TDF-Empfangsexperiment 162 kHz mit 4046-PLL als Phasendemodulator

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo alerseits,

ich habe zum Empfang des TDF-Zeitzeichensenders auf Langwelle 162 kHz 
einen einfachen Empfänger mit Ferritantenne aufgebaut und wollte die 
Phasenmodulation mittels eines PLL-ICs 74HC4046 detektieren.

Die Sekundenmarken werden auf den unmodulierten Träger als 
Phasenmodulation gegeben, wie hier erklärt wird:
https://www.sigidwiki.com/wiki/TDF

Ein begnadeter Franzose konnte hier

https://www.rvq.fr/tech/fi.php

zeigen, wie er mittels Ferritantenne, 4046-PLL und Atmega8 einen 
Zeitzeichenempfang zustande bringen konnte und dies hier

https://www.rvq.fr/tech/picfi.php

mit einem PIC noch verbessern konnte. Es geht also.

Jemand baute ein Frequenznormal, indem er ein Langwellenradio anzapfte:
https://www.qsl.net/pa2ohh/12freqstd.htm

hier noch das Datenformat:
http://pa3fwm.nl/signals/clock-lille-flandres/


Bei mir geht es leider nicht. Die Ferritantenne habe ich möglichst weit 
an einem Doppeldraht neben die Schaltung gelegt.

Oszillator inaktiv:
Die Ferritantenne habe ich mittels zusätzlichen Kondensatoren und dem 
Drehkondensator auf 162 kHz abgestimmt. Nach den drei Transistoren kommt 
ein sinusförmiges und verrauschtes Empfangssignal heraus. Ein zum 
Vergleich eingeschaltetes Radio bringt auf 162 kHz ebenfalls Rauschen 
und einige Knackser. Störer in der Nähe sind abgeschaltet.

Oszillator aktiv:
Man erkennt, wie die PLL einrastet. Leider wird dabei das empfangene 
Signal größer. Die Ferritantenne ampfängt anscheinend das in der 
Schaltung generierte Oszillatorsignal oder es wird über die 
Betriebsspannung und den 1 M-Widerstand auf den empfindlichen Eingang 
übertragen. Ich nutze Phasencomparator 1, weil dieser analoge Signale 
verarbeiten kann. Eingerastet beträgt die Phasenverscheibung 90 Grad, 
wie im Datenblatt versprochen. Man kann dann am Drehkondensator die 
Frequenz höher oder niedriger stellen und der Oszillator der PLL geht 
schön mit und am VCO-Eingang Pin9 kann man die Gleichspannung steigen 
und fallen sehen. Was völlig fehlt, ist jedoch die Phasenmodulation. Am 
Signal ist keinerlei Sekundenpuls feststellbar, nicht einmal 
ansatzweise. Ein Empfänger, der sich selbst empfängt, kann keine 
Phasenmodulation empfangen.

Wie könnte ich das Empfangsproblem nun in den Griff bekommen? In 
Blechkästen abgeschirmte Schaltungsteile verwenden? Vielleicht hat 
jemand eine Idee.

Danke im Voraus.

Mit freundlichem Gruß

[Gerhard O. (gerhard_)]

Die aktive Antenne mußt Du über ein Coaxialkabel mindestens 5-10 m von 
der PLL weit weg platzieren. (Bei empfindlichen "Geradeaus" Konzepten 
ist Selbsterregung wegen der hohen Gesamtverstärkung fast immer ein 
Problem, daß zu berücksichtigen ist). Billiges RG-174A/U Kabel reicht 
hier aus. (Du kannst auch die Antennenschaltung übers Coaxkabel 
fernspeisen. Schliesse das Kabel rechts vom 330 Ohm zwischen PLL-Eingang 
an, so daß auch der Gleichstrom der Schaltung über die Kabelseele 
fließt).

Abschirmung des PLL Teils wird auch helfen indem to die PLL Schaltung in 
ein geschirmtes Gehäuse einbaust mit einen Coaxial-Verbinder (Cinch, 
BNC) an der Wand. Es mag auch notwendig sein die Stromversorgung und den 
Ausgang mit L/C oder R/C zu filtern.

Das Ziel ist, die hohen 162kHz Pegel der PLL nicht zur Abstrahlung 
gelangen zu lassen, um eine Rückkopplung zur Antennenschaltung zu 
vermeiden. Garantien gibt es in solchen Fällen nicht und etwas 
Experimentation ist oft notwendig um Selbsterregung in den Griff zu 
kriegen.

Hier ein Manual über ein ähnliches Gerät wo aufstellungsmässig Hinweise 
gegeben werden und auch für 162kHz gültig bzw. empfehlenswert sind.

http://manuals.repeater-builder.com/te-files/MISCELLANEOUS/Spectracom%208161.pdf

(Lese Abschnitt 1.3)

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Gerhard O. schrieb:
> Die aktive Antenne mußt Du über ein Coaxialkabel mindestens 5-10 m von
> der PLL weit weg platzieren. (Bei empfindlichen "Geradeaus" Konzepten
> ist Selbsterregung wegen der hohen Gesamtverstärkung fast immer ein
> Problem, daß zu berücksichtigen ist). Billiges RG-174A/U Kabel reicht
> hier aus.

Genau das ist der Erkenntnisgewinn aus meinem vorerst mißlungenen 
Experiment.

Seltsamerweise konnte der begnadete Franzose in seinem Aufbau laut Foto
https://www.rvq.fr/tech/fi.php
auf das meterlange Koaxialkabel anscheinend verzichten, wobei man nicht 
weiß, wie nahe am Sender er da experiemtiert und wie wenig Verstärkung 
er da aufwenden mußte. Vielleicht gab es in seiner Schaltung die 
Selbsterregung gerade noch nicht. Am Drain des ersten FET ist ein 
Schwingkreis, dann geht das Signal auf einen Dual-Gate-FET. So eine 
Rolle Koax habe ich irgendwo im Fundus...

Im pdf ist das genau beschrieben. Den Rest lese ich mir mal in Ruhe 
durch, das ist ziemlich viel.

Man könnte noch auf die Idee kommen, zu Mischen und die PLL auf einer 
anderen Frequenz arbeiten zu lassen.

mfg

[Gerhard O. (gerhard_)]

Christian S. schrieb:
> Man könnte noch auf die Idee kommen, zu Mischen und die PLL auf einer
> anderen Frequenz arbeiten zu lassen.

Solange Du nicht die Trägerwelle zur lokalen Standard Anbindung 
verwendest ist das in Ordnung, obwohl, wenn man mit denselben 
Mischoszillator die ZF nach Verstärkung/Filter wieder herunter mischt, 
das auch funktionieren würde.

Bei mir habe ich ein WWVB 60kHz System auf Spectracom Basis am Laufen. 
Bei mir ist die Antenne mit einem rund 5m langen Kabel verbunden und 
hatte noch nie irgendwelche Stabiltätsprobleme. Man muss allerdings 
bedenken, dass das Spectracomgerät vollkommen abgeschirmt ist.

Hier muss man experimentieren. Das ist nie so reproduzierbar. Deinem 
Bild nach ist der Aufbau etwas "fliegend", da kann so etwas leicht 
passieren. Nimm mal eine Keksdose von Weihnachten und lege die PLL 
Elektronik dort rein. Bohr ein Loch für die Antennenverbindung/Kabel. 
Die PLL-Masse verbindest Du mit dem Gehäuse an einer Stelle (BNC Buchse) 
und dann hat man klare Verhältnisse. Die aktive Antenne baust am Besten 
in ein PVC oder Plastikrohr mit Endkappen rein. (Bitte Spectracom 
Ausführungen zur Antenneninstallation beherzigen so gut es geht)

Bei mir kann ich am Ausgang des Antennenverstaerkers das 60kHz Signal am 
Oszi sehen, trotzdem WWVB von mir 1500km weit entfernt ist.

Nachtrag:
Es ist schon erstaunlich, dass der Franzose damit keine Schwierigkeiten 
hatte.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Gut, dann muß der Fundus nun ein Metallgehäuse mitsamt Koaxbuchse bereit 
stellen und ein Link zum genannten Zeitzeichensender darf nicht fehlen:

https://en.wikipedia.org/wiki/WWVB
https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-distribution/radio-station-wwvb

mfg

[Gerhard O. (gerhard_)]

Christian S. schrieb:
> Gut, dann muß der Fundus nun ein Metallgehäuse mitsamt Koaxbuchse
> bereit
> stellen und ein Link zum genannten Zeitzeichensender darf nicht fehlen:
>
> https://en.wikipedia.org/wiki/WWVB
> 
https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-distribution/radio-station-wwvb
>
> mfg

Das ist bei mir in Kanada die naheste Station;-)
DCF77.5 und andere Europäische Stationen sind hier nicht empfangbar.

Mit der Abschirmung kann man improvisieren. Manchmal nehmen Leute 
zugeschnittene Streifen aus beschichteten FR4 und löten sich eine Box 
mit Deckel nach Maß zusammen. Oder die erwähnte Keksdose oder 
Bonbonschachtel...