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Wolf-Henning Rech DF9IC Eisinger Str. 36/2 75245 Neulingen Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung.

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1 Wolf-Henning Rech DF9IC Eisinger Str. 36/ Neulingen Rauscharme Frequenzaufbereitung für Bakensender mit Normalfrequenzanbindung

2 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC2 Frequenzaufbereitungen zIn DL übliche Frequenz- aufbereitung zPLO (Brick) (USA, preiswert aus Surplus): mehr Phasenrauschen in Trägernähe LO-Signal Vervielfacher- kette VHF- XO LO-Signal VHF- XO GHz-Oszillator CTO/YTO/VCO PLL

3 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC3 Frequenzstabile Aufbereitungen zNormale Frequenz- aufbereitung zmit OCXO zmit PL-VCXO LO-Signal VHF- OCXO VHF- VCXO +PLL Ver- stärker Vervielfacher- kette VHF- XO LO-Signal 10 MHz

4 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC4 Beispiele für OCXO und PL-VCXO zVHF-OCXOs: yDF9LN yG8ACE yID-Elektronik zPLL an Frequenzstandard: yCT1DMK (kein VCXO) yAD6IW (Custom-VCXO) yDB6NT (Fertig-TVTR)

5 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC5 Nachteile VHF-OCXO zspezielle Quarze, teilweise Qualitätsprobleme zniedrige Quarzbelastung => Phasenrauschen oder hohe Quarzbelastung => höhere Alterungsrate zbei Mehrbandbaken individuelle Rekalibrierung jedes Oszillators erforderlich zFrequenzstabilität schlechter als 10-MHz-OCXO daher besser: Normalfrequenzanbindung

6 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC6 Problem: F1-Tastung für Bake zCW-F1-Tastung für Bakensender erwünscht zFrequenzumtastung und PLL: ygetastete PLL: Anbindung nur der MARK-Frequenz, zur Umtastung auf SPACE wird die PLL deaktiviert yUmtastung via PLL: Teilfaktor wird umgeschaltet; dafür ist ein sehr hochaufgelöstes Frequenzraster nötig zMikrocontroller kann PLL-Programmierung und Tastung übernehmen (kein zusätzlicher Rufzeichengeber nötig)

7 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC7 Hochauflösende PLL-Konzepte: zProblem: Verknüpfung von Frequenzraster, Phasenvergleichsfrequenz und Loopbandbreite zLösungsansätze: yMehrschleifige PLLs (konventionell oder mit DDS) yPLL mit DDS als Frequenzteiler yFractional-N-Delta-Sigma-PLL zDDS alleine (wie GB3VHF 144) hätte zu hohes Phasenrauschen und zu starke Nebenwellen

8 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC8 Fractional-N-Delta-Sigma-PLL zADF 4157

9 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC9 Blockschaltbild des Oszillators

10 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC10 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.

11 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC11 Kapazitätsdioden Doppel-Varicap für UKW-Radioempfänger

12 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC12 Schaltung des VCXO Werte für 100-MHz-Quarz: C522 pF C668 pF L3470 nH L6 + L7ca. 200 nH (Summe)

13 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC13 Übertragungsfunktion Quarz U a = 2,5 V

14 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC14 Übertragungsfunktion Quarz U a = 0,5 V U a = 4,5 V

15 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC15 Abstimmkennlinie Oszillator

16 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC16 Gesamtschaltung des PL-VCXO

17 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC17 Fractional-N-Delta-Sigma-PLL zrelativ hohe Phasenvergleichsfrequenz: f PD = 10 MHz / R mit R = zdennoch sehr feine Frequenzschritte durch einen nicht-ganzzahligen N-Teiler: f VCXO = [INT + (FRAC/2 25 )] * f PD zz. B. f PD = 400 kHz ergibt Frequenzschritte von ca. 12 mHz bei der Grundfrequenz zProblem: Integer Boundary Spurs bei fast- ganzzahligen Teilern => dann f PD ändern

18 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC18 Programmierung der Teiler

19 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC19 Leiterplatte für SMD-Bestückung

20 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC20 Aufbau der Baugruppe

21 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC21 Spektrum (Oberwellen)

22 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC22 Spektrum (Nebenwellen)

23 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC23 Spektrum (Nebenwellen)

24 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC24 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

25 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC25 Phasenrauschen (simuliert) aus Simulation mit ADISimPLL (Analog Devices)

26 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC26 10-MHz-Frequenzstandard kommerzielles GPS-Normal, z. B. HP Z3801A Amateur-GPS-Normal, z. B. G3RUH OCXOs

27 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC27 Verteilverstärker für 10 MHz

28 UKW-Tagung Weinheim 2008Wolf-Henning Rech DF9IC28 Zusammenfassung zRealisierung frequenzangebundener und frequenzumtastbarer Bakensender zErsatz des XO in der Frequenzaufbereitung durch phasengerasteten VCXO zExterne Baugruppe, dadurch nur minimaler Umbau an vorhandenen Bakensendern zPhasenrauschen wie XO, nichtharmonische Nebenwellen <-90 dBc z(Einfacher) Rufzeichengeber integrierbar


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