Projekt: Selbstbau VLF-Längstwellensender

Weshalb lasst ihr nicht direkt einen Prozessor senden. Dh Das Sendesignal wird vollständig Digital erzeugt.

Das lässt viel mehr Möglichkeiten offen, später auf QPSK (war hier doch schonmal im Gespräch, oder?) oder andere Modulationsverfahren zu wechslen.
Für Automatische Nachrichten in CW, oder aufgezeichneten CW Code wäre das auch praktisch.
Wenn man meint plötzlich in FM senden zu müssen, geht wohl alles.

Könnte möglich sein das ein XMega das nicht packt, ein TI FP DSP kostet aber auch nicht mehr.
In dem Fall würde ich dann übrigensnen externen DAC verwenden.

Ich bastel mal ein bisschen was mit Gauss-Minimum-Shift-Keying:
-Digital rein
-Analoger Gausspuls raus

Einziges Problem:


Der Gausspuls (rot) beginnt bereits vor dem eigentlichen Signal (blaue Kreuze); also brauch ich entweder eine Glaskugel mit SPI-Anschluss, zur Vorhersage oder ich muss den Gausspuls erst nach Ende des Signals starten. (Siehe Bild)



Auch werd ich die Pulslänge des Gaussteils vom 5fachen des Originalpulses auf das 1fach zusammenziehen, damit die ganze Signalerfassung ohne Viterbi und Kollegen auskommt.

Problem bei Signallänge(Gauss) = Signallänge(Originaldaten) *5


Die Pulse überlappen sich (BEACHTE: Bei einer digitalen 1)

Dann hab ich immer noch die AVR32 die auch noch MÄCHTIG Dampf haben (hab mal geschaut: gleiche oder bessere Leistung eines Texas DSPs).

Das mit dem Gaus solltest du dir nochmal im Frequenzbereich ansehn.
Ok ich löse es auf: ein Gaus in der Zeit ist auch ein Gaus in der Frequenz. Dh nichts anderes als dass höhere Frequenzanteile stärker unterdrückt werden. Was man wiederum auch mit einem einfachen Tiefpass erreichen könnte.
Aber man kann auch ne Glockenkurve nutzen, mehr Arbeit ist das eigentlich auch nicht. Vllt fürn Prozzessor eine Runde mehr zu speichern und zu rechnen, aber fürn Zwischenohrrechner eher nicht.

Wenn du Hilfe brauchst beim Filterdesign, schreibs hier rein, ist ne Sache von wenigen Minuten, zumindest wenn ich Lust habe :-)

Über die Filter muss man sich aber eher wenige Gedanken machen, das habenandere schon vor uns getan.

Das mit dem AVR32 war nix. Den gibts ja selbst als quasi DSP.
Preis/Leistung dürfte ähnlcih der konkurenz sein. Da nimmt sich niemand was.
Und mal ehrlich: Ich kann auf Nicht-Harvardsysteme gut verzichten

Digitale (Programmierte) oder diskrete (gelötete) Filter?

Wenn ich mich richtig austobe wirds: USB-RS232-Sendung der RS232-Daten als gaussmoduliertes Analogsignal über DAC <-> Einlesen über ADC-Demodulation-Ausgabe über RS232-USB


Stimmt auch wieder...

Nun ja, es nützt ja nix, wenn man das Digitale Signal in einen halben Sinus verwandelt. Da kann die digitale Endstufe nicht mit umgehen, da sie das Signal ja bis zum Gate-Treiber digital "weiterverarbeitet".

1 = Senden 0 = nicht Senden ist die Logik. Die Frage ist da, ob es richtig ist, von null mit der ersten Schwingung gleich auf 100% zu gehen, oder ob man das digitale Signal parallel durch einen Tiefpass schickt und das daraus erzeugte Signal mit verschliffenen Flanken nutzt, um die Stromversorgung des Lastkreises der Endstufe weich einzuschalten. Dabei durchläuft man dann aber auch jedes Mal einen Bereich mit hoher Verlustleistung.
Annahme bei Vollgas: Betriebsspannung 100V , Lastwiderstand 5Ohm, Strom 20A.
Verlustleistung bei Halbgas: (100V - 50V)²/5Ohm = 500Watt. Das muß der "weiche EIN-Schalter" erstmal verdauen, wenn auch nur kurzzeitig...

Digital natürlich, wer lötet denn sowas noch? *unter die Tischkante abtauch*



So hätte ich mir das auch gedacht, nur fehlt mir atm die Zeit aktiver an dem Projekt mitzuarbeiten.

Zusätzlich zur Ausgabe aufm PC hätte ich noch ein einfaches Display (reicht ja ein 2x16) vorgesehn, fürn Empfang auf aufm Feld.

Super wäre natürlich noch eine Tastatur zum senden, allerdings ist der Aufwand dann ungleich höher, und ein Laptoop auch nicht größer



Deine Endstufe gibt Rechteck aus?
9kHz Rechteck oder >>9kHz und dann (PW)Moduliert?

Könnte man das nicht in die PWM einfließen lassen? Also das bei "Halbgas" maximal 50% On-Time ist.

@Nero:

Eine nicht unwichtige Frage wäre wohl auch noch, wie man den Erfolg des Projektes mißt?

Meiner Meinung nach sollten wir etwas senden, was möglichst viele mit möglichst geringem Aufwand bzw mit schon vorhandenen Mitteln empfangen und irgendwie rückmelden können (vgl. SAQ).
Ich denke, es geht nichts über eine (oder mehrere Empfangsbestätigungen), je weiter weg, desto besser.
Der Ergebnis "wir haben zwei Stunden lang etwas gesendet ohne das der Sender ausgefallen und etwas abgebrannt ist, aber uns hat keiner empfangen" fände ich eher enttäuschend.

Vom Gefühl her würde ich auf CW (Morsecode) setzen, weil für den Empfang eigentlich eine Rahmenantenne und ein Laptop mit Soundkarte reicht bzw die VLF-WEB-SDR-Empfänger dafür geeignet wären.

Ich hab nicht so die Erfahrung mit digitalen Betriebsarten, würde aber vermuten, daß im Bereich unter 9kHz die Wahrscheinlichkeit sehr gering ist, daß da einer darauf wartet, etwas zu empfangen. Das, und wo etwas gesendet wird, müßte wohl rechtzeitig auf geeigneten Plattformen kund getan werden. Vielleicht können erfahrene OMs da mal etwas zu schreiben?

PS: die Endstufe gibt Rechteck aus (Klasse D, quasi).

Was spricht dagegen Text denn jeder normale Mitteleuropäer lesen kann per Tastatur zu tippen und diesen Text dann per CW zu senden.

Wennman nun mit einer einfach aufzubauenden /nachzubauenden Schaltung OHNE PC sich auch noch auf ein Feld stellen kann und CW von "unserem" (und von anderen Sendern mit ähnlicher Frequenz) einfach ohne unnütze (man entschuldige mich^^) Kenntnisse in antiquitierter Technik verstehen (bzw eben lesen) kann, würde den Kreis der Nutzer doch enorm erweitern.

Aber wie sendest du denn nun, 9khz Rechteck, oder PWM?
Ist dann dein Endstufen-Eingangsignal analog oder auch schon pulsweitenmoduliert?

Nein, da ist (noch) keine PWM im Spiel. Ich muß noch erproben, bis zu welcher Frequenz der Aufbau geeignet ist.
Da auf Lochstreifen zusammengefrickelt, habe ich nicht die Hoffnung auf besonders hohe Frequenzen, so daß PWM zur Erzeugung der 9kHz Sendefrequenz vielleicht nicht in Frage kommt.



Die hochkant stehenden Platinen beherbergen die Gate-Treiber (IR2110) und deren Stromversorgung, die andere Platine die Aufbereitung und Erzeugung der Totzeiten des Taktsignals für die Gate-Treiber.
Auf dem Kühlkörper befinden sich 4 große MOSFETs (IXFN55N50) und wegen der Polarität auf dem Kopf eingebaute Freilaufdioden (DSEI30-06A). Die Freilaufdioden bekommen noch zusätzliche, kleine Kühlkörper. Ob das reicht, muß sich zeigen...
Einen Schaltplan muß ich noch aufbereiten, den liefer ich bei Gelegenheit nach.

EDIT: Nach Durchsicht dieser Doku würde ich auf Bastelbruders Tip hin die Class D zu Class F erweitern, indem vor die Antenne (Serienresonanzkreis) ein Sperrkreis für die dreifache Sendefrequenz geschaltet wird. Die richtige Dimensionierung dieses Sperrkreises ist nicht unwichtig, wie Fingers Simulation mit drei verschiedenen Induktivitäten zeigt. Hier entstehen interessante Schwebungen bzw Einschwingvorgänge.
Hilfe für die richtige Dimensionierung ist willkommen.

In o.g. Doku: http://www.qsl.net/va3iul/RF%20Power%20Amplifiers/RF_Power_Amplifiers.pdf
findet sich auf Seite 8 folgendes Bild:

mit dem Hinweis:


In unserem Fall ist die Load ein Reihenschwingkreis (Mag-Loop aus 400m Draht + C), der im Resonanzfall eine Impedanz von ca. 4-5Ohm hat.

Verstehe ich obige Aussage richtig: Da da "Strom rein soll", gilt und der Sperrkreis für 3x fo soll so dimensioniert werden, daß XL und XC entsprechendim Bereich 0,5-1,5Ohm liegen soll? Bei 1Ohm ergebe sich für für 27kHz die Kombination 5,9µF + 5,8µH.

Der Sperrkreis parallel zur Antenne (RL) muß dann ebenfalls für die niedrige Impedanz, jedoch bei fo ausgelegt sein?
Dann ergeben sich für 9kHz entsprechend 17,7µF + 17,7µH?

Was wäre denn dann der "harmonic voltage"-Fall?

Der 3f-Kreis (gilt eigentlich für alle Kreise) soll eigentlich eine möglichst geringe Güte besitzen, aber er soll Strom und Spannung zwischenspeichern und zu gegebener Zeit wieder abgeben. Das erfordert "Betriebsgüte" und die Reaktanzen der Bauteile müssen daher mindestens gleich oder niedriger sein als die Last. R ist hier mit 4Ω angenommen, also sollte XL (auf der Nutzfrequenz) höchstens 4Ω sein, macht bei 9kHz 70µH, der Kondensator dazu hat dann 496nF, die Betriebsgüte wird dann noch unter 2 liegen. Die maximalen Werte von Strom und Spannung am/im Hilfskreis lassen sich einfach berechnen und sie werden durch hochimpedante Auslegung der Bauteilwerte wie in Fingersim 1 und 2 nicht geringer. Erst wenn die Impedanzen noch deutlich geringer gewählt werden, steigt die Güte und nennenswerte Blindströme können fließen und den Transistor beim Schalten entlasten.

Die Schwebungseffekte fallen dann automatisch weg, wenn die Antenne dann in Resonanz ist. Der Antennenstrom ist einfach zu gering, ich hätte da schon gute 10A erwartet.

Irgendwann fällt bei mir auch der Groschen (zum Ostkurs).

Die Musterschaltung und die Simulation vom Scheffe unterscheiden sich bloß in einem gaaanz unwesentlichen Detail: der Impedanz außerhalb der Arbeitsfrequenz, auf die die jeweiligen Schwingkreise hoffentlich abgestimmt sind.

Beim Schwingkreis parallel zur Last tendiert die Impedanz für die Oberwellen gegen Null, deshalb braucht man auch den Zusatzkreis, der die Schaltflanken gewissermaßen hochohmig macht.

Bei der simulierten Schaltung tendiert die Impedanz außerhalb der Nutzfrequenz gegen Unendlich (8mH @ 27kHz = 1357Ω , der Zusatzkreis ist an der Stelle bloß ein nicht ganz reeller Vorwiderstand, der die Resonanzfrequenz beeinflußt.
Fast jede Ökofunzel verwendet genau die Schaltung und die hat hervorragende Wirkungsgrade auch ohne Zusatzkreise.

Wenn das Harmonischenproblem nicht wäre, könnte man so direkt damit leben. Die Strahlung der 8mH-Antennenspule wird erstmal vom durchfließenden Strom bestimmt, der ist unzweifelhaft sinusförmig, Super! Die sinusförmige Spannung an der Spule ist über den Daumen XL/R = 470/4 = 100fach (Schwingkreisgüte) größer als das immer noch latent vorhandene Rechteck. 100fach sind 40dB Abschwächung der Harmonischen - wenn da nicht noch die mechanischen Abmessungen der einen Windung und die Leitungstheorie dazwischenfunken würden, die die Abstrahlung von Harmonischen wieder begünstigen. Leider.
Das erinnert mich an die eine Ökofunzel (im Archiv), die auf Grund vertauschter Bauteilreihenfolge nicht bloß 20dB lauter im Radio erscheint als ihre korrekt designten Artgenossen.

Die Simu-Schaltung scheint aber nicht so schlecht, das Harmonischenproblemläßt sich vielleicht mit einer zusätzlichen Serieninduktivität und einem relativ kleinen Kondensator (nicht 10kVAR) nach Masse befriedigend lösen.

Irgendwie habe ich schon ein paar mal 8..9 mH gelesen. Wenn ich die Induktivität der Schleife berechne, komme ich aber - je nach Berechnungsmethode - nur auf 800..1000 µH. Also irgendwo fehlt Faktor 10 ...