Universal RX zum DDS Synthesizer, der U02-RX

Universell verwendbarer Empfänger für SSB, CW, WSPR, Digitale Betriebsarten (PSK31) usw...

Wer einen DDS Synthesizer hat (wie z.B. den U02-DDS) benutzt diesen zunächst zum Senden. Aber selbstverständlich kann er auch als sehr flexibler Oszillator für Empfänger benutzt werden. Hier der zu vielen DDS passende Empfänger, der U02-RX, der flexibel ist und die Realisierung vieler Empfängerkonzepte ermöglicht.

Grundkonzept:

Lange haben wir überlegt ob ein herkömmlicher Empfänger oder ein SDR das bessere Konzept ist. Die Beantwortung dieser Frage ist nicht leicht, alles hat seine Vor- und Nachteile.

Ein Direktmischer ist einfach, jedoch lässt sich die Spiegelfrequenz (bzw. das falsche Seitenband) nicht entfernen. Ein Superhet mit schmaler ZF hat dieses Problem nicht, jedoch muss ein teures Quarzfilter eingebaut werden. Schließlich kann man noch einen SDR Empfänger mit I/Q Signal bauen, wo Software die Demodulation übernimmt, allerdings kann die Einrichtung der Software komplex sein und nicht alle Programme sind dazu kompatibel.

Es gibt also keine optimale Lösung, daher haben wir alles auf einmal gemacht, einen Empfängerbaukasten auf einer Platine, mit dem man alle diese unterschiedlichen Konzepte aufbauen kann.

technische Daten:

Empfangsbereich: 100kHz bis 150 MHz
Stromaufnahme: ca. 300mA (11 - 15V)
für externen DDS Synthesizer
Quarzofen
hohe Großsignalfestigkeit
SSB, CW, PSK31, RTTY, WSPR usw.

die einzelnen Bausteine:

welche Bausteine brauchen wir:

Direktmischempfänger: 1x Mischer, 1x NF-Verstärker mit AGC
Superhet: 2x Mischer, 1x ZF Filter mit Seitenbandoszillator, 1x ZF-Verstärker mit AGC,  1x NF-Verstärker mit AGC
SDR I/Q Empfänger: 2x Mischer, 2x NF Verstärker mit AGC

damit ist klar was auf der Platine vorhanden sein muss, folgende Baugruppen sind auf der 100x80mm großen Platine untergebracht:

  1. 2 hochwertige Mischer, großsignalfest
  2. Quarzfilter und Seitenbandoszillator mit Quarzofen
  3. zwei ZF-Verstärker mit AGC, 0 bis 18 MHz
  4. Stromversorgung mit PTT Relais

hier das Blockschaltbild (zum Vergrößern anklicken):

Die violetten Kästen sind die Baugruppen. Diese können beliebig verdrahtet werden, dieses Bild zeigt als Beispiel die Verdrahtung für ein Superhet mit 9MHz ZF und schmalem NF Filter:

Erläuterung zum Blockschaltbild:

Ausführung als Superhet mit 9MHz ZF (oder 10,7 MHz):

Das Signal kommt von der Antenne und geht in den Mischer-1 (links unten). Ebenfalls am Mischer-1 ist der Local-Oscillator (z.B. DDS) angeschlossen. Dieser muss natürlich um 9 (oder 10,7) MHz höher schwingen als die gewünschte Empfangsfrequenz. Mischer-1 mischt dann das Antennensignal auf die ZF herunter. Von dort geht es nach rechts weiter in den Block "IF SSB Filter". Das ist lediglich ein Quarzfilter mit ein paar Anpassbauteilen. Nach dem Quarzfilter geht es weiter nach rechts zum "IF-Amp + AGC". Hier befindet sich ein rauscharmer Verstärker mit integrierter AGC, das Ausgangssignal ist als immer konstant, egal wie hoch die Antennenspannung ist. Nach diesem ZF Verstärker geht es hinauf zum Mischer-2. Dieser bekommt vom Block "IF SSB Filter" die stabile Mischfrequenz von 9,001500 MHz (für das obere Seitenband). Damit wird die ZF gemischt und man erhält als Ergebnis das gewünschte Signal. Dieses wird durch einen zweiten Verstärker mit AGC verstärkt, der Ausgangspegel ist wieder konstant und kann einer Soundkarte oder dem NF-Lautsprecherverstärker zugeführt werden.

Ausführung als SDR I/Q Empfänger:

Das Antennensignal wird parallel dem Mischer-1 sowie dem Mischer-2 zugeführt. Die Baugruppe "IF SSB Filter" wird nicht benötigt und weggelassen. Sowohl Mischer-1 als auch Mischer-2 bekommen die Local-Oscillator Frequent von z.B. einem DDS. Wichtig damit ist, dass die beiden DDS Signale um genau 90 Grad Phasenverschoben sein müssen. Man benötigt also einen doppelten DDS, viele Chips von AD unterstützen diese Betriebsart oder man nimmt 2 DDS Chips. Die Ausgangssignale (NF) der Mischer werden jeweils auf einen Verstärker mit AGC geführt und deren Ausgangssignal geht direkt zum rechten und linken Line-IN Kanal der Soundkarte.

Besonderheiten des U02-RX:

Großsignalfestigkeit:

Dieser Empfänger braucht keinen Preselektor, keinen Filter auf der Antennenseite. Selbst an großen Antennen, Nachts auf 40m, konnten keinerlei Intermodulationsstörungen festgestellt werden. Selbst eine 300m lange Antenne für Mittelwelle mit Antennenspannungen von mehreren 100mV konnten diesem Empfänger keine Störungen entlocken.

Frequenzbereich:

Der Empfänger läuft von wenigen kHz (untere Grenze nur durch die Koppelkondensatoren bestimmt) bis zum 70 MHz Band durchgehend. Sogar auf 2m läuft er noch, hier wird die Verdrahtung aber etwas kritisch.

Local-Oszillator:

die Empfangsfrequenz wird durch Einspeisen der Oszillatorfrequenz vorgegeben. Diese kann z.B. mit einem DDS (U02-DDS) oder anderem Oszillator erzeugt werden. Bei Verwendung des U02-DDS kann der Bereich von 100kHz bis 150 MHz durchgehend empfangen werden.

Kosten:

der Empfänger lässt sich für unter 100.- Eur herstellen und muss den Vergleich mit teuren Geräten nicht scheuen.

Und jetzt die Baugruppen im Detail:

Mischer

Verstärker mit AGC

Quarzfilter und Seitenbandoszillator

die Platine

das fertige Gerät

Messwerte