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Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung

Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung. Wolf-Henning Rech DF9IC Eisinger Str. 36/2 75245 Neulingen http://www.df9ic.de. Frequenzaufbereitungen. In DL übliche Frequenz- aufbereitung

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Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung

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Presentation Transcript

  1. Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung Wolf-Henning RechDF9ICEisinger Str. 36/275245 Neulingenhttp://www.df9ic.de

  2. Frequenzaufbereitungen • In DL übliche Frequenz-aufbereitung • PLO („Brick“)(USA, preiswertaus Surplus):mehr Phasenrauschenin Trägernähe VHF-XO Vervielfacher-kette LO-Signal VHF-XO GHz-Oszillator CTO/YTO/VCO PLL LO-Signal Wolf-Henning Rech DF9IC

  3. Frequenzstabile Aufbereitungen • Normale Frequenz-aufbereitung • mit OCXO • mit PL-VCXO VHF-XO Vervielfacher-kette LO-Signal VHF-OCXO Ver-stärker Vervielfacher-kette LO-Signal VHF-VCXO +PLL Ver-stärker Vervielfacher-kette 10 MHz LO-Signal Wolf-Henning Rech DF9IC

  4. Beispiele für OCXO und PL-VCXO • VHF-OCXOs: • DF9LN • G8ACE • ID-Elektronik • PLL an Frequenzstandard: • CT1DMK (kein VCXO) • AD6IW (Custom-VCXO) • DB6NT (Fertig-TVTR) Wolf-Henning Rech DF9IC

  5. Nachteile VHF-OCXO • spezielle Quarze, teilweise Qualitätsprobleme • niedrige Quarzbelastung => Phasenrauschen oderhohe Quarzbelastung => höhere Alterungsrate • bei Mehrbandbaken individuelle Rekalibrierung jedes Oszillators erforderlich • Frequenzstabilität schlechter als 10-MHz-OCXOdaher besser: Normalfrequenzanbindung Wolf-Henning Rech DF9IC

  6. Problem: F1-Tastung für Bake • CW-F1-Tastung für Bakensender erwünscht • Frequenzumtastung und PLL: • getastete PLL: Anbindung nur der MARK-Frequenz, zur Umtastung auf SPACE wird die PLL deaktiviert • Umtastung via PLL: Teilfaktor wird umgeschaltet; dafür ist ein sehr hochaufgelöstes Frequenzraster nötig • Mikrocontroller kann PLL-Programmierung und Tastung übernehmen (kein zusätzlicher Rufzeichengeber nötig) Wolf-Henning Rech DF9IC

  7. Hochauflösende PLL-Konzepte: • Problem: Verknüpfung von Frequenzraster, Phasenvergleichsfrequenz und Loopbandbreite • Lösungsansätze: • Mehrschleifige PLLs (konventionell oder mit DDS) • PLL mit DDS als „Frequenzteiler“ • Fractional-N-Delta-Sigma-PLL • DDS alleine (wie GB3VHF 144) hätte zu hohes Phasenrauschen und zu starke Nebenwellen Wolf-Henning Rech DF9IC

  8. Fractional-N-Delta-Sigma-PLL • ADF 4157 Wolf-Henning Rech DF9IC

  9. Blockschaltbild des Oszillators Wolf-Henning Rech DF9IC

  10. Schaltung des XO Leicht modifizierte „Standardschaltung“: - RC-Tiefpaß mit Elko in der Stromversorgung - Reihenfolge Drossel-Widerstand an Source vertauscht - Quarz „gut“ kompensiert Dazu kommt die Ziehschaltung für den Quarz und eine Pufferstufe. Wolf-Henning Rech DF9IC

  11. Kapazitätsdioden Doppel-Varicap für UKW-Radioempfänger Wolf-Henning Rech DF9IC

  12. Schaltung des VCXO Werte für 100-MHz-Quarz: C5 22 pF C6 68 pF L3 470 nH L6 + L7 ca. 200 nH (Summe) Wolf-Henning Rech DF9IC

  13. Übertragungsfunktion Quarz Ua = 2,5 V Wolf-Henning Rech DF9IC

  14. Übertragungsfunktion Quarz Ua = 0,5 V Ua = 4,5 V Wolf-Henning Rech DF9IC

  15. Abstimmkennlinie Oszillator Wolf-Henning Rech DF9IC

  16. Gesamtschaltung des PL-VCXO Wolf-Henning Rech DF9IC

  17. Fractional-N-Delta-Sigma-PLL • relativ hohe Phasenvergleichsfrequenz:fPD = 10 MHz / R mit R = 3....32 • dennoch sehr feine Frequenzschritte durch einen nicht-ganzzahligen N-Teiler: fVCXO = [INT + (FRAC/225)] * fPD • z. B. fPD = 400 kHz ergibt Frequenzschritte von ca. 12 mHz bei der Grundfrequenz • Problem: „Integer Boundary Spurs“ bei fast-ganzzahligen Teilern => dann fPD ändern Wolf-Henning Rech DF9IC

  18. Programmierung der Teiler Wolf-Henning Rech DF9IC

  19. Leiterplatte für SMD-Bestückung Wolf-Henning Rech DF9IC

  20. Aufbau der Baugruppe Wolf-Henning Rech DF9IC

  21. Spektrum (Oberwellen) Wolf-Henning Rech DF9IC

  22. Spektrum (Nebenwellen) Wolf-Henning Rech DF9IC

  23. Spektrum (Nebenwellen) Wolf-Henning Rech DF9IC

  24. Frequenzstabilität Messung mit HP5371A DUT synchronisiert auf dessen internen OCXO Frequenz: 100 MHz Meßzeit: 2 s Auflösung: ca. 1,5 E-10 Meßwerte: 100 nach dem Einschwingen liegen alle Werte +-1 digit um den Nominalwert Wolf-Henning Rech DF9IC

  25. Phasenrauschen (simuliert) aus Simulation mit ADISimPLL (Analog Devices) Wolf-Henning Rech DF9IC

  26. 10-MHz-Frequenzstandard kommerzielles GPS-Normal,z. B. HP Z3801A OCXOs Amateur-GPS-Normal,z. B. G3RUH Wolf-Henning Rech DF9IC

  27. Verteilverstärker für 10 MHz Wolf-Henning Rech DF9IC

  28. Zusammenfassung • Realisierung frequenzangebundener und frequenzumtastbarer Bakensender • Ersatz des XO in der Frequenzaufbereitung durch phasengerasteten VCXO • Externe Baugruppe, dadurch nur minimaler Umbau an vorhandenen Bakensendern • Phasenrauschen wie XO, nichtharmonische Nebenwellen <-90 dBc • (Einfacher) Rufzeichengeber integrierbar Wolf-Henning Rech DF9IC

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