelegt. Außerdem hat der Gali-74+ ein paar Probleme damit, dass er Ausgangsseitig mit dem LO-Durchschlag konfrontiert wird. Da muss ich noch etwas experimentieren. Allerdings braucht man unter fast allen Umständen in einem solchen Empfänger keinen Vorverstärker. Absolut kritisch sind die Abschirmung und die Filterung von Steuersignalen und Betriebsspannungen, besonders bei dem kompakten Aufbau (alles auf einer Platine). Auch sind die Signaltrafos empfindlich gegen Einkopplungen. Die Platinen A1 und A2 sind beide vierlagig mit einer durchgehenden Massefläche. Ich habe lange gepuzzelt was die Anordnung der einzelnen Schaltungsteile auf A1 betrifft. Die innen teilweise unterteilten SMD-Schirmdosen (Hersteller: Laird Technologies) sind okay, aber mit einer aus dem Vollen gefrästen Aluminiumhaube nicht vergleichbar. Man bekommt daher einen leichten Durchschlag der ersten Oberwelle der zweiten ZF-Frequenz. Ursache ist der Begrenzer AD8306, wie man mit Nahfeldsonden leicht ermitteln kann. Ein oder zwei weitere leise Pfeifstellen fast im Rauschen gibt es außerdem noch, aber eigentlich bin ich für den Aufbau mit dem Ergebnis recht zufrieden. Fazit: Nicht perfekt, aber ein deutlicher Fortschritt gegenüber dem Vorgängermodell. Was man noch tun bzw. verbessern könnte: 1. Die AGC in der "Fast"-Stellung ist schön schnell, aber hart an der Grenze zur Instabilität, und manchmal auch leicht darüber. Man sollte den P-Anteil der Regelung (A1-R157) etwas verringern. 2. Den Vorverstärker, wie gesagt. 3. Software: Man könnte eine Kalibrierroutine hinzufügen und die RSSI-Anzeige frequenz- und pegelabhängig korrigieren, und die Kalibrierwerte im EEPROM ablegen. Allerdings programmiere ich nicht sonderlich gern. 4. Der quäkende Lautsprecher in der Frontplatte taugt nicht viel. Die Kompletten Designdaten (Schaltplänte, Platinenlayouts, Front-/Rückplatte, Firmware-Sourcen) hänge ich an. Die Schaltpläne und Platinen sind dieses Mal mit Kicad gemacht, nachdem ich mich von Eagle verabschiedet habe. Ich habe allerdings davon abgesehen, die Daten auf die Version 5 zu konvertieren, sondern sie für dieses Projekt in der Version 4.0.7 belassen. Die Korrekturen, die man auf der A2-Platine sehen kann, sind bereits in den angehängten Daten umgesetzt. Parallel zur Kopfhörerbuchse wurden außerdem noch 100 nF und weitere 10 nF parallel zum Anschlusspunkt auf der Platine hinzugefügt, um den Verstärker zu beruhigen und die Einkopplung von Störungen über das Kopfhörerkabel zu verhindern.
Angehängte Dateien:
-
Gesamt.JPG
140 KB -
Vorn.JPG
150 KB -
Hinten.JPG
110 KB -
Oben_offen.JPG
270 KB -
A1-Board_Abschirmung_offen.JPG
340 KB -
A2-Board_Abschirmung_offen.JPG
290 KB -
A3-Board.JPG
290 KB -
schraeg_oben.JPG
270 KB -
Netzteil.JPG
260 KB -
A3_Rueckseite.JPG
140 KB -
A5-Board.JPG
220 KB
Stellen Sie Ihr wunderschönes Gerät doch mal in einen der Radioforen, zum Beispiel https://www.radio-bastler.de/ vor. Ich denke dort werden Sie viele dankbare Nachbauer finden.
Wow Darauf warte ich seit Monaten! Willst du uns verraten wie viele Stunden in Planung+Bau ungefähr stecken? Vielen Dank LG
Da würd ich mich auch nicht trauen, nach dem Aufwand für dieses Projekt zu fragen... Zur Technik des Empfängers kann ich nichts sagen, es wurde erwähnt, das das Projekt mit KiCAD 4.0.7 erstellt wurde.Einen Teil der Platinen und des Schaltplanes habe ich mal in eine neuere Version von KiCAD 5.1.0 ( nightly ) geladen.Obs im Detail Probleme gibt, kann ich so nicht beurteilen. Beim Schaltplan ist es allerdings so, das die Benutzer-spezifische Layoutvorlage verloren geht und die Standardvorlage von KiCAD geladen wird. Das verwendete Seitenlayout wird also im Schaltplan nicht gespeichert, dies müßte bei einem Versionswechsel berücksichtigt werden. Bei den Versuchen gabs hier auf die schnelle keine Probleme mit dem automatischen umwandeln, beim Analog Board hats hald einige Zeit gedauert. Ich würde bei diesem Projekt wahrscheinlich einfach bei KiCAD 4.0.7 bleiben.
Laut Wiki Der Begriff leitet sich vom englischen Wort mark im Sinne von (Fortschritts-)Markierung ab. LG
Arno K. schrieb: > Willst du uns verraten wie viele Stunden in Planung+Bau ungefähr > stecken? Das weiß ich zum Glück nicht so genau, da ich keine Buchführung betreibe. Es waren schon der eine oder andere Abend. Wenn ich mich recht erinnere, habe ich vor ca. fünf Jahren angefangen, über die Geschichte nachzudenken. Diese Version zu bauen hat jetzt ca. 1,5 Jahre gedauert. Allerdings stand da das Grundkonzept schon. Dieter P. schrieb: > Bei den Versuchen gabs hier auf die schnelle keine Probleme mit dem > automatischen umwandeln, beim Analog Board hats hald einige Zeit > gedauert. Funktioniert hier auch, allerdings fehlen natürlich die V5-spezifischen Features, wie z.B. Via Stitching, für das man in V4 Footprints nehmen muss. qwertz schrieb: > Warum heißt fast alles von einer Kamera bis zum KW-Empfänger Mark? Wenn man anfängt, muss man als erstes dem Projektverzeichnis einen Namen geben. Das war das erstbeste, was mir eingefallen ist.
Schönes Projekt, gut ausgeführt! Was sind das für Abschirmgehäuse? Sind das Punkte oder Löcher auf den Deckeln?
ZF schrieb: > Was sind das für Abschirmgehäuse? Sind das Punkte oder Löcher auf den > Deckeln? Das sind sog. Board Level Shields von Laird Technologies. Die genauen Typenbezeichnungen von den Teilen findest Du im Schaltplan. Hier ist der Katalog von Laird zu den Teilen: https://pm.lairdtech.com/sites/default/files/2018-11/Board%20Level%20Shields%20Catalog%20Download.pdf Die Dinger gibt es auch einteilig, ohne Deckel. Dann kommt man allerdings nicht mehr an die Bauteile darunter. Die Punkte sind Kühlöffnungen. Es scheint nicht viel zu bringen, diese zu verschließen, aber wenn die Deckel offen sind, merkt man das durchaus.
Respekt! Und Danke für die Veröffentlichung. Zum Glück habe ich noch KiCAD 4 auf meinen PC. Werde mir die Schaltung mal genau ansehen. Ist für mich besonders interessant weil ich meinen großen KW-Empfänger mit uralter Technik aufgebaut habe. Deine moderne Schaltung ist ganz was anderes. Gruß Peter
Peter H. schrieb: > Ist für mich besonders interessant weil ich meinen großen > KW-Empfänger mit uralter Technik aufgebaut habe. Hier im Forum gäbe es dafür ein interessiertes Publikum, wenn Du ein paar Bilder und Schaltpläne zeigen magst. > Deine moderne Schaltung ist ganz was anderes. Na ja, modern wäre heute eher ein SDR. Das ist ein klassisches Konzept, nur mit Bauteilen der Gegenwart aufgebaut. > Zum Glück habe ich noch KiCAD 4 auf meinen PC. Werde mir die Schaltung > mal genau ansehen. Der Schaltplan ist auch als PDF angehängt.
Hallo Mario H Mein KW-Empfänger habe ich auf meiner Homepage beschrieben, inzwischen 10 Seiten. Ist fast alles aus gebrauchten Teilen aufgebaut, also keine Bauanleitung. Nur schade, das auf KW so wenig los ist. Zum Empfänger habe ich noch eine Magnetische Antenne aufs Dach gebaut wegen der vielen Störungen. In 1km Entfernung betreibt ein Bauer einen E-Zaun das ganze Jahr obwohl die Weide leer ist. Das Ergebnis: alle 1,1 Sekunden ein heftiger Knall im Empfänger. Meine Antenne hat das etwas behoben, leider nicht ganz. http://www.hcp-hofbauer.de/indexsranfang.htm Gruß Peter
Mario H. schrieb: > Na ja, modern wäre heute eher ein SDR. Das ist ein klassisches Konzept, > nur mit Bauteilen der Gegenwart aufgebaut. Zunächst einmal vielen Dank für die Präsentation dieses sehr sauber aufgebauten Empfängers! Ich habe das Blockschaltbild in der Tat schon daraufhin studiert, an welcher Stelle man z.B. einen ADC für ein "Semi-SDR" ankorken könnte. Es wäre schon interessant, einen direkten Vergleich zwischen den analogen Demodulatoren und einem in Software realisierten durchzuführen. Ggf. könnte man sich den Spaß erlauben, den Empfänger an der 10,7MHz- und 455kHz-ZF anzuzapfen und zu vergleichen. Sofern der jeweilige ADC bzw. dessen S/H-Stufe eine hinreichend hohe analoge Bandbreite besitzt, wäre auch eine Unterabstastung interessant.
Peter H. schrieb: > Mein KW-Empfänger habe ich auf meiner Homepage beschrieben, inzwischen > 10 Seiten. Das sieht wirklich beeindruckend aus. Ich bewundere Deine mechanischen Fähigkeiten. Der Trommelschalter mit der Rastmechanik ist ja ein richtiges Kunstwerk. Man sieht aus Deinen Beschreibungen auch, dass man ein Gerät von solchem Schrot und Korn viel weniger am grünen Tisch planen und entwickeln kann, als eins in moderner Halbleitertechnik. Deine anderen Projekte sehen übrigens nicht weniger gut aus. Andreas S. schrieb: > Es wäre schon interessant, einen direkten > Vergleich zwischen den analogen Demodulatoren und einem in Software > realisierten durchzuführen. Ggf. könnte man sich den Spaß erlauben, den > Empfänger an der 10,7MHz- und 455kHz-ZF anzuzapfen und zu vergleichen. > Sofern der jeweilige ADC bzw. dessen S/H-Stufe eine hinreichend hohe > analoge Bandbreite besitzt, wäre auch eine Unterabstastung interessant. Die 455 kHz-ZF wird man in dem Gerät dafür nicht anzapfen können, da die schon hinter dem Begrenzer liegt, also die Amplitudeninformation bereits verloren ist. Man kann natürlich auf der 10,7 MHz-ZF Unterabtastung machen, oder die zweite ZF niedriger als 10,7 MHz wählen. Allerdings frage ich mich, ob man heute nicht besser direkt hinter der Antenne abtastet, sofern man nicht besondere Anforderungen hat (z.B. Leistungsaufnahme). Wobei der PLL-LO und die Mischer in dem Gerät auch nicht gerade Energiesparwunder sind.
Mario H. schrieb: > Allerdings > frage ich mich, ob man heute nicht besser direkt hinter der Antenne > abtastet, sofern man nicht besondere Anforderungen hat (z.B. > Leistungsaufnahme). Wobei der PLL-LO und die Mischer in dem Gerät auch > nicht gerade Energiesparwunder sind. Ja, natürlich gibt es SDR, die so arbeiten, deren Großsignalfestigkeit aber ggf. zu wünschen lässt.
Krass! Kompliment, dass Gerät ist alleine schon mal optisch der Hammer! Sauber entwickeltes und dokumentiertes Gerät, findet man so selten. Du solltest darüber nachdenken, eine Kleinserie zu produzieren. Abnehmer werden da sein, ich würde dir definitiv auch ein Gerät abkaufen. Grüße, Thorsten
Peter H. schrieb: > Zum Empfänger habe ich noch eine Magnetische Antenne aufs Dach gebaut > wegen der vielen Störungen. Nach Vorversuchen habe ich genau diese Antenne nachgebaut, siehe angehängte Datei. Im Video, das sich am Ende dieses Betrags befindet Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2017)" ist meine Version der Antenne im Hintergrund in Aktion zu sehen.
Thorsten .. schrieb: > Du solltest darüber nachdenken, eine Kleinserie zu produzieren. Abnehmer > werden da sein, ich würde dir definitiv auch ein Gerät abkaufen. Danke für die Blumen, aber um daraus ein Produkt zu machen, fehlt noch einiges an Feinschliff; das eine oder andere habe ich im Ausgangspost ja schon angedeutet. Da kommt man als einzeln agierender Hobbyist, der das in der Freizeit zu bewerkstelligen hat, und der weder über eine formale Ausbildung in Elektronik noch über Industrieerfahrung verfügt, definitiv an Grenzen. Mal abgesehen davon, dass das wirtschaftlich nicht darstellbar sein dürfte. Rechne nur mal, was das mechanische Zeug kostet, wie Gehäuse, Frontplatten, Taster, Knöpfe, die teuren Drehencoder und Potis, etc. Und dann sind da noch ein paar recht teure Bauteile dabei. Das wird in der Qualität nie konkurrenzfähig sein. Ganz ehrlich: Entweder aus Spaß an der Freude selber bauen, oder 2500 Euro in die Hand nehmen und einen Rohde & Schwarz EK070, AEG-Telefunken E1800, o.ä., in gutem Zustand gebraucht kaufen. Da bekommt man für weniger Geld ein ähnlich aussehendes Gerät mit Drucktastern und roten LED-Anzeigen im Stil der 80er, das unterm Strich viel besser ist.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.