DCF träger empfangen

Naja wenn der RX was taugt würde ich als Kompromiß auch ne externe 
Speisung hinnehmen.

Basti schrieb:
> die Antenne kann ich ca 100m weit vom Haus aufstellen, also
> ziemlich Störungssicher.

Das ist schön, aber du wirst das gar nicht brauchen.
Bau dir einfach einen guten Oszillator mit einem 77,5kHz Quarz und 
gleiche ihn ab, indem du sein Signal und das DCF-Signal auf einem 
Oszilloskop im X-Y-Betrieb darstellst.
Selbst wenn das Funksignal kurzzeitig gestört ist, läuft der 
Quarzoszillator ja davon unbeirrt weiter und du kannst die Phasenlage 
jederzeit ansehen.

Je nach deinem Wohnort wird das DCF-Signal auch gar nicht so furchtbar 
stabil zu empfangen sein, da es während der Dämmerungs- und Abendstunden 
zu Interferenzen von Bodenwelle und Raumwelle kommt, mit  bösen Folgen 
für die Phasenlage.

> Ab etwa 1100 km überwiegt der Raumwellenanteil.
> Im Abstand von 600 km bis 1100 km vom Sender kann es gelegentlich
> bei gleichen Feldstärken von Boden- und Raumwelle zur Auslöschung
> des Signals kommen (Fading von 15 min Dauer und mehr).

Steht hier: https://de.wikipedia.org/wiki/DCF77

B e r n d W. schrieb:
>Das DCF77 Signal ist phasenmoduliert.

Habe ich auch schon beobachtet.
Vor vielen Jahren war das noch nicht so.
Die Frage ist nun, ob DCF77 überhaupt noch
als Frequenznormal zugebrauchen ist?
Vielleicht wenn man eine PLL-Schaltung aufbaut
die sehr sehr langsam ist.
Was für eine Information steckt denn eigentlich
in diese Phasenmodulation drinn?

Günter Lenz schrieb:

> B e r n d W. schrieb:
>>Das DCF77 Signal ist phasenmoduliert.
>
> Habe ich auch schon beobachtet.
> Vor vielen Jahren war das noch nicht so.

Stimmt. - Angeblich ist die Phasenmodulation seit 1983 aktiv.

> Die Frage ist nun, ob DCF77 überhaupt noch
> als Frequenznormal zugebrauchen ist?

Machst Du Witze? - Natürlich ist die Phasenmodulation so
gewählt, dass (im zeitlichen Mittel) keine Verfälschung
der Frequenz auftritt.
Es gibt PDFs von der PTB, in denen das genauer erklärt
wird; die PTB hat dazu Berechnungen und Untersuchungen
gemacht. Habe aber keinen Link zur Hand.

> Vielleicht wenn man eine PLL-Schaltung aufbaut
> die sehr sehr langsam ist.

Naja. - Mein Langzeitgedächtnis behauptet, dass zur Phasen-
modulation eine Pseudozufallsfolge mit gerader Länge (die
allwissende Müllhalde sagt: 512bit) verwendet wird.
Deswegen gleichen sich die - durch die Modulation verursachen -
Phasenfehler innerhalb einer Sekunde aus, weil in der Folge
genausoviele 0-Bits wie 1-Bits auftreten, so dass die Phase
genausooft vorwärts wie rückwärts verschoben wird.

Eine PLL für DCF77 wird sowieso eine Zeitkonstante haben, die
WESENTLICH größer als eine Sekunde ist. Daher ist die Phasen-
modulation egal.

> Was für eine Information steckt denn eigentlich
> in diese Phasenmodulation drinn?

Soviel ich weiss die normale Zeitinformation, die auch in den
kurzen bzw. langen Sekunden-Pausen steckt - also Datum, Uhrzeit,
Sommerzeit ja/nein, Schaltsekunde usw.

B e r n d W. schrieb:
> Das DCF77 Signal ist phasenmoduliert.

Ja, es ist mit einer einfachen PRN-Sequenz geringfügig verrauscht, aber 
das stört kaum, da man den Träger viele Minuten und Stunden lang 
beobachten muss um Frequenz bzw. Phasenunterschiede  festzustellen, die 
den Aufwand rechtfertigen.
Außerdem wird die Phasenmodulation nur während der Sekundenmarken 
hinzugefügt.

Wenn man solch niedrige Frequenzen lediglich mit der Genauigkeit von 1 
Hz vermessen will, kann man besser eine 3 Euro Armbanduhr vom Flohmarkt 
als Frequenznormal nehmen.



Günter Lenz schrieb:
> Die Frage ist nun, ob DCF77 überhaupt noch
> als Frequenznormal zugebrauchen ist?

Doch, gewiss.
Man hat die Phasenmodulation hinzugefügt um den Beginn der 
Sekundenmarken genauer zu signalisieren, als es mit der Trägerabsenkung 
allein möglich war.

Possetitjel schrieb:
>> Was für eine Information steckt denn eigentlich
>> in diese Phasenmodulation drinn?
>
> Soviel ich weiss die normale Zeitinformation, die auch in den
> kurzen bzw. langen Sekunden-Pausen steckt - also Datum, Uhrzeit,
> Sommerzeit ja/nein, Schaltsekunde usw.

Nein, das ist wirklich nur Rauschen.
Immer die gleiche Sequenz. IIRC um +/- 12,5° gegenüber dem unmodulierten 
Träger.

lrep schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>>> Was für eine Information steckt denn eigentlich
>>> in diese Phasenmodulation drinn?
>>
>> Soviel ich weiss die normale Zeitinformation, die auch in den
>> kurzen bzw. langen Sekunden-Pausen steckt - also Datum, Uhrzeit,
>> Sommerzeit ja/nein, Schaltsekunde usw.
>
> Nein, das ist wirklich nur Rauschen.

Ich verstehe die Aussage der PTB anders.
Einfach mal nach "dcf77.pdf" gurgeln und ab Seite 9 im PDF
nachlesen.

> Immer die gleiche Sequenz.

Ja - aber einmal direkt (binär 0) und einmal invertiert (binär 1).

Günter Lenz schrieb:
> Was für eine Information steckt denn eigentlich
> in diese Phasenmodulation drinn?

In den ersten 14 Sekunden ist Gefahrenmeldungen des Bundes und das 
Funkwetter
http://www.ptb.de/de/aktuelles/archiv/presseinfos/pi2006/pitext/pi061212.htm

@Ralph:

Danke! Ich werd die Schaltung mal nachbauen - bei dem Umfang denke ich 
das ich besser gleich ne Platine anfertigen ;-)

Habe mir auch deine anderen Unterlagen mal runtergeladen  - Obwohl mein 
langfristiger Plan ist einen Quarzofen  per Controller mit dem DCF 
signal nachzugleichen... (Zähler, soll/ist -> D/A wandler -> OCXO etc)

Der DAC sollte kein Problem darstellen...

Hatte es vor so umzusetzten, wie dieser OM 
http://www.dl4jal.eu/fnormal/fnormal.html

genauer wird mans wohl ohne referenzquelle oder geeichtem messgerät "mit 
hausmitteln" kaum hinbekommen.

der erzeugte Takt soll dann gleich für einen DIY Zähler genutzt 
werden...

Hab schon bei Morion angefragt... 180€ für den MV89a NEU sind ganz ok..

Possetitjel schrieb:
>> Nein, das ist wirklich nur Rauschen.
>
> Ich verstehe die Aussage der PTB anders.
> Einfach mal nach "dcf77.pdf" gurgeln und ab Seite 9 im PDF
> nachlesen.

Da hast du wohl Recht. Zwar überträgt die Phasenmodulation auch nichts 
Neues im Vergleich zur AM, aber dieses Detail mit der invertierten 
Sequenz war mir bisher unbekannt.

Das wird auch daran liegen, daß die PTB aus mir unbekannten Gründen mit 
Details der Modulation in der Vergangenheit sehr zurückhaltend war.
Allenfalls im Abstand von etlichen Jahren erschienen gelegentlich 
Artikel, in denen dem gemeinen Volk ein paar Bröckchen der behördlichen 
Weisheit kredenzt wurden.
Ich traue es der PTB zu, dass sie auch jetzt noch Details verheimlicht.

Mal ne ganz dämliche frage. Ist der Träger Phasenmoduliert oder die 
Nutzinformation?

Hi, lrep,

> Das wird auch daran liegen, daß die PTB aus mir unbekannten Gründen mit
> Details der Modulation in der Vergangenheit sehr zurückhaltend war.

Da hast Du wohl was übersehen.
Ich hatte nach dem Autor gesucht und dessen Diplomarbeit gefunden (oder 
Promotion?). Sogar den Schieberegister-Zähler hatte er skizziert, 
tauglich zum Nachbau. (Ich interessiere mich für den Algorithmus für ein 
GAL).

> Ich traue es der PTB zu, dass sie auch jetzt noch Details verheimlicht.
Das darf sie gar nicht, weil sie ihr Geld vom Steuerzahler bekommt.

Ciao
Wolfgang Horn

Wolfgang Horn schrieb:
> Ich hatte nach dem Autor gesucht und dessen Diplomarbeit gefunden (oder
> Promotion?)

Wann und wie oft?
Ab 1983 täglich, in den Frühzeiten des www, oder erst vor ein paar 
Tagen?

Hi, lrep,

>> Ich hatte nach dem Autor gesucht und dessen Diplomarbeit gefunden (oder
>> Promotion?)
>
> Wann und wie oft?
> Ab 1983 täglich, in den Frühzeiten des www, oder erst vor ein paar
> Tagen?

Einmal hatte mir gereicht. "Hetzel" hieß er, erinnere ich mich schwach, 
und fand sich danna auch als Autor anderer Publikationen der PTB zu 
DCF77.

Ciao
Wolfgang Horn

Ist der Witz nicht, das der Träger mit der CS2 in Phase ist? Wieso 
moduliert man denn dann den Träger?

Habe ich das Richtig verstanden, das die Modulation sich im Mittel 
aufhebt?? Also wenn ich zB einen Abgleich eines Zählers anhand des 
Trägers vornehme, nach 10 sekunden die PM keinen Einfluss mehr hat?

155km luftlinie ist an sich ganz prima... Sollte also kein problem 
darstellen.

Werd ma mit der antenne anfangen..

Basti schrieb:

> Ist der Witz nicht, das der Träger mit der CS2 in Phase ist?

Im zeitlichen Mittel ist das so, ja.

> Wieso moduliert man denn dann den Träger?

Man wollte für die Verbreitung der amtlichen Zeit eine genauere
Erkennung des Sekundenbeginnes erreichen. Mit der klassischen
Trägerabsenkung sind da aber Grenzen erreicht; deswegen ist man
auf Korrelationstechniken umgeschwenkt.
Für reinen Normalfrequenz-Empfang hat das alles aber keinen
nennenswerten Einfluss.

> Habe ich das Richtig verstanden, das die Modulation sich im
> Mittel aufhebt??

Ja natürlich.
Die neue, zusätzliche Modulation musste abwärtskompatibel zu den
alten Empfängern bleiben. Der Phasenhub für Null-Bits und für
Eins-Bits ist gleich groß (hat aber entgegengesetztes Vorzeichen),
und die Folge enthält gleichviele Nullen wie Einsen. Also bleibt,
wie Bernd schon richtig feststellte, die Zahl der Trägerschwingungen
je Sekunde konstant.

Christoph Kessler (db1uq) schrieb:

> Man könnte statt des 77,5kHz-Filters auch hochmischen, auf
> einer üblicheren Filterfrequenz bandbegrenzen und wieder
> mit demselben Oszillator heruntermischen.

Alternativ dazu kann man auch in den NF-Bereich runtermischen
und dort weiterverarbeiten. Ich glaube, der Empfänger von
Norbert Graubner funktioniert so.

Ralph Berres schrieb:
>
> Ja aber der Localoszillator, mit dem man runter mischt, geht voll in die
> Stabilität mit ein.

Wenn Du nach dem Homodyn-Prinzip denselben LO benutzt, um das Signal von 
77.5 kHz auf die ZF hoch- und nach dem Filter wieder zurück zu mischen, 
dann bewirkt das Phasenrauschen des LO nur noch an der 
Gruppenlaufzeitverzerrung des Filters eine Schwankung von Amplitude und 
Phase.

Ciao
Der Besserwisser vopm Dienst: Wolfgang Horn

Ralph Berres schrieb:

>> Wenn aber der Prozessortakt und der Lo aus den stabilen
>> 10MHz abgeleitet wird?
>
> Der ist aber zunächst mal nicht stabil und immer unstabiler
> als das dcf Signal selbst.

Naja, ich würde daraus keine Glaubenskrieg machen wollen.

Zum einen unterliegt das Funksignal auch Laufzeitfluktuationen,
je größer die Entfernung, desto stärker.
Zum zweiten sind 10MHz vielfach besser weiterzuverarbeiten
als 77500Hz.
Und zum dritten sind Filterquarze für 77500Hz auch nicht
gerade trivial zu beschaffen, wie Du ja selbst schreibst.

B e r n d W. schrieb:

> Geht der nicht?
> 
http://www.conrad.de/ce/de/product/168432/Quarz-fuer-allgemeine-Anwendungen-TC-26-Frequenz-775-kHz-Bauform-TC-26-x-H-31-mm-x-83-mm

Na, jetzt bin ich ja platt. Und das ausgerechnet beim Conrad...

Hi Ralph,
ich interessiere mich sehr dafür warum diese Abweichung so sein muss? 
gibt es da ne berechnungsgrundlage? Ich hatte nämlich immer gedacht das 
Quarze, wenn sie durch eine Wechselspannung zum Schwingen angeregt 
würden auf der sollfrequenz schwingen - also das der filter quasi die 
wie ein Parallelschwingkreis wirkt.

Wo hattest du die Quarze bestellt?

Basti schrieb:
> ich interessiere mich sehr dafür warum diese Abweichung so sein muss?
> gibt es da ne berechnungsgrundlage?

Moin,

ich bin zwar nicht Ralph aber empfehle Dir dazu das PDf von Horst, 
DJ6EV, mit dem Titel "Klassische und moderne Quarzfilter - Eine kleine 
Einführung mit Praxisbeispielen". Zu bekommen hier 
http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/quarzfilter-horst-dj6ev

Nach viel Zustimmung nun doch ein Einspruch, Ralph,

> Der TE möchte allerdings nicht die codierte Zeitinformation nutzen,
> sondern den Träger als Referenzfrequenz.
> Da sind größere Bandbreiten eher kontraproduktiv.

Bei perfekten Filtern mag das stimmen. (Ich stimme eher zu, vermute 
aber, dss Streben nach Perfektion endet, wo die Abnahme der Bandbreite 
die Gruppenlaufzeitverzerrung wachsen lässt.)

Je schmalbandiger das Filter,desto ungewisser die Phase des Trägers, 
weil
a) Die Gruppenlaufzeitverzerrung des Filters über die AM die Trägerphase 
verschiebt.
b) Dessen Temperaturempfindlichkeit dasselbe macht.

Die bestmögliche Lösung sehe ich in der PSK-Modulation des Herrn Hetzel:
1. Eher die volle Bandbreite des modulierten Trägers nutzen.
2. Mit Filtern mit geringen Gruppenlaufzeitverzerrungen den Träger 
heraus filtern.
3. Die Referenzfrequenz mit einer PLL erzeugen, die über die 
PSK-Modulation nachgesteuert wird.

Allerdings:
a) Kenne ich kein handelsübliches Produkt, dessen Hersteller diesen 
Aufwand für notwendig hielt.
b) Meine eigenen Pläne sehen einen OVCXO vor, der in ruhigen 
Nachtstunden nachgesteuert wird. Mir reicht das.
c) Würde ich mehr brauchen, zöge ich lieber einen Rubidium-Oszillator 
nach, als einen PSK-Demodulatur für eine PLL zu bauen und zu testen.


Ciao
Wolfgang

Hi, Ralph,

> Wolfgang Horn schrieb:
>> Bei perfekten Filtern mag das stimmen. (Ich stimme eher zu, vermute
>> aber, dss Streben nach Perfektion endet, wo die Abnahme der Bandbreite
>> die Gruppenlaufzeitverzerrung wachsen lässt.)
>
> Die Gruppenlaufzeit als solches wird mit kleinere Bandbreite größer,
> aber noch nicht die Gruppenlaufzeitverzerrungen. Diese hängt von der
> Filterform ab. Bei 10Hz Bandbreite ( wie in meinem Falle ) dürfte das
> aber noch eine untergeordnete Rolle spielen.  Zumal bei den
> Regelzeitkonstanten.
"10 Hz Bandbreite" - die PSK-Modulation erzeugt wesentlich mehr. Was 
geschieht mit der Phase, wenn das Filger das "mehr" abschneidet?
>

> In Filtermitte ist die Phasenänderung zunächst mal Null ( wenn man von
> der Laufzeit des Filters absieht ).
Per Definitionem, weil da der Referenzpunkt ist.
Aber wie genau trifft die Mitte des Filters in seiner Schaltung den 
Träger?
In einem meiner ersten DCF-Rx habe ich deshalb ein Bandfilter für die 
entscheidende Selektion benutzt.

>
> Die Temperaturempfindlichkeit dürfte bei einen Quarzfilter beherrschbar
> bleiben.
>
> Da aber sowieso die Regelzeitkonstante der PLL mehrere Stunden lang sein
> muss, um auf eine Stabilität von 10exp-9 zu erreichen, dürften sich
> solche Effekte schnell raus integrieren.
>
Die Beherrschbarkeit hängt von der Spezifikation ab - welche Genauigkeit 
letztlich gewünscht ist.
Ich gehe von einer Genauigkeit aus, die besser ist als die täglichen 
Ausbreitungsschwankungen infolge der Sonneneinstrahlung auf die 
Ionosphäre.
Dafür darf der eigene Frequenzstandard nur einmal täglich nachgesteuert 
werden, eben in einer ruhigen, nächtlichen Periode. Dafür muss die 
Zeikonstante lang genug sein. Ein DCF-Rx mit einer Zeitkonstante >24h 
steht noch auf meiner Agenda.

Ich war beeindruckt von einer Schaltung, die ein Kalibriersignal in die 
Antenne einspeiste. Ob das übertriebene Vorsicht war, ein Mittel zur 
Abkürzung des Testaufwandes, über den Zweck war keine Information 
gegeben.

> Dieses mit einer rein analogen Regelschleife ala CD4046 zu erreichen
Keine Frage, eine nächtliche Nachregelung ist mit einem Prozessor 
deutlich besser zu machen als mit einem analogen Loop-Filter.

> genauso abwegig wie eine noch bessere Stabilität in Verbindung mit einem
> Quarzofen zu erreichen.
Huh? Wann immer mein 10 MHz-Oszillator wärmebedingt wegläuft, muss er 
über DCF nachgezogen werden. Je kleiner die temperaturbedingten 
Schwankungen ReferenzAngen
>
> Wolfgang Horn schrieb:
>> 1. Eher die volle Bandbreite des modulierten Trägers nutzen.
>> 2. Mit Filtern mit geringen Gruppenlaufzeitverzerrungen den Träger
>> heraus filtern.
>
> Was ich mir heute schon mal überlegt hatte, das gesamte Signal mehrmals
> zu quadrieren, um so die Modulation los zu werden.
Ich vermute, billiger ist die Beschränkung auf die Zeit von 0,1 bis 0,2 
s jeder ungeraden Sekunde, denn die PSK setzt erst nach 0,2 s ein.
Für diejenigen, die Hetzels Arbeit nicht haben, ist sie angehängt.


> Übrigens die Fa Rohde&Schwarz ... führend auf dem Gebiet DCF77 Normal.
Ja, XSD und XKE... nur noch für Romantiker und Sentimentale ...
Hier fand ich noch Unterlagen über den Rx: 
http://bama.edebris.com/manuals/rohdeschwarz/xke2rx/

Ciao
Wolfgang Horn