Ricevere onde lunghe DCF77 - ringraziamento

Claudio, ho riguardato la tua pagina e devo dire che hai fatto davvero un ottimo lavoro, tanto di progettazione, quanto di costruzione e documentazione. Sono contento che alla fine tutto funzioni bene.

Da quando ho visto il tuo primo post ha continuato a ronzarmi per la testa una domanda: qual'e' la resistenza di radiazione di una antenna a bacchetta di ferrite e come fare per ottimizzarla? Ho provato a fare delle simulazioni con un software 3D per microonde cui ho accesso al lavoro e ho capito che e' estremamente bassa, ma senza ottenere risultati precisi. Credo che l'approccio corretto sarebbe calcolare il momento di dipolo magnetico equivalente dell'antenna e applicare le formule di radiazione del dipolo magnetico (da libri di testo, ma si trovano anche in internet); ma non e' facile calcolare il momento equivalente. Una possibile alternativa (che non ho avuto il tempo di provare) e' usare i risultati di Ray L. Cross

Per quanto ho capito la resistenza di radiazione e' comunque qualche ordine di grandezza (!) inferiore alla resistenza di un tipico avvolgimento il che, senza ancora tener conto delle perdite nella ferrite, limita fortemente il guadagno dell'antenna. Questo significa anche che un'antenna ad alto Q e' buona non solo perche' filtra il rumore, ma anche perche' ha minori perdite. In teoria anche la resistenza di radiazione abbassa il Q, ma in questo caso l'effetto e' impercettibile.

In base a queste osservazioni l'antenna di ferrite migliore dovrebbe essere costituita da filo molto grosso (diminuisce la resistenza) e con l'avvolgimento distribuito su tutta la lunghezza della bacchetta (questa e' una cosa che ho solo intuito: previene la chiusura locale del grosso del campo attorno al solo avvolgimento e percio' aumenta il campo lontano).

Quando svariati anni fa ho realizzato il mio prototipo di ricevitore DCF avevo tentato la misura della impedenza di carico per il massimo trasferimento di potenza dall'antenna al preamplificatore: avevo usato un generatore sinusoidale con l'uscita chiusa in cortocircuito a qualche decina di cm dall'antenna (che ora ho capito essere troppo pochi) e l'oscilloscopio collegato al circuito risonante di antenna. Una volta centrata la risonanza con l'oscillatore, ho messo resistenze in parallelo al circuito fino a veder dimezzata la tensione. Infine ho costruito un secondario di prelievo con un numero di spire opportunamente scalato in base all'impedenza del mio preamplificatore. Quello che non avevo pensato e' che:

1. il comportamento da vicino dell'antenna e' molto diverso da quello da lontano
2. in realta' l'impedenza di sorgente e' dominata dalle perdite (avvolgimento e ferrite) Nonostante l'errore del punto 1, essendo la resistenza di radiazione piccola, ho probabilmente ottenuto comunque il valore giusto per l'impedenza di carico. Anch'io allora avevo usato un avvolgimento con filo sottile (0.4) e su pochi cm di ferrite, configurazione che ora ritengo non ottimale.

Spero di aver stimolato qualche pensata in proposito...

Ciao, RoV

Oggi

Montaguti,

il

cui

"Claudio F" ha scritto nel messaggio news:0OVfb.169896$ snipped-for-privacy@news1.tin.it...

Oggi

Montaguti,

il

cui

Bene! spero che il tuo orologio spacchi il nanosecondo, prima o poi anch'io mi faro' un orologio/campione di frequenza agganciato al dcf77.

"Claudio F" ha scritto nel messaggio news:0OVfb.169896$ snipped-for-privacy@news1.tin.it...

Davvero bella. Complimenti!

Re

Bellissimo... Bravo!!!

Ciao Oltre ai complimenti per il sito, vorrei ringraziarti per avermi dato lo spunto per fare un po' di vecchi circuiti.

Mi sto divertendo a fare filtri LC strettissimi con circuti risonanti che sono oscillatori ..che non oscillano...ma ne hanno una gran voglia !!!!! (potevo dirla in modo piu' tecnico....pero'...) Visto i tuoi ultimi tentativi per amplificatori rigenerativi...forse ti interessano !!! Eventualmente ..fischia !!

Ciao Giorgiio

Magari non vi siete accorti perche' era mischiato ai ringraziementi... Qualche idea in proposito?

Ciao, RoV

"RoV" ha scritto

Mi sa che conviene aprire un thrd apposta. Io, per conoscenze molto qualitative e molto poco quantitative, ero convinto che un eccessivo rapporto lunghezza/diametro peggiorasse il Q... qualcuno mi ha detto di non superare il valore 2.

Claudio F

"Giorgio Montaguti" ha scritto

Qualche schemino in piu' non fa mai male vederlo;)

Claudio F

Ciao E' un circuito risonante parallelo inserito in un oscillatore ,che si calcola per farlo oscillare, ma poi si riduce il guadagno di loop a meno della unita' ,agendo su un componente. Il Q del circuito sale notevolmente e si puo' utilizzare per fare passabanda stretti.

Aggiungo lo schemetto dell'oscillatore che uso normalmente (ho anche un programma di calcolo per questo ..fischia se ti interessa.)con indicato come si puo' vedere facilmente l'incremento di Q. Il risonante e' fatto con L ,C1,C2,C3 e la variazione del guadagno si ottiene aumentando il valore di R rispetto a quello calcolato per oscillare. Generatore alla F di risonanza e le R dal generatore e verso l'oscilloscopio,messe per non caricare il circuito .

Ciao Giorgio

Ciao Claudio, innanzitutto complimenti. Scusa se non ti ho più risposto nell'altro thread, ma ho avuto pochissimo tempo. Da un paio di giorni mi sono rimesso all'opera, e finalmente ho riscontrato anch'io (una volta sola) il fenomeno di fading sulla frequenza vicina di cui dicevi, che cade proprio attorno alla 5a armonica della freq di riga dei tv. La mia ipotesi è che si tratti di disturbi irradiati da diverse tv accese contemporaneamente negli appartamenti vicini e che creano un battimento tra di loro.

Ho fatto anche qualche esperimento con i filtri LC stretti a giratore, ottenendo risultati abbastanza buoni (ma ancora non sufficienti a eliminare le interferenze più forti). Il problema con un solo filtro risonante è che aumentando troppo il Q (oltre alle difficoltà di taratura e alla stabilità della frequenza centrale) la banda passante diventa troppo stretta e l'inviluppo del segnale DCF diventa troppo "smussato". Ho messo tutto su una paginetta:

Ci vorrebbe un filtro di ordine superiore, più piatto nella banda passante e con maggiore pendenza sui fianchi. Vorrei provare anche con un demodulatore sincrono, o con un circuito a PLL, decodificando così anche la modulazione di fase del segnale DCF77. Magari anche passando per una parziale elaborazione digitale del segnale... un DSP è esagerato, ma magari un PIC... viste le basse frequenze in gioco, forse ce la potrebbe fare... beh, sto complicando enormemente l'accrocchio, ma la cosa è interessante per approfondire diversi campi. Poi magari l'orologio neanche lo costruisco! :-))

Ciao Adriano

"Adriano" ha scritto

Puo'essere, il fading ad una certa ora della sera mi sembra un po' troppo rapido (1..1,5Hz)... tanto piu' che quello del DCF vicino non varia in quel modo. Una sola volta durante le prime prove e' scomparso completamente all'improvviso per una mezz'ora.

Bello quel filtro, probabilmente avrei seguito anch'io quella strada se lo avessi avuto sottomano in una forma cosi' "spiegata";)

Succede anche con il mio rigenerativo se vado troppo vicino all'innesco. Lo svantaggio del mio sistema e' che la frequenza propria su cui tende ad oscillare deve essere regolata con una certa pazienza, altrimenti ottengo un battimento che mi modula in ampiezza il segnale utile al 100%. Con il tuo filtro questo non dovrebbe accadere.

Molto interessante. Il disturbo variabile a larga banda E'LUI, sia dall'aspetto che all'ascolto;) Io mi sono rassegnato a 2 o 3 ore al giorno di disturbo, tanto la ricezione negli altri momenti e' buona. Ci sarebbe il discorso sul come rendere l'antenna la piu' immune possibile ad esso, se mai e' possibile, ad esempio con configurazioni come:

Interessante anche l'idea della IF a 625 per azzerare la frequenza accanto, mi pare che con quel solo filtro tu riceva gia' un segnale molto piu' pulito del mio... se ne faccio un altro;) Gli 80kHz li ho scelti solo per la comodita' e sicura stabilita' del quarzo.

Nelle prove avevo messo fino a 4 filtri in serie, che devono pero' essere tarati perfettamente, altrimenti aggiungono delle oscillazioni in ampiezza loro stessi... che danno quasi piu' fastidio.

Non sono a conoscenza di quest'altra modulazione e delle info che trasporta.

concordo

Tsk... scommettiamo;)

ciao Claudio F

Mi sono imbattuto per caso in quel filtro. Cercando schemi di ricevitori ne ho trovato uno piuttosto atipico, che lo usa come filtro di sintonia:

Con il filtro così com'è non accade. Ho provato a introdurre una retroazione positiva dall'ampli non invertente (x 10) che segue il filtro, riportandola all'ingresso del filtro tramite un pot che fa da partitore, seguito da una R da 470k. Se vado troppo vicino all'innesco ho il tuo stesso problema di battimento. Allontanandomi dall'innesco il risultato migliora un poco rispetto al filtro "liscio" con Q elevato, ma non di molto. Non c'è niente da fare, la banda si riduce troppo e la modulazione d'ampiezza di DCF tende a smussarsi troppo fin quasi sparire. Ho provato a simulare con spice due filtri di questo tipo in cascata, con f0 leggermente diverse in modo da ottenere una banda sufficiente piatta al centro. Teoricamente dovrei ottenere risultati ancora migliori, ma è tutto da verificare, bisogna vedere quanto è difficile ottenere una buona taratura del circuito reale (ancora non ho avuto il tempo di provare).

Interessante, in effetti devo in qualche modo ridurre il più possibile i disturbi prima che arrivino al ricevitore. L'antenna che ho è troppo poco selettiva, e il ricevitore non ha neanche l'AGC. Forse è per questo che risento molto dei disturbi di monitor/tv molto vicini, probabilmente saturano gli stadi di ingresso o il mixer.

Anche i 78125 sono facilmente ricavabili da un quarzo... 10MHz/128 ;-) Per ora faccio gli esperimenti con il ricevitore che ho già, a sintonia continua, che è comoda anche per stabilire se un segnale di disturbo arriva da f0+IF o f0-IF (sposto di un po' la sintonia verso l'alto, e con lo spettrogramma (o a orecchio) vedo se il disturbo va giù o su di frequenza. Poi comunque intendo realizzare un ricevitore a frequenza fissa, e penso proprio che userò il tuo schema.

Ogni secondo viene anche trasmessa una determinata sequenza digitale pseudorandom (normale o negata, a seconda del valore del bit trasmesso in quel secondo), che modula in fase la portante a 77.5kHz e aiuta a determinare con più accuratezza l'istante esatto di inizio dei secondi. Vedi

Beh, è da tanto che vorrei costruire anche un propeller-clock analogico o digitale... chissà, magari prendo due circuiti con una fava! :-)

Ciao Adriano

"Adriano" ha scritto

Molto bello... se lo avessi visto prima...

Non credo, se i disturbi sono comunque molto piu' forti del segnale fanno si che l'acg ammutolisca la ricezione.

ah... vedi te cosa si impara;)

ok, grazie

Non dovevi ricordarmelo! Carino quello fatto sullo specchio, pero' detesto le cose che fanno rumore... specialmente di notte. Non ho ancora capito se sincronizzano l'uscita dei dati con la velocita' del motore o il contrario... nel primo caso dovrebbero misurare la sua velocita' (e non mi pare lo facciano), nel secondo la velocita' del motore dovrebbe essere stabilizzata (e neppure questo mi sembra venga fatto).

ciao Claudio F

Ultimamente non sono più andato avanti con il mio circuito, ma in compenso ho trovato in rete altri spunti, forse possono interessare.

Ma non c'è gusto a far fare tutto via software al PC :-) Qui c'è uno schema di ricevitore DCF77 con demodulazione diretta della portante (senza conversione IF) e con un PLL per aggancio in frequenza:

Il circuito è piuttosto semplice. D'altronde l'autore è tedesco, facile che lui riceva un segnale di DCF molto più pulito che qui da noi. Usando un demodulatore AM sincrono agganciato al PLL, dovrebbe migliorare. Ho trovato degli spunti in questa pagina (su "Synchronous Detectors", in particolare gli articoli in formato DjVu):

Qui c'è un altro schema, è per il segnale di tempo WWVB (60 kHz), ma il principio rimane lo stesso, con un PLL e demodulatore sincrono:

Concordo, sono molto belli da vedere, ma hanno diversi svantaggi. Oltre al rumore c'è anche il fattore sicurezza: anche con soli di 10 cm di raggio e 25 giri/s, la velocità tangenziale è di oltre 50 km/h! Non dev'essere piacevole il contatto accidentale di un dito con un circuito stampato che viaggia a tale velocità.

mi sembra di ricordare che generalmente hanno il motore non regolato e un sensore ottico di posizione sulla parte rotante, quindi dovrebbe essere la prima che hai detto.

Ciao Adriano