Forum: HF, Funk und Felder Lock-in Amp verstehen


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von Max M. (accountzwang)


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Hallo liebe HAMer

Ich habe neulich eine diskussion gehört, dass jemand über den Mond funkt 
(Streckendämpfung 180dB ?!?). Dies sei aber problemlos möglich dank dem 
Lock-in amp, welcher das Signal aus dem rauschen raushole(?).

Kann mir wer das bitte genauer erklären was mit den Lock-in Amps Sache 
ist?


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von Teo D. (teoderix)


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von Bernd K. (bkohl)


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Teo D. schrieb:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Lock-in-Verst%C3%A4rker

Ich kenne LIAs aus dem Laborbetrieb. Dort steht aber das Referenz-Signal 
immer zur Verfügung. Bei Funk-Übertragungen i.d.R. nicht. Benutzen die 
ultrastabile Oszillatoren dafür oder übertragen sie die Referenz 
terestrisch?

(Das Prinzip der Multiplikation zweier Signale nutzt ja jeder 
Funk-Empfänger irgendwie)

von Benedikt S. (benedikt_s)


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Bernd K. schrieb:
> Bei Funk-Übertragungen i.d.R. nicht. Benutzen die ultrastabile
> Oszillatoren dafür oder übertragen sie die Referenz terestrisch?

https://en.m.wikipedia.org/wiki/GPS_disciplined_oscillator

GPS als Frequenz-Synchronisation und nen OCOXO.

von Bernd K. (bkohl)


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Benedikt S. schrieb:
> GPS als Frequenz-Synchronisation und nen OCOXO.

OCOXO ???
- Opportunist Comical Outgoing Xenodochial-Person
- Optical Controlled Crystal Oszillator or what for a scheiss?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Da steckt im Prinzip einer Korrelationsverfahren dahinter. Wenn Du zum 
Beispiel ein Bit auf tausend verschiedene Zeit & Frequenzschlitze 
aufteilst und dann dieses "Lochstreifenmuster" anlegst um das Bit zu 
dekodieren, kann das Nutzsignal detektiert werden, obwohl die 
Signalstärke nur einige hundertstel kleiner als das Rauschsignal ist.

von Max M. (accountzwang)


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Bernd K. schrieb:
> Benedikt S. schrieb:
>> GPS als Frequenz-Synchronisation und nen OCOXO.
>
> OCOXO ???
> - Opportunist Comical Outgoing Xenodochial-Person
> - Optical Controlled Crystal Oszillator or what for a scheiss?

Wie wärs mit Oven Controlled Crystal (Xtal) Oscillator?
https://blog.bliley.com/what-the-heck-is-an-ocxo-crystal-oscillator-facts-functionality

Naja hat er verständlich geschrieben GPS oder DCF77 oder sowas zur 
synchronisation und der OCOXO damits bis zur nächsten Synchronisation 
synchron bleibt. Nix von what for a scheiss!

: Bearbeitet durch User
von Max M. (accountzwang)


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Dieter D. schrieb:
> nur einige hundertstel kleiner als das Rauschsignal ist.

Also bringt der Lock in Amp gar nicht viel? Also wieviele dB kann mann 
durch dessen Nutzung Gewinnen?

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: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Also bringt der Lock in Amp gar nicht viel? Also wieviele dB kann mann
> durch dessen Nutzung Gewinnen?

Falsch. Bei richtiger Anwendung kann man unglaublich schwache Signale 
aus dem Rauschen herausfischen. Shariar von TSP hat vor einigen Jahren 
mal ein Video über Lock-In-Verstärker gemacht, in dem er u.a. mit einer 
modulierten, recht schwach leuchtenden LED einen ansonsten sehr hellen 
Raum zusätzlich diffus "beleuchtete". Mit einem Lock-In-Verstärker 
hinter einer Fotodiode konnte er tatsächlich dieses Signal 
herausfiltern. Das war schon fast so, als würde man direkt in die Sonne 
schauen und trotzdem feststellen, dass hinter dem eigenen Rücken ein 
Gerät steht und dessen kleine Standby-LED blinkt.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Max M. schrieb:
> Also wieviele dB kann mann durch dessen Nutzung Gewinnen?

Wenn Du eine Million solcher "Lochrastermuster" zusammenfaßt rund 80dB.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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> das Signal aus dem Rauschen raushole
Zu dem Thema wird viel Unsinn geschrieben. Wenn man halt die 
Bezugsbandbreite für das Rauschen nicht nennt, kann man viel erzählen.

Zum Beispiel GPS, eine Ultrawideband (UWB) Übertragung auch 
Spread-Spectrum-Verfahren genannt.
https://www.everythingrf.com/community/gps-frequency-bands
"GPS L1 Band: 1575.42 MHz with a bandwidth of 15.345 MHz"

Wenn man das weiße Rauschen in einer Bandbreite von 15,345 MHz nimmt, 
aber das gefilterte Nutzsignal von wenigen Hertz Bandbreite (nach der 
digitalen Signalverarbeitung) damit vergleicht, liegt das "unter dem 
Rauschen".

Ähnliches gilt für den geheimnisvollen "Modulationsgewinn" von 
Breitband-FM im UKW-Rundfunk. Das ZF-Filter hat >300 kHz, aber die 
NF-Bandbreite liegt für Mono bei 15 kHz, Stereo das dreifache (deshalb 
rauscht das Radio auf, wenn es auf Stereo umschaltet).

von Rainer W. (rawi)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Wenn man das weiße Rauschen in einer Bandbreite von 15,345 MHz nimmt,
> aber das gefilterte Nutzsignal von wenigen Hertz Bandbreite (nach der
> digitalen Signalverarbeitung) damit vergleicht, liegt das "unter dem
> Rauschen".

Mit wenigen Hertz Bandbreite bekommst du den Dateninhalt des L1-Signals 
nicht übertragen. Da musst du schon einen Faktor 10 drauf legen. Der NAV 
Code wird mit 50 Bd übertragen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Auf der UKW-Tagung Weinheim 2012 hat Paul Boven PE1NUT einen Vortrag zu 
GPS gehalten. Er konnte das Signal eines einzelnen GPS-Satelliten mit 
einem 25m-Radioteleskop (Dwingeloo Baujahr 1956) verfolgen und das 
breite Spektrum "aus dem Rauschen" hervorheben. Mit Gewalt geht das 
schon.
Er schreibt, die Bandbreite auf der Zwischenfrequenzebene sei dabei 2 
MHz und sein ausgewertetes NF-Signal 100 Hz breit, was 43 dB 
Verbesserung entspricht.
Der Spektrumanalyzer dazu ist auch recht aufwendig.

von Rainer W. (rawi)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Er schreibt, die Bandbreite auf der Zwischenfrequenzebene sei dabei 2
> MHz und sein ausgewertetes NF-Signal 100 Hz breit, was 43 dB
> Verbesserung entspricht.

Dass das Signal auf der Zwischenfrequenzebene eine Breite von 2 MHz 
besitzt, liegt an der Taktfrequenz für den Spreading Code, die 
Bandbreite des "NF-Signals" an der Mittelungsdauer der Korrelatoren mit 
den Gold-Code. Die Mittelungsdauer muss darf halt nicht länger sein, als 
es zur Modulation mit den 50 Bd Daten erforderlich ist.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Angehängte Dateien:

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Ich habe einen Teil des Texts durch OCR geschickt, hier als PDF 
gedruckt. Die Datenaufbereitung ist schon etwas kompliziert. Um auf 
einen anderen Satelliten zu wechseln sind mehrere Minuten nötig, der 
Antennenrotor braucht so lange.

von Purzel H. (hacky)


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Zum Lock-in gibt's ein gutes pdf bei Stanford Research :
https://thinksrs.com/downloads/pdfs/applicationnotes/AboutLIAs.pdf

Ein Lock-in und GPS sind recht verwandt. GPS macht halt noch Clock 
recovery. Aber im Wesentlichen hat man eine Modulationsfrequenz, auf 
welcher die Daten drauf moduliert sind. Wenn man phasen-synchron zur 
Modulationsfrequenz empfaengt kann man das Verhaeltnis von 
Modulationsfrequenz zu Datenfrequenz an S/N herausholen. Bei GPS ist die 
Modulationsfrequenz 1.5MHz, die Datenfrequenz bei 50Hz, macht also ein 
Faktor von 30000.

Die Zufallsfolgengeschichte brauchts um verschiedene Quellen 
unterscheiden zu koennen, sonst waere CW auch gut. Mit den zufallsfolgen 
senkt man feststehende Stoerpegel um die Spreizung gegenueber CW ab .

: Bearbeitet durch User
von Boris F. (skyperhh)


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Bei uns im Labor werden viele Lock In Amps verwendet um "kleine" Signale 
überhaupt noch messen zu können. Zum Einsatz kommen SR830 von Stanford 
Research Systems... als Ergänzung zum guten PDF kann ich das Manuel vom 
830 empfehlen, ab Seite 29., auf Seite 33 gibt es zur Übersicht ein 
Blockdiagramm.

Manuel SR830
https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs/catalog/SR830c.pdf

von Purzel H. (hacky)


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Das war die Broschuere, hier das Manual
https://thinksrs.com/downloads/pdfs/manuals/SR830m.pdf

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