Forum: HF, Funk und Felder IQ-Mischer Empfehlungen <500 MHz


von Christian B. (casandro)


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Ich bin in der Ideenphase eines albernen Projektes (Kabelfernsehen auf 
dem nächsten Chaos Communications Congress) und möchte dafür gerne 
einige Fernsehkanäle im VHF-Band III (174-230 MHz) modulieren, ggf. auch 
welche im UHF-Band.

SDR-Hardware die mehr als 20-30 MHz Bandbreite unterstützt ist relativ 
teuer, aber es gibt ja die fl2k Hardware. Das sind ziemlich billige 
USB3->VGA Adapter ohne eigenen Framebuffer, welche auf drei Kanälen 
140MHz Abtastrate schaffen. (Die meiste Software nutzt nur einen Kanal 
und gibt die Daten auf allen drei aus)
https://www.osmocom.org/projects/osmo-fl2k/wiki

Im Prinzip könnte man damit jetzt zwei Kanäle verwenden um die I und Q 
Daten auszugeben, und den dritten für das Trägersignal. Dazu würde man 
natürlich I und Q Tiefpassfiltern, und den Träger bandpassfiltern. Da 
die VGA-Ausgänge auf Monitore optimiert sind, haben die keine Anti-Alias 
Filter drin und geben somit Spiegelfrequenzen bis in den einstelligen 
Gigahertzbereich durch. Somit sollte man mit einem Bandpassfilter 
relativ einfach eine der Spiegelfrequenzen nutzen können.

Hat schon mal jemand praktische Erfahrungen in dem Bereich gemacht? Auf 
Anhieb konnte ich den SA612 finden, den man dann zweimal verwenden 
würde. Das ist aber ein etwas altes Teil, welches man nicht ganz dafür 
gedacht war.

Viele fertige IQ-Mischer scheinen erst ab >500 MHz zu funktionieren.

Gibts da inzwischen was Besseres?

: Bearbeitet durch User
von Dieter S. (ds1)


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Was spricht gegen dieses Projekt?

https://github.com/fsphil/hacktv

Bei Bedarf lässt es sich vermutlich relativ leicht an osmo-fl2k 
anpassen.

von Christian B. (casandro)


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Ja, das ist der Softwareteil den ich verwenden will. Das Problem ist die 
Hardware. Ich will halt nicht für jeden einzelnen Kanal separate 
Hardware aufbauen, und halt nicht für 300 Euro ein Hack-RF für 2 Kanäle 
verwenden.

von Dieter S. (ds1)


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Dass osmo-fl2k auch direkt ohne weitere Hardware senden kann ist 
bekannt?

Zum Beispiel das hier (für ISDB-T):

https://github.com/git-artes/gr-isdbt

Das ist zwar nur Spielerei im Nahbereich und das RF Spektrum wird dabei 
relativ sicher ziemlich unschön sein aber es zeigt dass es funktioniert. 
Wenn Du hohe Ansprüche an ein sauberes Signal und Spektrum stellst wird 
osmo-fl2k vermutlich nicht die geeignete Wahl sein, auch nicht mit 
zusätzlicher Hardware.

von Christian B. (casandro)


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Ja ist mir bekannt. Das Problem ist, dass das, wie jeder einfache 
DA-Wandler ohne Rekonstruktionsfilter, jede Menge Spiegelfrequenzen 
macht. Das muss man dann mit sehr scharfen Filtern herausfiltern, sonst 
kann man damit, im angedachten Anwendungsbereich, nicht wirklich was 
machen.

Das ist auch meine "Rückfallebene". Mit der Abtastrate von 115,5555 MHz 
und einem sehr steilen Bandpassfilter könnte ich Band III abdecken. Mit 
einem IQ-Mischer wären die Anforderungen an die Filter jedoch deutlich 
einfacher.

von Lotta  . (mercedes)


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Hey, Casandro, Respekt!

Nur mal ne Idee:
Die ganze Mischerei analog aufzubauen, etwa mit
Ringmodulatorbausteinen, wäre das ne schlechte Idee?

Ringmodulatoren blenden ja ne Menge Oberwellen aus.
Jeder Kanal bekommt nen Ringmodulator mit Lokaloszillator.
Die Ausgänge der RM. arbeiten dann über 1 stufige Trennverstärker
aufs Kabel.

mfg

von Christian B. (casandro)


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Naja ich will ja analoges Fernsehen modulieren und zwar 
nachbarkanaltauglich. Das komplett analog zu machen ist ein gewisser 
Aufwand. Ich hab zwar ein paar ZF-Filter für Fernsehgeräte hier 
herumliegen die vielleicht eines der Seitenbänder wegfiltern können, 
aber dann muss ich das noch mal mindestens einmal hoch mischen... und 
ich muss die Audioträger modulieren usw. Das ist nicht so trivial.

Für UHF könnte ich aber möglicherweise einfach das Signal von einem fl2k 
hochmischen, bekomme dann aber nur maximal 70 MHz anstelle von 140 MHz 
an Bandbreite. (bzw entsprechend weniger je nach dem wie steilflankig 
die Filter sind) Vielleicht ist das aber gut genug.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Christian B. schrieb:
>jede Menge Spiegelfrequenzen
>macht.

Was verstehst du unter Spiegelfrequenz? Ich glaube du hast da
eine falsche Vorstellung. Es gibt nur eine Spiegelfrequenz.
Bei einen Überlagerungsempfänger wird die Empfangsfrequenz
mit einer Oszillatorfrequenz gemischt. Es entsteht eine ZF
von zwei Eingangsfrequenzen. Man entscheidet sich dann für
eine von den beiden, die andere ist dann die Spiegelfrequenz
die dann unterdrückt und weggefiltert wird.
Ich glaube was du meinst sind Oberwellen, die entstehen
zum Beispiel wenn ein Verstärker übersteuert wird.
Oder meinst du Seitenbänder? Die entstehen wenn eine
Trägerfrequenz moduliert wird.

von Christian B. (casandro)


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Sorry ich war ungenau. Ich meinte natürlich die Alias-Frequenzen die am 
Ausgang des D/A-Wandlers existieren. Dort wird ja das Spektrum immer an 
0Hz und der halben Abtastfrequenz gespiegelt. Also bei 140 MHz 
Abtastrate hab ich bei einem Signal mit 10 MHz auch ein Signal mit 130 
MHz, mit 160 MHz und so weiter.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ich habe mir vor längerer Zeit ein Eval-Board von Analog Devices mit dem 
ADRF6755 gekauft. 100MHz - 2,4 GHz I/Q-Modulator mit VCO mit 
fractional-n-PLL, den will ich irgendwann für QO-100 benutzen.

Aber die haben auch andere für niedrigere Frequenzen:
https://www.analog.com/en/parametricsearch/13046#/sort=4466,asc

z.B. den LTC5598 5MHz-1,6 GHz

von Christian B. (casandro)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Aber die haben auch andere für niedrigere Frequenzen:
> https://www.analog.com/en/parametricsearch/13046#/sort=4466,asc

Danke, das bringt mich weiter.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Für ATV über QO-100 gibt es eine Software für den Raspi, die I und Q als 
Rechtecksignal auf zwei GPIO-Ausgängen ausgibt, man muss es noch passend 
zur Bitrate tiefpassfiltern.

https://wiki.batc.org.uk/Portsdown_2018

von Christian B. (casandro)


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Ja, für DVB-S ist das schick, ich will da aber Analogfernsehen machen. 
Ziel ist, dass jeder mit einem alten Fernseher (die gibts auf 
Chaosveranstaltungen absurd häufig) sich einfach anschließen kann und 
Fernsehen hat.

Der AD8345 sieht ziemlich genau nach dem aus was ich gern hätte.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Analogfernsehen mit einem USB-VGA-Wandler?
Schon Standard-VGA 640*480 ist zwar analog RGB, hat aber eine wesentlich 
größere Auflösung als analoges TV, vor allem fehlt das 
Zeilensprungverfahren und die PAL-Farbe.

von Christian B. (casandro)


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Also das besondere an den fl2k USB-VGA Wandlern ist, dass man die in 
einen Modus umschalten kann, in dem die doofe D/A-Wandler sind. Mit 3 
Kanälen und einer Abtastrate von bis zu 140 MHz.
Siehe auch hier: https://www.osmocom.org/projects/osmo-fl2k/wiki
Eigentlich ideal für Amateurfunksender weil billig, gut verfügbar und 
mit so hoher Bandbreite, dass man viele Bänder direkt ohne Mischung 
erreichen kann. Die D/A-Wandler da drin haben kein 
Rekonstruktionsfilter, man hat somit die Aliasingfrequenzen bis zu etwa 
einem Gigahertz drin. Daraus könnte man sich auch mit Filtern bedienen.

Software um ein PAL-Signal digital zu erzeugen gibts zum Beispiel mit 
"hacktv". Das kann sogar Träger mit Restseitenbandmodulation erzeugen.

von Schorsch M. (schorschm)


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Günter L. schrieb:
> Was verstehst du unter Spiegelfrequenz? Ich glaube du hast da
> eine falsche Vorstellung. Es gibt nur eine Spiegelfrequenz.
> Bei einen Überlagerungsempfänger wird die Empfangsfrequenz
> mit einer Oszillatorfrequenz gemischt. Es entsteht eine ZF
> von zwei Eingangsfrequenzen. Man entscheidet sich dann für
> eine von den beiden, die andere ist dann die Spiegelfrequenz

Ja, völlig richtig, aber die Erklärung ist nicht vollständig.

Warum heißt diese zweite Empfangsfrequenz Spiegel frequenz?

Weil die Empfangsfrequenzen, die beiden, gespiegelt erscheinen, d.h. 
Seitenverkehrt/vertauscht.

Schaut man in einen Spiegel, optischer Vergleich, dann erscheinen die 
Seiten vertauscht. Rechts wird zu links und vice versa.
Am ehesten bemnerkt man das bei Schriften, selbige muss man dann 
"rückwärts" lesen.

Bei Empfängern ist es so, daß, wenn der Oszi oberhalb der 
Empfangsfrequenz schwingt, die Amplitude der ZF synchron mit derselben 
läuft, d.h. ein Hub durch FM genauso in der ZF wiedergegeben wird.

Die Spiegelfrequenz läuft aber um 180° phasenverdreht, d.h. wird der Hub 
positiv, dann wird die ZF negativ und vice versa, somit also 
"spiegelverkehrt".

Das ist für den Empfang zwar völlig irrelevant, dient aber dem 
Verständnis.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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> alten Fernseher
Darf der auch eine SCART-Buchse mit RGB-Eingang haben, oder muss das der 
ältere 6-polige DIN-Videoeingang sein? Im Röhren-TV lag das Chassis auf 
Netzspannung, da war ein Videoeingang noch gefährlich. Deshalb hat man 
eher einen VHF-Oszillator moduliert und in den galvanisch getrennten 
Antenneneingang eingespeist.

Wie sieht die Videoquelle aus, ein digitales Format, z.B. mp4? Muss die 
Software auch noch das Bild kleiner rechnen, oder hat das schon eine 
passende Pixelzahl?
https://de.wikipedia.org/wiki/Bildaufl%C3%B6sung#Standards

von Christian B. (casandro)


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Natürlich ist es trivial einfach einen alten Fernseher einfach über den 
Videoeingang mit einem Videosignal zu versorgen. Das ist aber nicht das, 
was ich machen will.

Deswegen hier mal das was ich machen will, ausführlicher erklärt, mit 
all den Sachen die ich erwartet hätte in einem Forum für 
Elektronikhobbyisten, Funkamateuren und Ingenieuren nicht so ausführlich 
erklären zu müssen:

Was ich machen will ist quasi ein kleines "Kabelfernsehprojekt". Sprich 
ich will da, auf einem Koaxialkabel, mehrere modulierte Sender drauf 
haben, so dass man, mit dem normalen Fernsehtuner, einen der Kanäle 
wählen kann, und so dass man (quasi) beliebig viele Fernsehgeräte 
einfach anschließen kann, und auf jedem läuft was anderes obwohl die am 
gleichen Kabel sind.

Jetzt mögen Leute sagen, "aber ich hab doch einen Youtuber gesehen, der 
hat sich einfach ein paar Modulatoren dafür besorgt, und das ging dann". 
Das ist richtig, man kann Modulatoren verwenden. Die "billigen" unter 
100 Euro pro Kanal, sind aber nicht nachbarkanaltauglich. Die verwenden 
Amplitudenmodulation im Gegensatz zur beim Fernsehen üblichen 
Restseitenbandmodulation. Sprich wenn ich so einen Modulator auf Kanal 8 
einstelle, dann belegt der automatisch auch gleich Kanal 7 mit dem 
unteren Seitenband.... und das geht sogar noch weiter, da die Filterung 
des Videosignales nicht gut ist, und der somit auch noch halb in Kanal 6 
und 9 stört. Somit muss ich zwischen zwei Modulatoren immer 2 Kanäle 
Abstand halten, damit das halbwegs brauchbar funktioniert. Im VHF-Band 
III werden so aus 8 Kanälen nur noch 3 nutzbare Kanäle. Auch wird dann 
das Setup sehr volumniös. Es gibt Modulatoren, welche 
nachbarkanaltauglich sind, aber die sind teuer, noch größer und 
inzwischen schwer zu bekommen.

Das Umrechnen von einem Videodatenstrom (z.Bsp. MP4) macht ffmpeg in 
hacktv automatisch, auch eventuelle Skalierungen. Aus hacktv die 
gewünschten Signale herauszubekommen ist relativ einfach. Für so was 
gibts zum Beispiel "Pipes" eines der grundlegenden Konzepte in 
Betriebssystemen (mindestens) seit den 1970ern.

So ein Setup könnte wie folgt aussehen: Man nimmt einen HLS-Stream (kann 
ffmpeg und andere Software direkt verarbeiten), und lässt hacktv diesen 
Datenstrom in ein PAL Videosignal mit Restseitenbandmodulation umrechnen 
und die IQ-Daten in eine Pipe ausgeben. Mehrere hacktv Instanzen können 
das machen, im Prinzip sogar auf mehreren Rechnern. Ein kleines Programm 
nimmt dann die IQ-Daten, verschiebt die Sender in der Frequenz und 
addiert die resultierenden Signale um sie als IQ-Daten auf ein fl2k 
auszugeben. Dort nimmt die ein IQ-Mischer wie der AD8345 und wandelt das 
Signal in ein normales reelles Signal um.

Das hacktv ffmpeg nutzt ist extrem nützlich, denn da kann ich dann auch 
alles einspeisen was das System als "Videoeingang" oder "Webcam" sieht. 
Es kann nämlich durchaus sein, dass ich da einige der Signale per HD-SDI 
bekommen kann.

von Dieter S. (ds1)


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Vielleicht lässt sich eine Kabelkopfstelle/Kabelkopfstation dafür 
umbauen bzw. Teile daraus verwenden. Die gibt es auch in klein und man 
bekommt sie teilweise relativ günstig (siehe etwa eine Hirschmann CSE 
3000 auf Kleinanzeigen).

von Christian B. (casandro)


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Ja, das war auch schon einer meiner Gedanken, aber die müsste man dann 
auch umbauen. Das ist dann halt auch nichts, was auch andere Leute 
nachbauen können. Plus es kommen noch Punkte hinzu, wie dass man da auf 
feste Frequenzen beschränkt ist usw. Man ist damit halt nicht flexibel.

Was dann noch dazu kommt ist, dass ich dann alle Signale als analoges 
PAL generieren müsste. Klar, das kann jeder Raspberry PI... aber ein PI 
pro Kanal wird langsam teuer.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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> wird langsam teuer
so hört sich das ganze an. Eher ein Fass ohne Boden.

> einige Fernsehkanäle
Wieviele sollen es denn werden?

von Christian B. (casandro)


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Naja, mit einem Fl2k könnte man im Prinzip bis zu 140 MHz Bandbreite 
abdecken, das sind bis zu 17 Fernsehkanäle auf einem Schlag. Das ist so 
eine Hausnummer dafür was ich gerne erreichen würde.

von Georg S. (randy)


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> Mit 3 Kanälen und einer Abtastrate von bis zu 140 MHz.
...
> addiert die resultierenden Signale um sie als IQ-Daten auf ein fl2k
> auszugeben. Dort nimmt die ein IQ-Mischer wie der AD8345 und wandelt das
> Signal in ein normales reelles Signal um.

An sich brauchst du gar keinen IQ Mischer wenn du das Signal sowieso 
70MHz Breit im Basisband ausgeben kannst. Das was der IQ Mischer macht 
kannst du ja im digitalen machen und das Ergebnis im Bereich von ca. 
20-60MHz
Der eine Kanal macht VHF Kanal 2-4 direkt (47-68MHz) Ok, 68MHz ist etwas 
knapp an der oberen Grenze, aber das 2.Nyquistband musst du ja nicht weg 
schneiden. Erst ab 470MHz muss dein Filter zu machen. (oder 170MHz wenn 
du das VHF-III Band nutzen willst)

Wie viele Kanäle willst du machen?
Dein 2. DAC Kanal könne von 10-60MHz ca. 6 Fernsehkanäle abdecken. Den 
dann mit einem "normalen" Mischer, z.B. ADE-2
https://www.minicircuits.com/pdfs/ADE-2+.pdf
und einem Lokaloszillator von 240MHz ins Band von 174-230MHz mischen. 
Dabei landet das Signal bei 66MHz auf den 174MHz (und das bei 10 wird 
auf 230MHz gemischt). Die Spiegelfrequenzen die der Mischer dann 
oberhalb 250MHz ausgibt müssen dich nicht stören wenn du diese Kanäle 
nicht nutzen willst.
der 240MHz Oszillator könnte ein Frequenz-Generator-Modul von aliexpress 
mit dem ADF4351 sein, gibt's fertig mit Grafikdisplay und Tastatur oder 
auch mit SPI Ansteuerung.

Alternativ den oben schon angesprochenen IQ-Modulator ADRF6755. Da 
könnte man zwei DAc Kanäle für I und Q nehmen, und z.B. die Frequenzen 
von 10-60MHz nutzen. Den LO auf z.B. 530MHz setzen.
Dann kann man mit den IQ Signalen die Frequenzen 470-520MHz und 
540-590MHz abdecken. Die Unterdrückung des jeweils anderen Seitenbandes 
ist oft nicht besser als 30dB. Für digitale Signale ok, aber ob das für 
analoges Fernsehen reicht musst du ausprobieren. Ansonsten kannst du nur 
eines der beiden Seitenbänder des IQ-Mischers benutzen (das wäre dann 
Betrieb wie beim einfachen Mischer).

von Christian B. (casandro)


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Ja, aber bei normalen Mischern brauche ich dann relativ steilflankige 
Mischer um die ganzen Spiegelfrequenzen raus zu bekommen. Bei einem 
IQ-Mischer bräuchte ich nur die Rekonstruktionsfilter an den 
DA-Ausgängen und wahrscheinlich keinen mehr am Ausgang des Mischers.

Das mit den 30dB Trennung der beiden Seitenbänder könnte knapp werden, 
30dB im Analogfernsehen hat aber beispielsweise Vodafone noch als völlig 
akzeptabel verkauft. Abhängig von der Art der Störungen kann man das 
aber mit einem simplen linearen Gleichungssystem, bzw einer einfachen 
analogen Matrix kompensieren.

Auch wenn das Projekt an sich fehlschlägt, so könnte man mit so einer 
Schaltung allerlei Dinge machen.

von Georg S. (randy)


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> Ja, aber bei normalen Mischern brauche ich dann relativ steilflankige
> Mischer um die ganzen Spiegelfrequenzen raus zu bekommen.

Kommt eben darauf an wie viele Fernsehkanäle du Nutzen willst. Wenn du 
den Frequenzbereich wo die Spiegelfrequenz des Mischers hin fällt nicht 
nutzen musst/willst, dann kannst du die Spiegelfrequenz auch einfach im 
Signal drin lassen. Das war der Hauptgrund warum ich im Post einen 
obenliegenden LO vorgeschlagen habe, dann liegen die Spiegelfrequenzen 
oberhalb vom LO und stören vielleicht gar nicht.
Wenn du natürlich 470-860MHz komplett nutzen und mit mehreren 
DAC-Mischer-Kombinationen abdecken willst (deren Signale kombiniert 
werden), dann muss das Signal jedes einzelnen außerhalb des 
Nutzbereiches wirklich sauber sein, und dann wird der Schaltungsaufwand 
erheblich größer. Hab ich in einem früheren Job selber so gemacht. Das 
ist dann kein Hobbyprojekt mehr.

Wegen Spiegelunterdrückung des IQ-Modulators und benötigtem 
Signal-Störabstand beim analogen Fernsehen:
Die Zahl 30dB hab ich mir aus dem Ärmel gezogen. So als "Erfahrungwert". 
Und ohne in das Datenblatt geschaut zu haben. Aber meine Erfahrung lehrt 
dass mehr schwer zu erreichen ist, und wenn das Datenblatt was anderes 
sagt will ich das erstmal im Speki sehen bevor ich den Wert fix ins 
Systemdesign einplane.

: Bearbeitet durch User
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