einfache DCF77-Empfängerschaltung verbessern

[Tom (Gast)]

Hallo zusammen,

hier kommt der gefühlt 1.000te Thread zu DCF77.

Mir fiel vor einigen Wochen aus einem alten kaputten Funkwecker eine 
abgestimmte Ferritantenne in die Hände. Das hat in mir den Ehrgeiz 
geweckt, einmal DCF77 (ohne ein gekauftes Modul) zu empfangen und zu 
decodieren... muss dazusagen, ich bin ein ziemlicher Frischling in 
Sachen Elektronik und habe beruflich auch gar nichts damit zu tun.

Habe mir eine (ziemlich simple) Schaltung überlegt, auf Breadboard 
aufgebaut und getestet. Die Auswertung erfolgt mit dem ADC eines 
Atmega48. Ich lese pro Sekunde 256 Messwerte ein und vergleiche den 
aktuellen Messwert mit dem halben Durchschnitt der Meßwerte um zu 
erkennen ob der Pegel des Signals abgesenkt ist. Sozusagen eine minimale 
Software-AGC. Die Decodierung erfolgt dann nach dem einfachen Prinzip: 
Solange Bits sammeln bis die Minute voll ist (Trägerabsenkung 
ausbleibt), dann Protokoll-Prüfungen und Paritätsprüfungen vornehmen und 
ggf. die übermittelte Zeit in die mitlaufende Uhr übernehmen.

Um es vorweg zu nehmen: Obwohl alles sehr minimalistisch ist und die 
Ferritantenne das einzige frequenzselektive Element in der Schaltung ist 
funktioniert es hier am Einsatzort (140 km Luftlinie von Mainflingen) 
genau so wie ich es mir überlegt habe. (FREU)

Habe die Schaltung dann vom Breadboard entfernt und auf Lochraster 
wieder aufgebaut, mit dem Ziel dem Dingen noch ein Gehäuse zu verpassen 
und mein kleines Projekt damit abzuschließen.

Jetzt fiel mir aktuell aus einer anderen kaputten Funkuhr noch ein Quarz 
(77,503 kHz) in die Hände und es stellte sich bei mir die Frage, ob ich 
eine einfache Möglichkeit habe, meine minimalistische Schaltung mit 
diesem Quarz noch zu verbessern. Habe die Schaltung leider nicht mehr 
auf dem Steckbrett... sonst hätte ich lange probiert... und ich möchte 
an meinem Lochrasteraufbau auch nicht unnötig rumbraten (es funktioniert 
ja auch alles bereits wie es soll, das mit dem Oszi gemessene Signal 
hinter dem 2. jFET ist auch "sauber").

Könnte ich theoretisch ein meiner Schaltung den C4 einfach durch den 
Quarz ersetzen ? Könnte das funktionieren ?

Bin für jeden Hinweis zur Schaltung dankbar.

Gruß
Tom

[B e r n d W. (smiley46)]

In diesem Beitrag (z.B.) gibt es einen Schaltplan:
Beitrag "Re: aktives Quarz Bandpass-Filter"

Du könntest die Transistorstufe links vom Quarz mit den beiden 5k 
Widerständen, Trimmer und Poti zwischen Deine beiden Stufen einfügen. 
Das Filter wird allerdings ein paar dB dämpfen. Ob dann Deine 
Verstärkung noch reicht oder eine weitere Verstärkung nötig wird, mußt 
Du selber rausfinden.

[Tom (Gast)]

@Bernd: Danke für die Info. Der Schaltplan war mir vorher beim Suchen 
nicht aufgefallen.

Ich werde den Quarz in dieser Schaltung wohl nicht mehr einbauen. Ich 
hatte im Steckbrettaufbau nach der Gleichrichtung und Glättung des 
Empfangssignals am ADC einen Pegel von 200mV. Der Pegel hat mir 
gereicht.

Nach dem Aufbau auf Lochraster hatte ich allerdings nur noch ca. 30mV. 
Vermutlich hatte ich auf dem Steckbrett eine passende Rückkopplung, die 
mir den Schwingkreis entdämpft hat. Mit dem Pegel arbeitet die Schaltung 
immer noch gut. Mehr Dämpfung möchte ich jetzt aber nicht reinbringen.

...Ich überlege aber momentan noch dran, ob ich noch einen weiteren 
Empfänger baue... diesmal aber wirklich vollständig "from scratch"... 
also auch ohne eine fertig abgestimmte Ferritantenne. Da wird mir der 
Quarz wohl hilfreich werden. Vielleicht wird es ein Empfänger mit 
Rahmenantenne, wär mal was anderes....

Gruß
Tom

[Ham (Gast)]

Hallo,

Tom sehr schön gemacht, gefällt mir. Schön zu sehen das es immer noch 
Leute gibt die nicht einfach ein fertiges Modul nehmen, sondern auch auf 
der HF Seite was selbststänig bauen.
Leider wird der Aufwand für bessere Schaltungen bezüglich der benötigten 
Messgeräte und der notwendigen Hintergrundwissens und  Erfahrung sehr 
schnell unangenehm hoch so das dann doch oft auf fertige Module 
zurückgegriffen werden muß.
(Ein GPS Empfänger im HF Teil selbst zu bauen wäre schon eine 
interessante Sache - aber der Preis für die erfoderlichen Messgeräte und 
das mehrjährige Studium und erfahrung aus der Praxis machen sowas 
illusorisch - leider)
Das sich das ganz finanziell nicht lohnt ist sowieso klar.

Ham

[Harald W. (wilhelms)]

Tom schrieb:

> ...Ich überlege aber momentan noch dran, ob ich noch einen weiteren
> Empfänger baue

In der Zeitschrift "elrad" gabs mal die Beschreibung für einen
Superhetempfänger. Das Konzept war recht elegant, weil man so
auch die damals oft störende 5. Oberwelle der Zeilenfrequenz
der Röhrenfernseher ausblenden konnte. Einen Link auf die
Beschreibung habe ich allerdings nicht. Vielleicht findet sich
mit google Recherche was oder ein Besitzer der "elrad-DVD" kanns
Dir per email schicken.
Gruss
Harald

[dolf (Gast)]

Ham schrieb:
> Das sich das ganz finanziell nicht lohnt ist sowieso klar.

was wieder zum komplettmodul ausm shop führt.
mich interessiert da eigentlich nur die funktion.
zu ddr zeiten muste man da anders denken denn da gab´s nix oder nur 
schwer was zu kaufen.
eigenbau nur wenn´s anders nicht geht oder es vorteile bringt.
mfg

[Tom (Gast)]

Harald Wilhelms schrieb:
> In der Zeitschrift "elrad" gabs mal die Beschreibung für einen
>
> Superhetempfänger.

Meine erste Idee war ein Superhet, bei dem ich die LO-Frequenz auch über 
den Atmega erzeuge... das habe ich dann aber wieder verworfen, als ich 
gemerkt habe, wie gut ein einfacher Geradeausempfänger bereits 
funktioniert. Einen Superhet hab ich mir auch noch nicht zugetraut...

Harald Wilhelms schrieb:
> störende 5. Oberwelle der Zeilenfrequenz
>
> der Röhrenfernseher

...das Problem hat sich in unserem Haushalt gottseidank von selbst 
erledigt. Der Geradeausempfänger funktioniert hier auch direkt in der 
Nähe von PC, Telefonanlage und einigen Netzteilen. Lediglich wenn mein 
Akkuladegerät (Schaltnetzteil) in unmittelbarer Nähe steht, dann ist mit 
Empfang nichts mehr, das "saut" ziemlich rum. Habe aber auch einen 
kommerziellen Empfänger noch nicht daneben gestellt.

Ham schrieb:
> Das sich das ganz finanziell nicht lohnt ist sowieso klar.

Richtig, war nur aus purem Interesse an der Materie...

dolf schrieb:
> eigenbau nur wenn´s anders nicht geht oder es vorteile bringt.

Auch richtig... Bringt mir einen gewaltigen Vorteil. Denn der Weg war 
das Ziel. Ich konnte damit mein Elektronik-Wissen vergrößern, weitere 
Erfahrungen im Bereich HF (naja ist ja noch nicht wirklich HF ;-) 
sammeln. Zudem ist das alte, gebraucht erworbene Hameg-Oszi zum ersten 
Mal zu einem sinnvollen Einsatz gekommen. Und das Programmieren des 
Atmega in Assembler war auch das erste richtige Projekt mit einem MC 
(außer halt mal vorher eine LED blinken lassen, o.ä.). Hat sich für mich 
also gelohnt. Hätte ich nur eine Funkuhr haben wollen, dann hätte ich 
mir die für unter 5,- Euro beim Restposteverwerter besorgt.

Gruß
Tom

[B e r n d W. (smiley46)]

Hallo Tom

Da Du von Rückkopplung auf dem Steckbrett schreibst, durch einfaches 
umlöten von C1 auf den Source kannst Du die Schaltung zu einem Colpitts 
umbauen.

Die Rückkopplung läßt sich stabil/fest über C2 einstellen. In der 
Simulation schwingt es bei 180nF, bei größeren Werten nicht. Wenn man es 
nicht auf die Spitze treibt, besteht keine Schwinggefahr. Die Hüllkurve 
sollte noch nicht periodisch ausschwingen.

Bei mir liegen nach der ersten Stufe bereits 100mVss an. Die Entfernung 
beträgt 150km. Die verbesserte Selektivität reich nicht aus, um 
88.125kHz zu unterdrücken. Aber Röhrenfernseher scheinen in Deiner 
Umgebung nicht mehr vorhanden zu sein.

PS.
Bezüglich Röhrenfernseher hat sich das mit Deinem Post überschnitten.

[Harald W. (wilhelms)]

Tom schrieb:

> Meine erste Idee war ein Superhet, bei dem ich die LO-Frequenz auch über
> den Atmega erzeuge... das habe ich dann aber wieder verworfen, als ich
> gemerkt habe, wie gut ein einfacher Geradeausempfänger bereits
> funktioniert.

Der funktioniert aber wirklich nur im Nahbereich, was man ziemlich
schnell bereits in den siebziger Jahren festgestellt hat. Man nahm
dann schnell 77,5kHz-Filterquarze, die aber damals ziemlich teuer
waren.

> Einen Superhet hab ich mir auch noch nicht zugetraut...

Ein Superhet war oft einfacher als ein Geradeausempfänger,
weil letzterer gern zum Schwingen neigt. Der ZF-Verstärker
wird beim Super einfach aus OPVs, geschaltet als aktives
Filter, aufgebaut. ZF etwa 600Hz.

> Hätte ich nur eine Funkuhr haben wollen, dann hätte ich
> mir die für unter 5,- Euro beim Restposteverwerter besorgt.

Manchmal lohnt auch eine sinnvolle Kombination: Empfänger
aus der Funkuhr ausbauen und Auswertung mit selbstentwickelten
uC machen. Da kann man dann auch einige Features verwirklichen,
die es so fertig nicht gibt. Z.B. gibts nur wenige Fertig-
Funkuhren mit gut sichtbarer aktiver (LED-)Anzeige. Beim
reinen Empfänger wirst Du mit Sicherheit nichts Neues erfinden
können, weil da schon alle möglichen Varationen von den enschen
vor Dir ausprobiert wurden. :-)
Gruss
Harald

[Tom (Gast)]

B e r n d W. schrieb:
> durch einfaches
>
> umlöten von C1 auf den Source kannst Du die Schaltung zu einem Colpitts
>
> umbauen.

...habe jetzt mein Empfangsteil auf dem Steckbrett nachgebaut und den 
Colpitts alternativ dazu ausprobiert. (Hatte noch eine Ferritantenne aus 
einem alten LW-Radio hier in der Grabbelkiste). Bringt noch ein bischen 
mehr an Pegel. Bei mehr als 200mV vor der Gleichrichtung gerät die 
Schaltung hier allerdings ins Schwingen.

Harald Wilhelms schrieb:
> Ein Superhet war oft einfacher als ein Geradeausempfänger,
>
> weil letzterer gern zum Schwingen neigt.

...ja. Ein mehr an Pegel ist bei mir aus dem Grunde auch nicht mehr 
drin. Werde beim nächsten Versuch mich mal an einen Superhet wagen. Habe 
hier noch einen ungenutzten NE612 verfügbar. Nur leider keinen 
geeigneten ZF-Filter.

Danke Euch für die Hinweise.

@Bernd: Ich glaube ich muss mich noch ein wenig mehr mit LTSpice 
beschäftigen. Deine Simulation ist interessant. Da wäre ich nicht drauf 
gekommen...

Gruß
Tom

[B e r n d W. (smiley46)]

> ein wenig mehr mit LTSpice beschäftigen
Viel Spass!

Falls die Modelle noch fehlt, in "lib\cmp\standard.jft" einfügen:
.MODEL BF245A NJF(VTO=-1.7372E+000 BETA=1.16621E-003 LAMBDA=1.77211E-002 
RD=9.01678E+000 RS=9.01678E+000 IS=2.91797E-016 CGS=2.20000E-012 
CGD=2.20000E-012 PB=7.80988E-001 FC=5.00000E-001)
.MODEL BF245B NJF(VTO=-2.3085E+000 BETA=1.09045E-003 LAMBDA=2.31754E-002 
RD=7.77648E+000 RS=7.77648E+000 IS=2.59121E-016 CGS=2.00000E-012 
CGD=2.20000E-012 PB=9.91494E-001 FC=5.00000E-001)
.model BF245C NJF(VTO=-5.0014E+000 BETA=5.43157E-004 LAMBDA=2.71505E-002 
RD=1.20869E+001 RS=1.20869E+001 IS=3.64346E-016 CGS=2.00000E-012 
CGD=2.00000E-012 PB=1.24659E+000 FC=5.00000E-001)
.model BF256B NJF(VTO=-2.3085E+000 BETA=1.09045E-003 LAMBDA=2.31754E-002 
RD=7.77648E+000 RS=7.77648E+000 IS=2.59121E-016 CGS=2.00000E-012 
CGD=2.20000E-012 PB=9.91494E-001 FC=5.00000E-001)