Uppkonvertering av VLF, LF

Skapad: 2024-11-14
Uppdaterad: 2024-11-15

Bakgrund

Se även:

- 

-

I en diodringblandare är RF och LO magnetiskt kopplade och behöver ett starkare magnetiskt fält för lägre frekvenser än vad blandarna traditionellt är byggda för.

IF-porten är däremot galvaniskt kopplad och har ingen undre frekvensgräns. Detta gör den användbar för t.ex. amplitudmodulering av en bärvåg i sändare eller, som i det aktuella fallet, uppkonvertering av VLF & LF till kortvåg.

Om IF matas med insignalen från en tillräckligt stor, elektriskt liten antenn och LO matas med en frekvens i kortvågsspektrat hamnar även de huvudsakliga blandningsprodukterna i kortvågsspektrat och kan tas emot av en vanlig kortvågsmottagare.

Planen

Antenn: halvvågsdipol för 80m bandet (den bästa antenn är den du har) upp ca. 10-12m (inverterat V)

Lågpassfilter: andra ordningens LC filter (plus -3dB dämpning för att hålla blandaren balanserad-ish?)

LO: 7 MHz från signalgeneratorn, -3dB dämpning?

Summaprodukten för DCF77 borde då hamna på 7077.5 kHz. Kanske skifta LO +- QRM.


Design av lågpassfiltret 

För att undvika blandningsprodukter av ointressanta signaler/brus är det bra att filtrera på ingången. För detta ändamål används i detta fall ett andra ordningens LC filter i lågpasskonfiguration. Mellan tummen och pekfingret brukar man säga att det ger en dämpning på 40dB/dekad för högre frekvenser.

En filterparameter är filtrets brytfrekvens, den frekvens där signalen dämpas med 3 dB.

f-3dB = 1/(2π√(LC))

DCF77 ligger på 77.5 kHz. En brytfrekvens strax över det kan vara lämpligt.

En egenskap som karakteriserar ett filter är utformningen på dess frekvenssvar. Ett filter som ger ett passband med så litet rippel som möjligt kallas för ett Butterworth-filter, och för andra ordningens Butterworthfilter med en definierad lastresistans R gäller:

C = 1/(√(2)R2πf-3dB)
L = R√(2)/(2πf-3dB)

Om vi antar R= 50 Ω och f-3dB = 100kHz får vi C ~=22.5nF och L ~= 112.5 μH.

-40dB/dekad ger oss -40dB vid 1MHz, -80dB vid 10MHz.

Om LC-paret termineras i en -3dB π-dämpare på 50Ω  får vi ungefär rätt terminering.


Bygget av lågpassfiltret

Vi behöver en induktans på 112.5 μH. Det enklaste brukar vara att linda en spole själv. För högre värden (10-tals μH och uppåt) brukar ringkärnor av ferritmaterial vara lämpliga.

"Vad är det här för något?" undrar jag när jag tittar i min komponentlåda. En "toriod"-kärna? Okända specifikationer i övrigt.

 


Tio varv .3mm emaljerad koppartråd ger AL = L/N2 = 3800 / 100 = 38 nH/varv2. Då skulle vi behöva N = √(L/AL) = √(112500/38) ~= 54.4 varv.


Jag har också en FT37-43 med AL specat till 350 nH/t2 ± 20%. En kontrollmätning med tio varv koppartråd ger

35500/102 = 355 nH/t2.

Antalet varv blir då N = √(L/AL) = √(112500/355) ~= 17.8 varv. Vi säger 18. Även om "torioden" har större fysiska mått blir det alltså betydligt färre varv på en FT37-43 kärna. 30cm .3mm emaljerad koppartråd användes. 6cm spill.



Pi-dämparen


Mottagning av DCF77 med en signalgeneratorn och en QMX kortvågssändtagare. WWVB på 60 KHz hördes bra den med och flertalet andra, mer kryptiska stationer.



Närbild på filter och blandare. RF kommer in i filtret från höger i bild, går genom lågpassfilter och dämpare och ut från vänstra sidan av kortet till IF-porten på vänster sida av det nedre kortet. Där blandas det med LOn och matas vidare till kortvågssändtagaren. Lite stökigt men det går.



Kanske ett bredare filter? Det finns ju faktiskt både BBC och polsk radio där än.