Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Notch-Filter und Sinusgenerator für 3,3 kHz, stabil. (Pilotton)


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von Hochfrequenz (Gast)


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Hallo,
in ein bestehendes Funknetz von 2 analogen Funkgeräten soll ein 3tes 
integriert werden. Die NF-Ausgabe soll nur erfolgen, wenn dem NF-Signal 
ein 3,3kHz Signal aufgeprägt wurde. Damit wird verhindert, dass durch 
Überreichweiten von anderen Funknetzen die Rauschsperre ungewollt 
öffnet. Sogenanntes Pilottonverfahren. Das empfangende Funkgerät muss 
natürlich auch in der Lage sein, dass aufgeprägte 3,3kHz Signal steil 
auszufiltern.

Sinn meiner Frage ist, einen Tip zu bekommen, wer so etwas schon mal auf 
einer homeoage (meist eines Anateurfunkers) gesehen hat. Gerne würde ich 
auf eine Lösung mit Referenzquarz gehen. Hier fehlt mir aber beim 
aktiven Filter mit OP-Amps der Ansatz. Nur mit R und C ist es wegen 
Temperatur und Spannungsdrift zu ungenau, oder?

Die beiden vorhandenen Fug haben von AEG professionelle Filter.


Grüße
Marco
aus Diez an der Lahn

von ?!? (Gast)


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Hochfrequenz schrieb:
> Die NF-Ausgabe soll nur erfolgen, wenn dem NF-Signal
> ein 3,3kHz Signal aufgeprägt wurde.

Genau diese Aufgabe wird normalerweise mit Hilfe von CTCSS gemacht. 
Diese Frequenzen sind aber nicht im hörbaren Bereich, sondern liegen 
unter dem NF-Band. Warum willst du eine Frequenz im NF-Bereich einfügen, 
die du dann auf Empfängerseite wieder durch ein Notchfilter entfernen 
mußt? Außerdem verlierst du durch das Notchfilter auch ein Stück 
Bandbreite im NF-Bereich.
Vielleicht hilft das ja als Denkanstoß weiter.

https://de.wikipedia.org/wiki/CTCSS

von Hochfrequenz (Gast)


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CtCSS ist bekannt. An dem bestehenden soll nichts geändert werden! Mein 
Ziel ist es, in Sachen ansloge und aktive Filter das noch geringe 
theoretisches Wissen zu verbessern und in ein funktionierende Schaltung 
umzusetzen.

Das heisst auch, dieses Filter zu wobbeln. Das ist jedoch der 2te 
Schritt.

Kurz: Es soll bei den 3,3 kHz bleiben.


Grüße
Marco

von Wolfgang (Gast)


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Hochfrequenz schrieb:
> Gerne würde ich auf eine Lösung mit Referenzquarz gehen.
Ein Quarz für 3.3kHz wird sicher schwierig und ist auch übertrieben. Wie 
stabil soll das Signal sein?
Ganz einfach wäre ein µC als DDS Generator mit Tiefpass dahinter. Da du 
aber deinen Beitrag im Analog-Forum gepostet hast, gehe ich mal davon 
aus, dass eine digitale Lösung eher nicht dein Ziel ist.

Und bei den Filtern solltest du dir überlegen, wie viel vom Sprachband 
du bereit bist, zu opfern. Du könntest natürlich das 
Übertragungsverhalten der vorhandenen Funkgeräte einfach mal ausmessen.

von Possetitjel (Gast)


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Hochfrequenz schrieb:

> Gerne würde ich auf eine Lösung mit Referenzquarz
> gehen.

??? Was bedeutet das?

> Hier fehlt mir aber beim aktiven Filter mit OP-Amps
> der Ansatz. Nur mit R und C ist es wegen Temperatur
> und Spannungsdrift zu ungenau, oder?

Also, ein rein PASSIVES RC-Filter würde ich nicht empfehlen.

Bei aktiven RC-Filtern ist mir nicht bekannt, dass die
nennenswert mit der Spannung driften; Temperaturdrift und
Alterung ist natürlich ein Problem.
Widerstände gibt's mit TK50, 50K Temperaturänderung machen
in Deinem Fall ungefähr 8Hz Drift durch die Rs.
Das Problem werden die Kondensatoren werden; da muss man
sorgfältig Datenblätter lesen. Vielleicht Altbestände von
Styroflex-Kondensatoren plündern?!

Vom Grundsatz her scheinen mir zwei leicht versetzte
Kerbfilter günstig - eines leicht oberhalb, eins unterhalb.
Das hat den Vorteil, dass sich die Drift ungefähr ausgleicht,
und außerdem muss jedes Filter nur halbsoviel Sperrdämpfung
beisteuern.
Güte und Sperrdämpfung nicht übertreiben; 2 mal 30dB scheint
mir machbar.

> Die beiden vorhandenen Fug haben von AEG professionelle
> Filter.

Kannst Du wenigstens rausbekommen, welche Technik da drin
steckt - oder sind das so verlötete Kistchen?

von Possetitjel (Gast)


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Wolfgang schrieb:

> Ganz einfach wäre ein µC als DDS Generator mit Tiefpass
> dahinter. Da du aber deinen Beitrag im Analog-Forum
> gepostet hast, gehe ich mal davon aus, dass eine
> digitale Lösung eher nicht dein Ziel ist.

Wäre aber auf der Generatorseite anzuraten. Im primitivsten
Falle in der Form "Quarzoszillator und Teilerkette".
27MHz / 8192 gibt z.B. gerade 3295.9 Hz.

von Mitlesender (Gast)


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Mit nem Tschebyscheff-Filter (R-C-L-C-L-C) bekommst du das weg. Ich habe 
damit mal nen Filter für ne Motor PWM aufgebaut; der Filter war wirklich 
höllensteil. Brauchst aber Spulen + Kerne dazu. Ich hatte für ein 
LC-Paar nach der Thompsonschen Schweinkreisformel die Resonanzfrequenz 
errechnet und dann auf dem Oszi nachgeschaut ob die Werte an der 
Einschnürung der Amplitude bei der berechneten Frequenz stimmten. Ging 
gut.

Als Auswerter sollte ein NE567 gehen, ich habe mit diesem 
PLL-Ton-Decoder aber noch keine Erfahrung.



vy 73

von Possetitjel (Gast)


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Mitlesender schrieb:

> Mit nem Tschebyscheff-Filter (R-C-L-C-L-C) bekommst du
> das weg.

Natürlich, aber Ls für NF (3.3kHz) sind halt relativ
groß. Man braucht auch geeignete Kerne, damit das
nicht driftet wie Sau.

von oszi40 (Gast)


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> NF (3.3kHz) R-C-L-C-L-C

Ob das Filter größer als das Funkgerät wird? Aktives RC-Filter mit 
einigen OPVs würde auch etwas Strom brauchen, was mobilen Funkgeräten 
den Spaß am funken etwas verkürzt.

von Hochfrequenz (Gast)


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Hallo,
mit Referenzquarz meinte ich einen Schwingkreis mit Quarz dessen 
Ausgangsfrequenz heruntergeteilt wird.

Damit wäre eine ausreichende Frequenzstabilität gegeben. Das Funkgerät 
eird in einigen Fällen mobil betrieben, dann jedoch an der 
KFZ-Bordspannungssteckdose.

Also mehr als 1 .. 1,5% Drift darfs sicherlich nicht sein. Ich könnte 
mir ein Teiler-IC vorstellen, das schon Pins fürn Quarz hat? Man müsste 
halt auf 3,3kHz kommen. Und anschließend über einen TP das Rechteck zum 
Sinus formen. Auch gab es da mal IC' s aus der XR Reihe.

Aber wie ist der Weg auf der Empfangsseite, sprich das Notchfilter. Wenn 
ich wüsste, dass eine RC gesteuerte op-amp Filterstufe ausreichend 
stabil bleibt, wenn ich einen guten Linearspannungsregler verwende.

Vielleicht bin ich da zu pessimistisch.

Die AEG-Filterstufe (zumindestens, den Teil des Schaltplanes, den ich 
dafür halte) werde ich einscannen und hier posten.

Grüße
Marco

von derguteweka (Gast)


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Moin,

Geordnet nach absteigender Digitalisierung und damit ansteigender 
Ungenauigkeit...

* Mit einem kleinen µController mit eingebautem AD/DA-Wandler ist das 
(also Tonerkennung, Notchfilter und Mute sicherlich sehr gut und 
irrsinnig steilflankig machbar und laeuft nur so weit weg, wie ein Quarz 
laufen kann...Ist halt dann Softwareentwicklung dabei.

* Die naechste Moeglichkeit waere evtl. mittels Quarz und Frequenzteiler 
den Pilotton zu erzeugen und in einem NF-Ringmischer (geht z.b. mit CMOS 
Analogschalter(n) das Audio damit zu mischen, danach mit einem 
steilflankigen Hochpass das Audio von "Gleichanteilen" (=vor dem Mischer 
der Pilotton) befreien und wieder in die Originallage zurueckmischen. 
Wird man aber vorher und hinter her auch noch ein paar Filterchen 
brauchen; ich schaetz mal den Aufwand auf ca. 5 ICs - Bisschen CMOS und 
4-fach OpAmps.

* Ein State-Variable Filter kann so aufgebaut werden, dass es einen 
Bandpass- und einen Notch-Ausgang hat (4 OpAmps). Mittels Stereopoti 
oder auch steuerbaren OpAmps (LM13700, CA3080, wenns die noch gibt) oder 
auch PWM gesteuerten Analogschaltern koennte die Mittenfrequenz 
einstellbar gemacht werden...

Schaltplaene kann ich dazu aber grad keine aus dem Aermel schuetteln - 
nur dumm schwallern geht noch :-D

Gruss
WK

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ein Schalter-Kondensator-Filter wäre noch möglich.
z.B.: http://www.linear.com/parametric/Filter_Building_Blocks
http://para.maximintegrated.com/search.mvp?fam=filt&273=Switched%20Cap

und 10,7 MHz : 32768 = 3265,4 Hz wenn das genau genug ist

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Hochfrequenz schrieb:

> mit Referenzquarz meinte ich einen Schwingkreis mit
> Quarz dessen Ausgangsfrequenz heruntergeteilt wird.

Ach so, ja. - Ist vernünftig. Natürlich Stromverbrauch
beachten.

> Ich könnte mir ein Teiler-IC vorstellen, das schon Pins
> fürn Quarz hat? Man müsste halt auf 3,3kHz kommen.

Rechenbeispiel stand oben. 27MHz : 8192 = 3295.9Hz.

> Aber wie ist der Weg auf der Empfangsseite, sprich das
> Notchfilter. Wenn ich wüsste, dass eine RC gesteuerte
> op-amp Filterstufe ausreichend stabil bleibt, wenn ich
> einen guten Linearspannungsregler verwende.

Probier's doch aus. Aufbau auf Lochraster; mit Fön erwärmen,
im Kühlschrank abkühlen, dabei messen.

> Vielleicht bin ich da zu pessimistisch.

Das glaube ich.

von Possetitjel (Gast)


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Christoph K. schrieb:

> 10,7 MHz : 32768 = 3265,4 Hz wenn das genau genug ist

Kommafehler. 107 MHz wäre richtig.

von Ralph B. (rberres)


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Hochfrequenz schrieb:
> in ein bestehendes Funknetz von 2 analogen Funkgeräten soll ein 3tes
> integriert werden. Die NF-Ausgabe soll nur erfolgen, wenn dem NF-Signal
> ein 3,3kHz Signal aufgeprägt wurde.

Ich hoffe du weist, das du mit dem 3,3KHz Pilotton bereits die volle 
Bandbreite deines FM-Modulierten Signales belegst? ( Auch bei geringen 
Hub )

Üblicherweise legt man diese Pilottöne unterhalb des Sprachbandes mit 
verringerten Pegel, weil sie dort nur unwesentlich zur Bandbreite 
beitragen.

Im UKW Rundfunkband überträgt man den Pilotton des 
Stereo-Multiplexsignales auch unterhalb des Bandes , welches die 
Stereoinformation trägt. ( L-R 23KHz-53KHz ). Der 38KHz AM Träger wird 
dabei unterdrückt und empfängerseitig aus dem 19KHz Pilotton gewonnen, 
der seinerseitz auch nur mit weniger als 1/10 des gesamten Hubes 
übertragen wird.

Ich würde an deiner Stelle das CTCSS benutzen, dafür ist es nämlich 
gedacht.

Ralph Berres

von Hochfrequenz (Gast)


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Genauere Daten:

12,5 kHz. KANALRASTER

300 Hz bis 3,3kHz.  BANDBREITE NF. (Sprache)
2,5kHz maxHub für NF Sprache

3,3 kHz Pilotton mit 1,4kHzHub

Volle Bandbreite belegen bei einem Sinus 3,3kHz? Diese Aussage glaube 
ich nicht.

Grüße
Marco

von derguteweka (Gast)


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Moin,

Hochfrequenz schrieb:
> 3,3 kHz Pilotton mit 1,4kHzHub

3.300000 kHz? oder irgendwie krumme Nachkommastellen, weil's aus 
irgend'nem Quarz irgendwie geteilt wird?

Dass dann oberhalb des Piloten kein Nutzband mehr kommt, ist ja ganz 
angenehm, dann kriegt man NF ohne Pilot mit einem Cauer-artigen TP mit 
Nullstelle beim Piloten.

Gruss
WK

von Ralph B. (rberres)


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Hochfrequenz schrieb:
> 3,3 kHz Pilotton mit 1,4kHzHub
>
> Volle Bandbreite belegen bei einem Sinus 3,3kHz? Diese Aussage glaube
> ich nicht.

Bandbreite ist bei geringen Hub (3,3KHz +1,4KHz) *2 = 9,4KHz

Da Bleibt für die eigentliche Nutzmodulation nicht mehr viel Platz, wenn 
die 12,5KHz Bandbreite eingehalten werden sollen.

Bei einen Modulationsindex von 1,4KHz/3,3KHz =0,42 könnte das vielleicht 
gerade so hinhauen das die Besselfunktion noch nicht störend in 
Erscheinung tritt, und weitere nennenswerte Seitenbänder entstehen.

Ralph Berres

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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stimmt leider, eine Null zuviel.
Kann der 74HC4060 noch 27 MHz (ohne auf 9 MHz Grundfrequenz zu 
schwingen)?
das wäre am einfachsten, vielleicht reicht ein Sperrkreis für die 
Grundschwingung.
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT4060.pdf
Fig. 13 zeigt einen Quarzoszillator

mal alle sinnvollen Zweierpotenzen von 3300Hz aufgelistet:
1689600
3379200
6758400
13516800
27033600
54067200
da gibts weit und breit keinen Baudrate- oder ähnliches Standardquarz

3,2768 MHz : 1024 = 3200 Hz etwas weit daneben
6,5536 MHz : 2048 = 3200 Hz genauso

: Bearbeitet durch User
von Hochfrequenz (Gast)


Angehängte Dateien:

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Im Anhang findet sich die AEG-Schaltung zum Sperrfilter 3,3kHz.

Es besteht aus 4 gleichen Stufen. Wer kann sich ein bischen darüber 
auslassen. Ist am nicht-ivertierten Eingang  ein Hochpass und  ein 
Tiefpass parallel geschaltet. Ich meine diese T-Strukturen.

Hinweise zum re-enginieering sind Willkommen.


Grüße
Marco

von Hochfrequenz (Gast)



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Anbei ein weiteres Sperrfilter 2_8kHz (dessen Sinn sich mir im 
Gesamtsystem aktuell nicht erschliesst) und ein Bandpass, hinter dem der 
Tonrufauswerter 3,3kHz sitzt.

Sowie der Original AEG-Quarzosszilla

Grüße
Marco
aus Diez an der Lahn

von Possetitjel (Gast)


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Hochfrequenz schrieb:

> Im Anhang findet sich die AEG-Schaltung zum Sperrfilter
> 3,3kHz.

Ahh. Danke.

> Es besteht aus 4 gleichen Stufen. Wer kann sich ein
> bischen darüber auslassen.

Nun ja, nicht übermäßig...

> Ist am nicht-ivertierten Eingang  ein Hochpass und
> ein Tiefpass parallel geschaltet. Ich meine diese
> T-Strukturen.

Ja... und weil das zwei T's sind, heißen die
"Doppel-T-Filter". :)

Diese RC-Strukturen sind bekannte und übliche Sperrfilter;
die funktionieren auch ohne OPV schon und haben den Charme,
dass es reine RC-Filter (ohne L's) sind, die trotzdem eine
echte Nullstelle haben. Bei idealem Abgleich ist also die
Nullstellen-Frequenz völlig "weg".

Die Kombination mit dem OPV bringt, soviel ich weiss, eine
höhere Güte, d.h. die Kerbe wird schmaler, bleibt aber
genauso tief.

Den vorgeschlagenen Trick mit mehreren versetzten Filtern
kannte man bei der AEG offensichtlich auch... :)

> Hinweise zum re-enginieering sind Willkommen.

Naja, also wenn Du schnell zu einem Ergebnis kommen willst,
würde ich die Schaltung schlicht und ergreifend nachbauen.

von Harald W. (wilhelms)


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Hochfrequenz schrieb:

> Und anschließend über einen TP das Rechteck zum
> Sinus formen. Auch gab es da mal IC' s aus der XR Reihe.

Nennt man solche Ics nicht Operationsverstärker?

von Harald W. (wilhelms)


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Possetitjel schrieb:

> Rechenbeispiel stand oben. 27MHz : 8192 = 3295.9Hz.

Sind 27MHz-Quarze nicht Obertonquarze?

von Hp M. (nachtmix)


Angehängte Dateien:

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Hochfrequenz schrieb:
> Sinn meiner Frage ist, einen Tip zu bekommen, wer so etwas schon mal auf
> einer homeoage (meist eines Anateurfunkers) gesehen hat

Irgendwo habe ich sogar noch ein paar ICs im DIL-Gehäuse, die das 
können.
Auf der Sendeseite setzen sie einen quarzgenauen Pilotton zu, und auf 
der Empfangsseite entfernt der gleiche Typ ihn schmalbandig wieder aus 
dem Signal, damit die Amplitude überwacht werden kann.
Die Dinger wurden irgendwann mal für die Überwachung von 
Telefonleitungen entwickelt.
Momentan habe ich aber keine Zeit genau nachzusehen.

P.S.:
Hier das Datenblatt des AMI3526 :

: Bearbeitet durch User
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