DRM-Empfänger im Selbstbau

HOCHFREQUENZ
DRM-Empfänger
im Selbstbau
Digitalradio für 500 kHz bis 22 MHz
Von Burkhard Kainka
Mit diesem Projekt stellt
Elektor als wahrscheinlich erste ElektronikZeitschrift einen preiswerten DRM-Empfänger
für den Selbstbau vor,
der den Empfang des
neuen digitalen Rundfunks in MP4-Qualität
mit geringem Aufwand
ermöglicht. Die Abstimmung erfolgt digital über
eine RS232-Schnittstelle
vom PC aus, der über
die Soundkarte das 12kHz-Ausgangssignal des
Empfängers erhält und
auch die Demodulation
und MPEG-Dekodierung
übernimmt.
14
Elektor
3/2004
HOCHFREQUENZ
Seit dem 15.12.2003 ist der als Digital
Radio Mondial (DRM) bezeichnete
digitale Rundfunk auf Mittelwelle
und Kurzwelle in eine neue Phase
getreten. Die Codierung wurde auf
MP4 umgestellt und bietet damit
einen noch besseren Klang. Für alle
Leser, die nun mit wenig Aufwand
DRM hören wollen, wurde dieser einzigartige Empfänger entwickelt.
Ziel der Entwicklung war ein Empfänger mit guter Empfangsleistung,
der aber trotzdem ganz ohne
Abgleichpunkte auskommt. Es werden keine speziellen Spulen oder
Drehkondensatoren benötigt, sondern nur gut erhältliche Festinduktivitäten. Dies kommt all jenen entgegen, die mehr in der digitalen Elektronik zu Hause sind und weniger in
der HF-Technik. Kein Abgleich, keine
speziellen Messgeräte - ein sehr einfacher Software-Abgleich reicht aus,
um Toleranzen in den Oszillatorfrequenzen auszugleichen.
unter. An seinem Ausgang liegt
daher ein DRM-typisches Gemisch
von modulierten Trägerfrequenzen,
die zusammen das Audiosignal als
digitalen Datenstrom übertragen.
Dieses DRM-Spektrum, ein Frequenzgemisch mit einer Bandbreite
von 10 kHz, wird an die Soundkarte
des PCs angeschlossen (Line-Eingang, bei schwachem Signal auch
Mikrofoneingang). Die Soundkarte
digitalisiert das Signal, und ein
DRM-Empfangsprogramm, das als
Herzstück einen DRM-SoftwareDemodulator/Dekoder enthält, sorgt
sowohl für die Demodulation des
DRM-Signals als auch für die
MPEG4-Dekodierung des empfangenen Datenstroms. Das Audiosignal
steht dann in Stereo-HiFi-Qualität
am Ausgang der Soundkarte zur
Wiedergabe über die (PC-)Lautsprecher zur Verfügung.
Wie DRM selbst funktioniert, insbesondere die Signalkodierung und
Übertragung, wurde in Elektor 12/02
beschrieben [1]. Genau ein Jahr
später konnten Sie in Elektor 12/03
[2] bereits lesen, wie Sie DRM (Digital Radio Mondiale) mit Hilfe des
Elektor-DDS-Generators selbst empfangen und über Ihren PC/Notebook
dekodieren können. Auch für den
hier vorgestellten Selbstbau-DRMEmpfänger wird eine DDS verwendet. Als Hintergrund- beziehungsweise Grundlagen-Information sind
beide Artikel sehr zu empfehlen.
Wie das Bockschaltbild (Bild 1b)
zeigt, wird das Signals eines DRMSenders zwei mal gemischt: Das
erste Mal mit einer variablen Oszillatorfrequenz (Abstimmung) auf eine
feste Zwischenfrequenz (ZF) von 455
kHz, und das zweite Mal mit einer
festen Oszullatorfrequenz von 467
kHz, um das 455-kHz-ZF-Signal auf
Doppelsuper
PC
Eingang
Soundkarte
RS232
DRMEmpfänger
030365 - 1 - 12a
Bild 1a. Der DRM-Empfänger hat zwei
Verbindungen mit dem Computer: Eine zur
seriellen Schnittstelle für die Abstimmung und
eine zum Eingang der Soundkarte für die
Decodierung des DRM-Signals.
12 kHz herunter zu mischen. Diese Anordnung nennt man bei Empfängern „Doppelsuper“ im Gegensatz zum „Einfachsuper“, bei
dem der zweite Mischer fehlt. Der erste
Mischeroszillator ist ein so genannter „Synthesizer“, das ist ein Oszillator, dessen Frequenz digital eingestellt wird. In unserem Fall
ist es ein DDS-Oszillator (DDS = Direkte Digitale Synthese) mit einer Frequenzeinstellung
über eine RS232-Schnittstelle, die mit der
COM-Schnittstelle des PCs verbunden ist.
PC
COM1
COM2
RS232
Eingang
Soundkarte
DRM-Interface
Eigentlich kann man den Empfänger
auch als DRM-Interface für den PC
betrachten. Wie Bild 1a zeigt, hat
der DRM-Empfänger zwei Verbindungen mit dem Computer: Über die
RS232-Schnittstelle erhält der Empfänger die digitale Steuerinformation
für die Abstimmung des Empfängers
auf die Frequenz des gewünschten
DRM-Senders.
Am Ausgang des DRM-Empfängers
liegt im Gegensatz zu einem normalen Radio kein Tonsignal, das man
über Verstärker und Lautsprecher
oder Kopfhörer hören kann. Der
DRM-Empfänger mischt das Signal
des DRM-Senders quasi auf eine
Zwischenfrequenz von 12 kHz her-
3/2004
Elektor
Synthesizer
Antenne
15895 kHz
455 kHz
12 kHz
455 kHz
455 kHz
15440 kHz
12 kHz
467 kHz
467 kHz
030365 - 1 - 12b
Bild 1b. Blockschaltbild des DRM-Empfängers, der das Signal eines DRM-Senders als
Doppelsuper zuerst auf eine Zwischenfrequenz von 455 kHz und dann auf 12 kHz
heruntermischt.
15
HOCHFREQUENZ
Die Schaltung
kerstufe mit einem BF494 (T2) hebt
den Pegel um ca. 20 dB an, bevor das
Signal dem zweiten Mischer zugeführt wird, einem passiven FETMischer mit einem BF245 (T4). Der
zweite Oszillator wird durch einen
Keramikresonator CSB470 stabilisiert, der um drei kHz auf 467 kHz
gezogen wird. Das resultierende 12-
Das Blockschaltbild lässt sich im Schaltplan
(Bild 2) gut wiederfinden. Der DDS-Oszillator
mit IC2 liefert sein Signal über T1 an den
ersten Mischer (MIX1), einen Dioden-Ringmischer. Die Zwischenfrequenz von 455 kHz
durchläuft ein steilflankiges Keramikfilter
(Fl1) mit 12 kHz Bandbreite. Ein ZF-Verstär-
kHz-ZF-Signal durchläuft ein einfaches Bandpassfilter und wird noch
einmal mit zwei Opamps (IC3) um 20
dB verstärkt und gepuffert, bevor es
am Ausgang für den Anschluss an
die PC-Soundkarte bereitsteht.
Am wichtigsten für guten DRMEmpfang ist die Phasenreinheit des
Mischeroszillators. Hier erfüllt unser
+5V
L2
10µH
C4
5V
100n
2
IC1.B
7 RTS
4
3 TXD
8
6
1
4
15
DVDD
AVDD
SDATA
7
10
5
1
FS ADJ
2
R1
AGND
5
13
BF494
0V4
100n
11
12
PSEL0
DGND
100n
IC5
C7
10
PSEL1
REFOUT
C1
3k9
SUB D9
3µH3
FSELECT
REFIN
3
100n
L1
MCLK
1
+5V
T1
0V5 AC
1V2 DC
14
IOUT
C8
3V
IC2
AD9835
6
8
100n
16
COMP
FSYNC
IC1.C
9
100n
SCLK
9
8
4 DTR
R4
C3
180Ω
6
C2
3
1
R2
R3
C5
C6
15p
15p
330Ω
1
R5
36Ω
IC1.A
1
680Ω
K1
8
C25
5
100n
+5V
R7
4V8
100Ω
XTAL
R8
C12
50MHz
4µ7
2k2
4
16V
2V3
ANT
CFW455F
TUF-1
1
100k
R6
MIX1
K2
2
4
T2
C11
1
C9
5
Fl1
100n
L3
2
1n8
3
4
BF494
0V7
C10
100µH
3n3
3
+5V
R9
100Ω
R10
R15
16V
C17
C14
100n
220k
R11
C21
2V4
560k
4µ7
2k2
C13
16V
4
3
3k3
IC3.A
7
C22
470n
2V4
ZF
12kHz
1n
560k
R16
C18
100k
1k
470p
6
27k
BF245C
R13
5
IC3.B
R17
BC
548C
R12
C16
1
2
T4
470p
K4
2V4
C19
R14
T3
1n
CSB470
4µ7
220k
100n
C15
X1
8
IC3
2V4
R18
C20
4n7
IC4
K3
D1
+5V
7805
9V
IC1 = MC1489
IC3 = LM358
1N4001
C23
C24
14
IC1
100n
100n
IC1.D
7
13
1
11
030365 - 11
Bild 2. Die Schaltung des DRM-Empfängers zeichnet sich durch die PC-gesteuerte Abstimmung eines DDS-Oszillators und durch zwei
pegelfeste Mischer aus.
16
Elektor
3/2004
HOCHFREQUENZ
T
R3
C4
C6
C10
R2
C1
C2
C8
R7
C12
R1
C25
MIX1
T1
R5
R6
C9
FL1
C11
IC1
L1
IC2
H3
L3
C7
C3
K2
R4
H4
C5
1
R8
C22
H2
030365-1
T4
T3
T2
C20
R17
R18
C19
R16
R14
K4
IC3
R15
H1
K3
C15
X1
R12
D1
C24 C23
C14 C17
R13
R9
K1
R11
R10
L2
C13
T
IC5
C18
IC4 C16
C21
Bild 3. Die Platine ist doppelseitig beschichtet und durchkontaktiert. Beim
Bestücken muss man die Anschlüsse der Bauteile im HF-Schaltungsteil unbedingt
möglichst kurz halten.
Stückliste
IC3 = LM358 N
IC4 = 7805
Widerstände:
R1 = 3k9
R2 = 680 Ω
R3 = 330 Ω
R4 = 180 Ω
R5 = 39 Ω
R6,R13 = 100 k
R7,R9 = 100 Ω
R8,R10 = 2k2
R11 = 220 k
R12 = 1 k
R14 = 3k3
R15,R16 = 560 k
R17 = 27 k
R18 = 220 k
IC5 = 50-MHz-Quarzoszillator, 8
oder 14 DIP
Kondensatoren:
C1...C4 = 100 n SMD 1208
C5,C6 = 15 p
C7,C8,C11,C14,C17,C23,C24,C25 =
100 n, 5 mm Rastermaß
C9 = 1n8, 5 mm Rastermaß
C10 = 3n3, 5 mm Rastermaß
C12,C13,C21 = 4µ7/16 V stehend
C15,C16 = 470 p
C18,C19 = 1n, 5 mm Rastermaß
C20 = 4n7, 5 mm Rastermaß
C22 = 470 n
Induktivitäten:
L1 = 3µH3
L2 = 10 µH
L3 = 100 µH
Bezugsquellenhinweis:
Halbleiter:
D1 = 1N4001
T1,T2 = BF494
T3 = BC548C, BC549C, BC550C
T4 = BF245C
IC1 = MC1489 N
IC2 = AD9835 BRU (Analog Devices)
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Außerdem:
K1 = 9-polige Sub-D-Buchse,
gewinkelt, für Platinenmontage
K2 = 2 Lötnägel
K3 = Netzgerätebuchse für
Platinenmontage
K4 = Kabel mit 3,5-mm- Mono- oder
Stereo-Klinkenstecker
MIX1 = TUF-1 (Mini-Circuits)
FL1 = CFW455F (455-kHzKeramikfilter, Bandbreite 12 kHz)
X1 = CSB470 (470-kHzKeramikresonator)
Serielles Kabel (für RS232), 1:1Verbindung mit Stecker und Buchse
(kein Null-Modem-Kabel, keine
gekreuzten Adern!)
Platine** EPS 030365-1*
Diskette mit PC-Software** EPS
030365-11*
* siehe Service-Seiten in der Heftmitte
und www.elektor.de
** Software und Platinen-Layout auch
als Download unter
www.elektor.de/dl/dl.htm
Elektor
Wie bei den meisten Elektor-Projekten
sind die Bauteile und ein kompletter
Bauteilsatz bei der Geist Electronic
Versand GmbH erhältlich (www.geistelectronic.de). Einzelne Bauteile und
Spezial-ICs wie den AD9835 BRU liefert
auch Segor electronics (www.segor.de).
Als fertig aufgebaute und getestete
Platine ist der DRM-Empfänger bei der
AK-Modul-Bus GmbH zu bekommen
(www.ak-modul-bus.de).
DRM-Empfänger höchste Ansprüche: Der
DDS-VFO bringt ein extrem phasenreines
Oszillatorsignal. Die ebenfalls sehr wichtige
Großsignalfestigkeit des Signalwegs wird
durch die verwendeten Mischer garantiert.
Entsprechend sind die Ergebnisse: An einer
Langdrahtantenne werden Störabstände bis
über 30 dB in der DRM-Software erzielt, was
sonst nur sehr teure Empfänger schaffen.
Diese guten Resultate lassen sich trotz der
vereinfachten und abgleichfreien Auslegung
der Schaltung erzielen, weil einige Eigenschaften, die beim konventionellen AM-Empfang wichtig sind, bei DRM keine so große
Rolle spielen.
Der Dynamikbereich der PC-Soundkarte ist
zusammen mit der DRM-Software groß
genug, um die üblicherweise vorkommenden
Pegelunterschiede von bis zu 30 dB problemlos zu verarbeiten. Das erspart uns eine ALC
(automatische Verstärkungsregelung). Eine
hohe Empfindlichkeit ist für DRM ebenfalls
nicht erforderlich. Sehr schwache DRM-Signale (unter etwa 10 µV) lassen sich auch bei
höherer Gesamtverstärkung nicht besser
empfangen, weil der tatsächliche Störabstand bei der großen Bandbreite von 10 kHz
nicht ausreicht. Mehr Verstärkung würde nur
das Rauschen anheben. Im Versuchsbetrieb
hat sich auch gezeigt, dass der Empfänger
ohne abgestimmten Vorkreis auskommt. Zum
einen liegt die Spiegelfrequenz im Abstand
von 910 kHz (2 x 455 kHz) nämlich fast immer
außerhalb benachbarter Rundfunkbänder,
und zum anderen werden Störsignale vom
DRM-Decoder erstaunlich gut toleriert.
Falls erwünscht, kann natürlich eine Antenne
mit Preselector verwendet werden. Über den
Bau solcher Antennen informiert ein getrennter Artikel. Normalerweise reicht aber eine
einfache Langdrahtantenne mit einer Länge
zwischen 3 m und 10 m, die möglichst frei
aufgehängt und direkt mit dem Mischereingang verbunden wird.
Details
Der Antenneneingang mit einer Impedanz
von ca. 50 Ω ist breitbandig direkt mit dem
Dioden-Ringmischer TUF-1 verbunden. Der
Mischer setzt das Signal niederohmig auf 455
kHz um. Der TUF-1 ist für einen Frequenzbereich von 2 MHz bis 600 MHz ausgelegt.
Tatsächlich kann man jedoch auch unter 2
MHz arbeiten, wobei die Eingangsimpedanz
sinkt und einen stark induktiven Anteil
bekommt. In der Praxis arbeitet der Empfänger jedoch auch noch im Mittelwellenbereich
bis herab zu 500 kHz zufrieden stellend.
Am Ausgang des Ringmischers liegt ein
breitbandiges Anpassglied für 455 kHz. Die
Impedanz wird über einen Resonanzkreis mit
17
HOCHFREQUENZ
kapazitiver Anzapfung etwa im Verhältnis 1
zu 10 hochgesetzt und passt dann zum Eingangswiderstand
des
Keramikfilters
CFW455F mit ca. 1 kΩ. Hier ist keine große
Genauigkeit nötig, da auch die tatsächliche
Antennenimpedanz meist höher als 50 Ω
liegt. Der Schwingkreis mit einer Festinduktivität 100 µH wird bei geringer Güte (Q < 10)
betrieben, so dass die Bandbreite über ca. 50
kHz liegt und die Toleranz der Bauteile unkritisch ist. Man braucht daher keinen Abgleich
der Spule. Trotzdem trägt der Anpasskreis zur
Weitabselektion des ZF-Filters bei.
Das Filter CFW455F hat eine Bandbreite von
12 kHz, wobei 10 kHz für DRM gefordert werden und etwas mehr nicht schadet. Tatsächlich ist etwas mehr Bandbreite sogar wichtig,
um etwas Spielraum bei Frequenzabweichungen des zweiten Oszillators zu haben.
Wenn der zweite Oszillator nicht genau auf
467 kHz, sondern zum Beispiel auf 467,5 kHz
schwingt, verschiebt sich die erste ZF auf
455,5 kHz. Die Software muss dann den
ersten Oszillator um 500 Hz höher abstimmen. Am Ende erscheint aber wie gefordert
ein Signal von 12 kHz. Die leicht verschobene
erste ZF passt immer noch durch das ZF-Filter. So konnte ein teurer Spezialquarz im
zweiten Oszillator vermieden werden. Der
zweite Oszillator auf 467 kHz verwendet
stattdessen einen preiswerten Keramikresonator CSB470. Die Frequenz wird durch die
große Kapazität des Oszillators (C15 und C16)
um 3 kHz nach unten gezogen und erreicht
eine maximale Abweichung von etwa 1 kHz.
Auf das ZF-Filter folgt eine einzelne ungeregelte 20-dB-Verstärkerstufe (T2). Da keine
Vorverstärkung oder Mischverstärkung vorliegt und das ZF-Filter eine zusätzliche Signaldämpfung bewirkt, sind die Signalpegel
so klein, dass eine Übersteuerung ausgeschlossen ist.
Der JFET BF245 (T4) arbeitet als passiver FETMischer wie ein HF-Schalter, der das Signal im
Takt des Oszillators kurzschließt. Der Vorteil
ist neben der Einfachheit ein großer Dynamikbereich. Der Mischer verarbeitet Signale bis
über 100 mV ohne erkennbare Verzerrungen.
030365-1
(C) ELEKTOR
DDS-Abstimmung
Der DDS-VFO mit einem AD9835 von Analog
Devices wird ohne Mikrocontroller direkt über
die RS232-Schnittstelle angesteuert. Ein Leitungsempfänger MC1489 ist für die Pegelanpassung zuständig. Das Taktsignal von 50
MHz erlaubt einen theoretischen Abstimmbereich bis 25 MHz. Praktisch werden jedoch
die Ausgangssignale nahe dieser Grenze zu
schwach, so dass nicht viel mehr als 24 MHz
eingestellt werden sollte. Ein einfaches Tiefpassfilter (C5, L1, C6) mit einer Grenzfre-
18
Bild 4. Die Bestückungsseite der im Elektor-Labor getesteten Musterplatine. Die
durchgehende Kupfer-Massefläche ermöglicht kurze Masseverbindungen.
Elektor
3/2004
HOCHFREQUENZ
fängers erlaubt. Die Inbetriebnahme des
Empfängers ist im Textkasten „Schritt für
Schritt“ beschrieben. Beim ersten Start von
DRM.exe muss die verwendete serielle
Schnittstelle angegeben werden. Die vorgegebene Einstellung ist COM1 und kann zum
Beispiel in COM2 verändert werden. Diese
Einstellung wird mit der Schaltfläche „Save
Setup“ zusammen mit anderen Parametern in
der Datei Init.txt gespeichert und beim nächsten Start des Programms automatisch geladen. Sobald die (serielle) Verbindung korrekt
erzeugt wurde, kann über den Schieberegler
(oben im Fenster, siehe Bild 6) die Empfangsfrequenz mit einer Auflösung von 1 kHz
eingestellt werden. Mit den Pfeilen am Rand
erreicht man Schritte von 1 kHz, ein Klick in
die Fläche neben dem Schieber bewirkt
Schritte von 10 kHz.
Bild 5. Das nur im SMD-Gehäuse erhältliche DDS-IC wird zusammen mit vier
SMD-Kondensatoren auf der Platinenunterseite bestückt.
Kalibrierung
quenz von ca. 24 MHz sorgt für eine
ausreichende Oberwellendämpfung.
Eine zusätzliche Verstärkerstufe
garantiert eine genügend starke
Ansteuerung des Mischers.
Analog Devices bietet eine große
Zahl unterschiedlicher DDS-Schaltkreise, darunter auch einige mit
höherer Taktfrequenz. Der AD9835
wurde jedoch gewählt, weil er relativ preiswert und leicht erhältlich ist
(zum Beispiel als Lagertyp bei Segor
electronics oder bei Geist-Electronic). Die niedrige Zwischenfrequenz
Eine Frequenzkalibrierung ist erforderlich,
weil beide Oszillatoren des Empfängers
gewisse Toleranzen besitzen und nicht hardwaremäßig abgeglichen werden. Als Erstes
soll die genaue Frequenz des zweiten Oszillators (nominell 467 kHz) ermittelt werden.
Dazu stellt man zuerst die Empfangsfrequenz
Null ein (Schieber oben im Fenster ganz nach
links) und startet die DRM-Software (Anmerkung: im Folgenden wird das Programm „DRM
Software Radio“ des Fraunhofer IIS verwendet,
man kann aber ebenso „Dream“ einsetzen –
siehe Textkasten „Decoder-Software“).
Am Empfänger ist noch keine Antenne angeschlossen. Im Spektrum (Bild 7) erscheint nun
eine einzelne Linie, die dadurch entsteht,
von nur 455 kHz führt dazu, dass die
VFO-Frequenz nur wenig über der
Empfangsfrequenz liegt. Die obere
Grenze der VFO-Frequenz ist nicht
scharf definiert, sondern die VFOAmplitude nimmt oberhalb 20 MHz
einfach kontinuierlich ab. Daher
konnte zum Beispiel auch die DWStation auf 21780 kHz in Trincomalee
(Sri-Lanka) noch empfangen werden.
Zur Einstellung der Empfangsfrequenz wurde ein PC-Programm
“DRM.exe” entwickelt, das auch die
notwendige Kalibrierung des Emp-
Schritt für Schritt
Beim Anschluss des DRM-Empfängers an den PC geht man wie folgt vor:
1. RS232-Verbindung über 1:1-Kabel herstellen
2. Ausgang des Empfängers über abgeschirmtes NF-Kabel mit dem Line-Eingang
der PC-Soundkarte verbinden
3. Stromversorgung des Empfängers einschalten
4. DRM-Software starten und Soundkarte als Quelle und Ziel wählen
5. Volume-Control-Fenster (das mit den Schiebereglern) auf dem Bildschirm öffnen (durch Doppelklick auf das Lautsprechersymbol unten rechts auf dem
Windows-Desktop - oder über
Programme/Zubehör/Unterhaltungsmedien/Lautstärkeregelung)
6. Unter „Optionen – Eigenschaften“ bei „Lautstärke regeln für“ Aufnahme
auswählen
7. Für den verwendeten Eingang („Line-In“ oder „Microphone“) Häkchen setzen und OK anklicken
8. Im jetzt erscheinenden Fenster beim gewählten Eingang Lautstärke einstellen
9. Wieder zurück zu „Optionen – Eigenschaften“ gehen und jetzt Wiedergabe
auswählen. Alle Eingänge ausschalten (Häkchen entfernen) bis auf den verwendeten Eingang (normalerweise Wave). Die beiden linken Regler verwenden um die Lautstärke der PC-Lautsprecher einzustellen.
10. Für die Abstimmung auf einen Sender Programm DRM.exe starten.
3/2004
Elektor
Bild 6. Das Windows-Programm DRM.exe für
die Abstimmung des Empfängers.
19
HOCHFREQUENZ
dass der erste Oszillator genau auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist. (Anmerkung:
Wenn der Empfänger erst nach dem Starten
der Software eingeschaltet wurde, ist die Linie
erst zu sehen, nachdem der Schieber ein klein
wenig bewegt wurde. Ist die Linie trotzdem
nicht zu sehen, ist das Eingangssignal möglicherweise zu klein, dann den Mikrofoneingang der Soundkarte verwenden. Das Rauschen des Empfängers muss eigentlich unten
im Bild gerade zu sehen sein. Es kann auch
sein, dass die Linie außerhalb des Bildes liegt.
Listing 1
Bild 7. Kalibrierung der Zwischenfrequenz, hier mit dem Programm DRM Software
Radio (Version 2.034).
Auszüge aus dem VB-Programm
Const XTAL = 40000
Const IF1 = 454.3
Private Sub output(Data)
TXD 0
Delay 0.1
DTR 1
‘ CE
Delay 0.1
BitValue = &H8000&
For n = 0 To 15
If (Data And BitValue) >
0 Then RTS 0 Else RTS 1
Delay 0.1
TXD 1
‘ clock
Delay 0.1
TXD 0
Delay 0.1
Delay 0.1
BitValue = BitValue \ 2
Next n
Delay 0.1
DTR 0
Delay 0.1
End Sub
Private Sub LO(freq)
HScroll1.Value = freq
Label1.Caption =
Str$(freq) + “ kHz”
Dim frg As Long
Dim freqLo As Long
Dim freqHi As Long
Dim Daten As Long
freq=freq+IF1 ‘add IF1
frg=Int(freq/XTAL*
4294967296#)
freqHi=frg\&H10000
freqLo=frg-freqHi*&H10000
freqLoL=freqLo And &HFF
freqLoH freqLo\&H100
freqHiL=freqHi And &HFF
freqHiH=freqHi \ &H100
output &HF800& ‘Reset
‘4 Bytes to FREQ0
output(&H3000& + freqLoL)
output(&H2100& + freqLoH)
output(&H3200& + freqHiL)
output(&H2300& + freqHiH)
output &H8000& ‘Sync
output &HC000& ‘Reset end
End Sub
Dann den Schieber so weit verstellen,
bis die Linie sichtbar wird). Der obere
Schieber im Bereich Setup muss nun
so eingestellt werden, dass die Linie
genau im Zentrum des Spektrums
steht. Das Ausgangssignal des Empfängers beträgt dann exakt 12 kHz.
Beim Musteraufbau ergab sich die
korrekte Einstellung bei 466,4 kHz,
das heißt, der zweite Oszillator hatte
eine Abweichung von 600 Hz nach
unten, die von nun an durch eine
gleich große Abweichung des ersten
Oszillators ausgeglichen wird. Der
Einstellbereich der Kalibrierung
beträgt +/- 2 kHz
Im zweiten Schritt muss die Abweichung des Mutteroszillators ausgeglichen werden. Der Quarzoszillator
mit 50,000 MHz hat eine Grundtoleranz von +/- 100 ppm, also 100 Hz
pro MHz, so dass die tatsächliche
Abweichung bis zu 5 kHz bei 50
MHz betragen könnte. Bei einer
Empfangsfrequenz um 10 MHz
würde sich die Abweichung mit 1
kHz auswirken. Für den Abgleich
schließt man eine Antenne an und
sucht sich einen starken AM-Sender
im Kurzwellenbereich (Abstimmen
mit dem oberen Schieberegler in
DRM.exe). Alle Rundfunksender liegen in einem hochgenauen 5 kHzRaster und können als Frequenznormal verwendet werden. Bild 8 zeigt
das Spektrum eines AM-Senders bei
6085 kHz. Der untere Schieberegler
muss nun so eingestellt werden,
dass der Träger des Senders genau
im Zentrum steht.
Theoretisch müsste nun der erste
Kalibrierschritt wiederholt werden,
dann der zweite und so weiter. In
der Praxis ist dies jedoch nicht nötig,
weil sich die geringe Abweichung
des Mutteroszillators im Bereich der
Zwischenfrequenz nur zu etwa 1 %
auswirkt. Bei einer festgestellten
Abweichung von 1 kHz bei 50 MHz
beträgt der Fehler bei 455 kHz nur
etwa 10 Hz. Die DRM-Software verlangt aber lediglich eine absolute
Genauigkeit von +/- 500 Hz.
Nach der Kalibrierung der Oszillato-
Bild 8. Ein AM-Sender als Frequenznormal.
20
Elektor
3/2004
HOCHFREQUENZ
Quarzoszillator mit 60 MHz einbaut, der kann
hier die neue Frequenz eintragen.
Decoder-Software
Zum Betrieb des DRM-Empfängers ist neben der Abstimmsoftware DRM.EXE
(Download von der Elektor-Site www.elektor.de) auch ein Softwaredecoder
erforderlich. Der Anwender hat die Wahl zwischen zwei Produkten.
Das DRM Software Radio des Fraunhofer IIS in der Version 2.034 kann zu einem
Preis von ca. 60 Euro online über www.drmrx.org bezogen werden. Die Bezahlung erfolgt über Kreditkarte. Die Download-Information und ein Softwareschlüssel kommen per Email. Die neue Programmversion unterstützt den neuen DRMStandard auf der Basis von MP4, der am 15.12.2003 eingeführt wurde. Fast alle
Kurzwellen-DRM-Stationen senden inzwischen in Stereo und erreichen mit dem
Programm eine hervorragende Klangqualität.
Das Open Source Projekt DREAM von Volker Fischer und Alexander Kurpiers
vom Institut für Kommunikationstechnologie der Universität Darmstadt liegt
inzwischen in der Version 1.0 vor. Das Programm wird nur als C++ Quelltext
(http://sourceforge.net/projects/drm/) angeboten, weil die Autoren fremde Komponenten verwendet haben, die man sich bei den jeweiligen Herstellern laden
soll. Das Projekt kann für Windows oder für Linux kompiliert werden. Wer nicht
mit einem C++ Compiler vertraut ist, ist auf die Hilfe eines freundlichen Mitmenschen angewiesen, der ihm die Dateien kompiliert. DREAM_V1.0 ist mittlerweile eine ernst zu nehmende Alternative zum DRM Software Radio geworden.
Das Programm läuft absolut stabil und benötigt weniger Rechenleistung als die
ersten Versionen. Inzwischen ist auch der Empfang von Bildern möglich, und das
Programm kann ein Log-File mit Empfangsergebnissen schreiben. DREAM ist sehr
tolerant in Bezug auf die Frequenzlage des DRM-Basisbands und scannt den
gesamten Bereich zwischen 0 und 24 kHz. Als zusätzliche Betriebsart ist der analoge AM-Empfangsmodus wählbar. Der DRM-Empfänger ist damit auch für den
klassischen Rundfunk auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle verwendbar.
In einer der nächsten Ausgaben werden wir noch einmal auf die Software-Decoder zurückkommen. Die DRM-Programme eignen sich für alle Windows-Versionen ab Windows 98 (also 98, 2000, NT und XP).
ren sollte man nicht vergessen, die
Setup-Daten zu speichern, damit sie
beim nächsten Start wieder zur Verfügung stehen. Übrigens werden
auch noch andere Daten gespeichert. Dazu gehört die aktuell eingestellte Frequenz. Das Programm
beginnt also beim nächsten Start
genau dort. Auch alle Stationstasten
können mit eigenen Frequenzen
belegt und in der Setup-Datei
gespeichert werden. Übrigens kann
die Datei auch mit einem Texteditor
bearbeitet werden. Wer also gegen
alle gut gemeinten Ratschläge seine
DDS übertakten will und einen
Ansteuerung mit VB
Die Ansteuerung der Abstimmung durch den
PC eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, wie zum
Beispiel mit Stationsnamen beschriftete Speichertasten oder eine timergesteuerte Anwahl
bestimmter Wunschprogramme. Außerdem
lässt sich die DDS auch für Messzwecke einsetzen. Um den Tatendrang der Leser nicht zu
behindern, wird die Ansteuerung der DDS
hier an einem einfachen Visual-Basic-Beispiel
erläutert. Bild 9 zeigt die Oberfläche des Beispielprogramms. Es verwendet einen Schieberegler, Stationstasten und zwei editierbare
Wunschfrequenzen. Eine für den Benutzer
ausführbare Kalibrierung wurde nicht vorgesehen und die Kalibrierung stattdessen über
Konstanten im Programm durchgeführt.
Listing 1 zeigt die beiden entscheidenden
Prozeduren des Programms. Mit output (Data)
werden jeweils 16 Bits in ein Register des
AD9835 geschrieben. Die Prozedur LO
berechnet die Frequenz und die erforderlichen Registerinhalte des DDS-Bausteins. Die
Ausgangsfrequenz wird durch einen 32-BitWert eingestellt, wobei ein Schritt 50
MHz/232 = 0,01164 Hz beträgt. Die Zuordnung der Register und ihre Adressierung im
oberen Teil des 16-bit-Steuerworts wird im
Datenblatt des Bausteins genau erläutert.
Das Programmbeispiel zeigt die entscheidenden sieben Registerinhalte zur Einstellung einer Frequenz. Ein Frequenzwert wird
auf vier Bytes aufgeteilt, die in vier Teilregister übertragen werden.
Oben im Quelltext des Programms findet man
zwei Konstanten, die angepasst werden müssen, um die Frequenz zu kalibrieren. Die notwendigen Daten erhält man aus dem fertigen
Anwenderprogramm zum Empfänger. XTAL
= 50000 steht für die genaue Frequenz des
Quarzoszillators. IF1=455 legt die Zwischenfrequenz fest. Bei einer festgestellten
Frequenz von zum Beispiel 466,3 kHz beträgt
die Zwischenfrequenz 466,3 kHz – 12 kHz =
454,3 kHz. Die Ansteuerung der RS232 verwendet ein BAS-Modul, das bereits in [3] vorgestellt wurde.
(030365-1)e
Bild 9. Die Oberfläche des Visual-Basic-Beispielprogramms zur Steuerung der
Abstimmung.
3/2004
Elektor
Literatur:
[1] H. Weber, Digital Radio Mondiale,
Elektor 12/2002, S. 62
[2] B. Kainka, DRM im Selbstversuch,
Elektor 12/2003, S. 66
[3] B. Kainka, Elektronik am PC, Visual Basic in
der Praxis, Elektor 2002
[4] Kainka/Schneider, DRM-Empfangspraxis,
Franzis 2004
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