mikrocontroller.net

Forum: HF, Funk und Felder Hilfe bei Ringmischer entwerfen/bauen


Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo miteinander

Ich habe ein kleines Problem, bei dem ich leider keine Ahnung habe, wie 
ich es lösen kann und wo ich die entsprechenden Informationen 
herbekomme:

Ich möchte einen Ringmischer bauen, welcher mir aus 60MHz und 59.9MHz 
die Differenz heraus gibt. Das ich diese mit einem (wahrscheinlich 
aktiven höherer Ortnung) Tiefpass-Filter heraus bekomme ist mir klar. 
Ebenso, wie ich das Filter dimensionieren muss.
Nur der Mischer ist für mich absolutes Neuland.
Welche Ferrite kann ich da nehmen und wo kaufen? Auf was muss ich 
schauen? Muss ich eine Dämpfung mit Verstärker kompensieren...

Bis jetzt bekannte Daten:
- Eingangssignal ist 60 resp. 59,9MHz, Uss 5V, Offset von 2.5V
- Das Differenzsignal geht einmal über einen Phasenschieber (by the way, 
wie kann man den variabl entwerfen?) und dann auf ein Oszi, das andere 
Signal geht direkt auf das Oszi (Es soll die Phasenlage dargestellt 
werden).

Besten Dank für die Hilfe
MFG
Patrick

Autor: Mikrowilli (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Patrick,

Ringmischer kauft man heutzutage üblicherweise als fertiges Bauteil z.B. 
von MiniCircuits; es gibt diverse Typen für fast alle denkbaren 
Frequenzbereiche und Anwendungsfälle. Wenn man überhaupt nichts 
passendes im Angebot findet oder aus einem anderen Grund auf Selbstbau 
festgenagelt ist, kann man für die Übertrager Ferritringkerne oder 
Doppellochkerne von Amidon verwenden - die gibt es sogar bei Reichelt. 
Für 60 MHz käme das Material -61 in Frage. Als Dioden kann man im 
einfachsten Fall 1N4148 verwenden, eleganter sind Schottkydioden. Die 
Mischdämpfung beträgt normalerweise rund 6dB.

Am Ausgang des Mischers erscheinen bei idealisierter Betrachtung Summen- 
und Differenzfrequenz der beiden Eingangssignale, in Deinem Fall also 
119,9MHz und 100kHz. Ein simpler passiver Tiefpaß reicht bei derart 
großem Frequenzabstand aus, um die unerwünschte Summe zu unterdrücken 
und die Differenz durchzulassen. Der Gleichspannungsanteil trägt nichts 
zum Mischprozess bei und wird am besten mittels Koppelkondensator von 
den Übertragerwicklungen ferngehalten.

Ach ja: Phasenschieber gibt es glaube ich auch bei MiniCircuits...

Autor: B e r n d W. (smiley46)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Patrick

Falls Du die Mischer wirklich selber bauen willst, machs wie Mikrowilli 
schon schrieb. Nimm einen BN61-2402 Doppellochkern, gibts bei R. für 51 
Cent., bei einem AL-Wert von 150 benötigt es nur 3 Windungen durch beide 
Löcher. Jede Wicklung hat dann 1.35µH. Erst nimmst Du 3 
Kupferlack-Drähte ca. 20 cm lang und drillst sie zusammen. Dann wickelst 
Du damit die 3 Windungen durch beide Löcher des Kerns. Als Diode würde 
ich die 1N4148 nehmen, denn diese kommt später in die Sättigung als 
Schottkys und kann deshalb höhere Spannungen mischen bevor Sättigung 
eintritt. Die Oszillatorspannung sollte ca. 1-1.2 Volt Spitze betragen 
und die Signalspannung max. 400-500 mV Spitze. Es gibt nichts 
Unsauberes/Unstabiles, mit einem simplen Tiefpass schrumpfen alle 
unerwünschten Signale auf wenige mV und sind damit auf dem Oszi nicht 
mehr zu sehen. Die Mischer haben eine Dämpfung von 6 db, da kommt bei 
100kHz immer noch die Hälfte des Eingangssignals raus.

Im angehängten Beispiel gibt es ein Koaxkabel mit 5.25 Meter Länge, 
welches das 2. Signal um genau eine Schwingung verzögert. Deshalb sind 
beide Signale praktisch phasengleich.

Gruß, Bernd

Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

Erstmals danke für die Antwort.

Mikrowilli schrieb:
> Ringmischer kauft man heutzutage üblicherweise als fertiges Bauteil z.B.

Ähm, wo könnte ich ausser bei MiniCircuits solche fertigen Elemente 
kaufen? Und welche Angaben sind hier wichtig?

MuniCom hat ebenfalls Mischer im Sortiment, nur werden dort LO, RF und 
IF von mir aus gesehen im zu hohen Bereich angeboten.
LO müsste bei mir ja "nur" 59,9MHz, RF bei 60MHz und IF bei 100kHz sein.
oder gehen da auch höhere Angaben?

Besten Dank für die Antwort.

MFG
Patrick

Autor: EMU (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Patrick B. schrieb:
> Ähm, wo könnte ich ausser bei MiniCircuits solche fertigen Elemente
> kaufen? Und welche Angaben sind hier wichtig?

z.B. hier:
Funkamateur: im online-shop

Es sollten SBL-1, SRA-1 , Tuf-1 (alle so um 10€) für Deine Fragestellung 
gehen
Datenblätter musst Du schon mal selbst flöhen.
Bei mini-circuits gibt es eine App-Note wie man Mischer richtig 
aussucht.
GIDF

EMU

Autor: Josef Huber (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
das Schlagwort für unbekümmerten Kurzwellenmischer ist der IE-500 und 
deren Derivate, u.A. zu bekommen bei Helpert oder Amidon oder 
Funkamateur. Ringmischer dieser Art haben aber einen Mischverlust/ 
Einführdämpfung von ca. 6db, dh. hinten raus nur die hälfte an Spannung. 
Als Zweites ist zu beachten, dass nur der HF-Eingang linear am Ausgang 
gemischt entsteht. Der Oszillator-Eingang des Mischers ist begrenzt und 
wird üblicherweise übersteuert , macht aber in diesen Fall nichts aus. 
Angepasst müssen Ihre Signale (mit Widerständen) auf 50 Ohm sein. Sie 
werden dann auch merken, daß das Mischprodukt in Phase 90° gedreht ist. 
Macht aber auch nichts. Wenn Sie gar nicht weiter kommen könnre ich 
Ihnen vieleicht mit einem Mischer aushelfen.

Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, besten Dank für die tolle Beratung.

Jetzt habe ich das Ganze etwas auf Papier gebracht mit dem SBL-1.
Zum Projekt noch folgendes:
Es soll ein Physik-Versuchsaufbau werden, damit die Lichtgeschwindigkeit 
anhand der Phasenverschiebung in diversen Materialien bestimmt wird.
Dazu eine Laserdiode, welche über AC (Vss 4V, V offset 2.5V) mit 60MHz 
angesteuert wird. Das Lichtsignal wird dann von der Photodiode 
ausgewertet (sollte ebenfalls wieder ein Sinus sein), und so verstärkt, 
damit der Mischer gut läuft.
Die LO-Frequenz kommt direkt vom Frequenzgenerator mit 2.5V Offset, 
59.9MHz und Vss 1-1.2V.

Hier im Anhang noch beide Schemas, damit ihr noch eure Kommentare 
abgeben könnt.

Die Verstärker V1 und V4 sollten die Pegelanpassungen machen.
Die Tiefpässe R6/C4 und R12/C9 haben eine Grenzfrequenz von ~106kHz, 
womit ich die Differenzfrequenz auch hätte.

Jetzt ist bei mir eigentlich nur noch die Impedanz-Anpassung für den 
Mischer und eventuel nötige kapazitive entkopplung unklahr. Wie und wo 
müsste ich diese hinzufügen?

Besten Dank
Ich wünsche euch noch einen schönen Abend
Patrick

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Patrik

Du must noch dafür sorgen das die Ringmischer an jeden Port 50 Ohm 
sehen, sonst enstehen ganz unangenehme Intermodulationsprodukte.

Die ZF Ports reicht es wohl mit 50 Ohm gegen Masse abzuschliesen.

Leider kenne ich die Ausgangswiderstände der Quellen an den linken 
Buchsen nicht. Aber du must auf jeden Fall dafür sorgen , das die obere 
50 Ohm Impedanz hat, und die untere 25 Ohm Impedanz hat, da die beiden 
Ringmischer dort parallel geschaltet ist , was für sich schon eine 
unglückliche Lösung ist. Besser wäre es gewesen wenn jedem Ringmischer 
ein 10dB Dämpfungsglied zur gegenseitige Entkopplung und zur 
Terminierung vorgeschaltet gewesen wäre. Der untere Ringmischer müsste 
am rechten Port ein 50 Ohm in Reihe geschaltet werden, da der treibende 
OPV fast 0 Ohm Innenwiderstand hat.

Ralph Berres

Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

Die BNC-Buchsen haben ja eigentlich schon 50 Ohm Impedanz, reicht das 
nicht?

Ralph Berres schrieb:
> Die ZF Ports reicht es wohl mit 50 Ohm gegen Masse abzuschliesen.

Dass heisst, bei U1 und U2 an Pin 6 einen Widerstand gegen Masse?

Die linken Quellen sind Funktionsgeneratoren (50 oder 600 Ohm 
umschaltbar, glaube ich).

Ralph Berres schrieb:
> ...da die beiden
> Ringmischer dort parallel geschaltet ist , was für sich schon eine
> unglückliche Lösung ist.

Also, ich habe noch an jedem Ein- und Ausgang ein 1nf Koppelkondensator 
in Reihe hinzugefügt, damit der DC-Anteil keinen Einfluss bekommt.
Oder müsste ich es so lösen?
Buchse->C1(1nF)->R1(50Ohm)->Mischer1->GND
Buchse->C2(1nF)->R2(50Ohm)->Mischer2->GND

Wie sieht es dann mit den Leiterbahnen aus? Haben die bei 25mil keinen 
oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Impedanz?

Besten Dank
Patrick

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 1nF Kondensatoren zur Gleichspannungstrennung sind schon mal nicht 
schlecht. Du must einfach mal vom Mischer aus gesehen dir die umgebene 
Schaltung betrachten. Der Mischer will an jedem Port 50 Ohm reell sehen, 
und zwaran alle Ports  für alle Frequenzen die am Mischer vorkommen 
können.

Ein beliebtes Mittel um eine Zwangsanpassung zu erzielen sind entweder 
Diplexer ( nicht ganz einfach zu berechnen ) Zirkulatoren oder ganz 
einfach Dämpfungsglieder von bis zu 10db. Der Funktionsgenerator hat 
normalerweise 50 Ohm Impedanz, das würde passen. Aber du kannst keine 2 
Mischer an die 50 Ohm anschliesen. 1. Würde jeder Mischer die 50Ohm 
parallel zu den 50 Ohm des 2ten Mischers sehen und umgekehrt, und 
zweitens würde der Generator keine 50 Ohm mehr sehen. Du müsstest also 
an der Stelle einen Kombiner einsetzen bestehend aus 3 in Stern 
geschaltete
16 2/3 Ohm Widerstände. Es werden an der Stelle auch 18 Ohm gehen.
Damit wird erreicht, das jeder Ringmischer als auch der Generator 50 Ohm 
sieht.

Ich kann in deiner Zeichnung die Pins nicht lesen.

Ralph Berres

Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, ich habe nun einmal versucht alles anzupassen. Obwohl ich mir nicht 
ganz sicher bin, ob ich das mit dem Stern-System richtig verstanden 
habe.
Generell bin ich mir noch nicht ganz sicher, wie die Reihenfolge für die 
Koppelkondensatoren und die Impedanz-Anpassungswiderstände sein soll, 
desshalb ist R16 noch nebenan platziert.


Ralph Berres schrieb:
> Ich kann in deiner Zeichnung die Pins nicht lesen.

Du musst das PDF normal öffnen, nicht Vorschau benützen (einfach auf 
.pdf klicken).

Besten Dank für die Beratung.

MFG
Patrick

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Pin 6 der Ringmischer geht direkt an Masse.
Pin 3 und 4 ein 50 Ohm gegen Masse.
Den R 4 läst du weg.

Den unteren Zweig kann ich nicht nachvollziehen. Was bewirken die beiden
OPV? Ist das richig das der Ausgang des OPV V5 an den Ringmischer Pin1 
geht? Dann müste da ein 50 Ohm in Reihe, da der OPV gegen 0 Ohm 
Ausgangswiderstand hat. Aber was bewirkt dieser OPV? Ich kann da nur 
Gleichspannung entdecken. Wo kommt dort eine Wchselspannung her?

Ralph

Autor: HF-fan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

falls der Generator an X1 50 Ohm hat, so sieht der RF-Eingang von U1 100 
Ohm.
Dann müsste der Widerstand R4 entfallen (0 Ohm), dann sieht der 
RF-Eingang seine 50 Ohm.

Viel Erfolg

Autor: Patrick B. (p51d)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Ok, die entsperchenden Änderungen habe ich vorgenommen:
-Pin 6 der Ringmischer geht direkt an Masse
-Pin 3 und 4 zusammen haben 50 Ohm  parallel gegen Masse
-R4 entfernt
-An U2 RF_in einen 50 Ohm Widerstand in serie zu einem Kondensator und 
dem Ausgang des OpAmp V5


Ralph Berres schrieb:
> Den unteren Zweig kann ich nicht nachvollziehen. Was bewirken die beiden
> OPV?

Das ist das Signal der Laserdiode: 60MHz gehen im im oberen Teil auf 
einen analogen Diodentreiber. Das Laser-Signal kommt dann über die 
Photodiode wieder phasenverschoben (aufgrund der Laufzeit des Lichts) 
zurück, geht über den Transimpedanzwandler und wird für den Mischer 
angepasst.

Sollte ich hier noch ein Bandpass einbauen, damit das 
635nm-Dioden-Signal nicht gestört wird?

MFG
Patrick

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da du offensichtlich nicht eine Gleichspannung auswerten willst, sondern 
eine HF Spannung mit welcher die Laserdiode moduliert ist, würde ich 
drüber nachdenken, bei welchen Operationsverstärker eine reine 
Wechselspannungsverstärkung ausreichen würde und diese dann nur 
wechselspannungsmäsig koppeln. Du könntest dir eventuell eine Menge 
Gleichspannungsdriftprobleme ersparen und womöglich einige 
Abgleichpunkte.

Ralph Berres

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.