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Tiefpassfilter Messungen mit dem Red Pitaya

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Heute habe ich wieder einige Messungen mit dem Red Pitaya vorgenommen.

Unter anderem auch an den Tiefpassfiltern des Ultimate3 von QRP-Labs.

Huckepack

Als erstes musste mal geprüft werden, welche Software zur Filteranalyse als geeignet erscheint. Ich entschied mich in diesem Fall für den „Frequency Response Analyzer“ .

Der Output 1 des Red Pitaya wobbelt dabei über den gesamten Frequenzbereich. Diese Signale gebe ich in die Schaltung und am Ausgang messe ich mit dem Input 1 des Red Pitaya das Ergebnis.

Jetzt nahm ich mir das Filter für das 20 Meter Band vor. Alles wurde so angeschlossen wie oben beschrieben.

Red Pitaya Filter 20 Meter Band

Das Ergebnis ist schon mal nicht so schlecht, aber mich störten die Wellenförmigen Einbrüche. Diese kommen daher, weil das Filter nicht mit den erforderlichen 50 Ohm abgeschlossen war.

Ein besseres Ergebnis

Ein besseres Ergebnis gab es, nachdem ich das Filter mit 50 Ohm Widerständen gegen Masse abgeschlossen hatte.

Tiefpassfilter mit 50 Ohm Widerständen

Hier sieht man die Filterkurve des 30 Meter Tiefpassfilters mit den 50 Ohm Wiederständen.

30-Meter-Filter mit 50 Ohm Abschluss

Das sah schon sehr viel besser aus und ich bin mit dem Resultat sehr zufrieden.

Bei der ersten Harmonischen auf ca. 20 MHz zeigt das Filter eine Dämpfung von ca. 30 dB.

 

 

Messung am Eingang eines QRP TRX mit dem Red Pitaya

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Um erste Messungen mit dem Red Pitaya zu machen, holte ich ein 40 Meter Monobandtransceiver aus dem Schrank. Das Funkgerät war ein Selbstbauprojekt und schlummert seit einigen Jahren hier im Schrank.

Es handelt sich dabei um einen Bausatz von DL9RM, der in der CQDL 9/93 und ff beschrieben wurde.

Als Mitglied des DARC kann man sich die entsprechende Ausgabe hier herunterladen:

http://www.darc.de/cqdlarchiv/CQDL09-1993.pdf

Der Eingangskreis des TRX ist relativ simple und kann auch schnell mit ein paar Bauteilen auf einem Steckbrett nachgebaut werden. Der Eingang erinnert mich übrigens sehr stark an des Elmer Projekt, bei dem ich dabei bin den SW40 auf einem Steckbrett nachzubauen.

Schaltbild

Abzustimmen sind im Eingangskreis die beiden 10,7 MHz Filter auf maximalen Eingangspegel. Ich habe dafür im Browser auf dem Red Pitaya den „Frequency Response Analyzer“ gestartet.

Der Ausgang des Red Pitaya wird an den HF-Eingang, also die Antennenbuchse des Transceivers, gelegt. Am Eingang habe ich einen Testkopf angeschlossen, mit dem ich verschiedene Punkte in der Schaltung abgetastet habe. Zum Einstellen der beiden Filter habe ich Pin 1 am Eingang des Mischer ICs NE 612 genutzt.

Tastpunkt

Die Einstellung ging ganz einfach von der Hand. Natürlich war der Eingang schon optimal abgeglichen, aber durch ein wenig verstellen konnte man die Auswirkungen am Red Pitaya sehr gut beobachten.

Messung 1

Messung 2

Messung 3

Messung der Freqeuenzdrift am Yaesu FT-857 mit TCXO aus China

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Gestern war er im Briefkasten, der bestellte TCXO für den Yaesu FT-857.

Bestellt hatte ich ihn am 16. November in China mit einer Lieferbestätigung zum 02. – 18. Dezember 2014. Deshalb habe ich noch auch noch gar nicht mit der Lieferung gerechnet. Die Lieferung hat grad mal 11 Tage gedauert. Bezahlt habe ich 18 Euro für das Teil und die Lieferung war kostenlos. Ob der was taugt, wird sich gleich zeigen.

 

TCXO

 

 

Zuerst wird der FT-857 aufgeschraubt und der Deckel wird entfernt. Das ist sehr einfach mit dem lösen von 7 Schrauben erledigt. Für diese Basteleien bitte unbedingt die Bedienungsanleitung beachten. Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden an euren Geräten.

 

 

Schraubendreher am FT-857

Nachdem der Deckel entfernt wurde, schaut man direkt auf die obere Platine. An der hinteren rechten Postion befindet sich der normale Referenz Oszillator.

FT-857 geöffnet

 

 

 

Ref. Oszillator

 

 

Dieser wird entfern und durch den TCXO ersetzt.

 

Ref leer

 

TCXO

 

Die Messungen wurden wieder im 70cm Band vorgenommen, weil die Abweichung hier am größten ist. Gewählt habe ich wieder die Frequenz 438.000.000 Hz, um einen guten Vergleich zu den ersten Messungen ohne TCXO zu haben.

Hier nun die Messwerte ohne TCXO im Vergleich mit TXCO
(Den Messbeitrag ohne TCXO findet ihr hier: klick)

Start Ohne TCXO Mit TCXO
Kalt 438.000.150 Hz 438.000.010 Hz
1 Min 438.000.133 Hz 438.000.040 Hz
2 Min 438.000.130 Hz 438.000.050 Hz
3 Min 438.000.108 Hz 438.000.058 Hz
4 Min 438.000.110 Hz 438.000.059 Hz
5 Min 438.000.088 Hz 438.000.060 Hz
10 Min 438.000.048 Hz 438.000.058 Hz
20 Min 437.999.980 Hz 438.000.055 Hz
30 Min 437.999.926 Hz 438.000.055 Hz
40 Min 437.999.900 Hz 438.000.038 Hz
50 Min 437.999.897 Hz 438.000.042 Hz
60 Min 437.999.883 Hz 438.000.040 Hz
70 Min 437.999.870 Hz 438.000.035 Hz
80 Min 437.999.830 Hz 438.000.033 Hz
90 Min 437.999.870 Hz 438.000.020 Hz
100 Min 437.999.853 Hz 438.000.020 Hz
110 Min 437.999.875 Hz 438.000.030 Hz
120 Min 437.999.876 Hz 438.000.030 Hz

In der Aufwärmphase innerhalb der ersten Stunde (ab 1. Minute) driftete der FT-857D um 22 Hz.
Ein PPM entspricht 438 Hz und somit driftete der FT-857D um 0,05 ppm und liegt damit in der Spezifikation des TCXO-9.

In der 2. Stunde lag die größte Differenz zwischen 438.000.020 Hz und 438.000.035 Hz
Das sind 15 Hz und entspricht einer Drift von 0,03 ppm.

Hier die grafische Auswertung:

Grafik

Jetzt wäre es noch spannend, den originalen TXCO-9 zu vergleichen. Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, dass damit die Werte noch wesentlich besser werden. Warum auch, diese gemessenen Werte mit dem billig China TCXO sind meiner Meinung nach top!

Trotzdem ich mich bemüht habe diese Messungen so exakt wie möglich zu machen, sind die Messungen hier in einer normalen Wohnumgebung und mit Amateurmessmitteln durchgeführt worden. Dennoch bin ich der Meinung, dass die Ergebnisse sehr genau sind.

Letztendlich muss jeder selbst für sich entscheiden, ob so ein TXCO von Nöten ist. Gut eignet er sich beim Einsatz von Digitalbetriebsarten ansonsten ist er meiner Meinung nach nicht unbedingt erforderlich. Für Leute die jedoch sehr genaue Erwartungen an ihre Gerätschaften haben, ist es vielleicht ein Überlegung wert. Ich werde den TXCO jedenfalls „drin“ lassen und bin mehr als gut zufrieden mit dem Ergebnis.

 

 

Messung der Frequenzdrift am Yaesu FT-857D

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Diese Messungen fanden ohne den TCXO-9 statt und um es gleich vorweg zu nehmen. Das Ergebnis ist sehr gut.

Trotzdem ich mich bemüht habe diese Messungen so exakt wie möglich zu machen, sind die Messungen hier in einer normalen Wohnumgebung und mit Amateurmessmitteln durchgeführt worden. Dennoch bin ich der Meinung, dass die Ergebnisse sehr genau sind.

Gemessen wurde die Freqenzdrift mit dem Racal Dana 1998 Frequenzmesser, an dem ein externes 10 MHz Frequenznormal angeschlossen war. Beide Geräte liefen über eine Stunde warm.

Messungsen wurden am Yaesu FT-857D aus dem Kaltstart vorgenommen. In der Aufwärmphase wurde in Intervallen gemessen.

Frequenz: 438.800 MHz In diesem Frequenzbereich sollte sich der Frequenzdrift am stärksten auswirken.

Vorab noch die Spezifikation von Yaesu für den FT-857D (entnommen der Bedienungsanleitung)

±4 ppm from 1 min. to 60 min after power on. @25 °C: 1 ppm/hour
±0.5 ppm/1 hour @25 °C, after warmup (with optional TCXO-9)

Die Messergebnisse waren wie folgt:

Start Frequenz
Kalt 438.000.150 Hz
1 Min 438.000.133 Hz
2 Min 438.000.130 Hz
3 Min 438.000.108 Hz
4 Min 438.000.110 Hz
5 Min 438.000.088 Hz
10 Min 438.000.048 Hz
20 Min 437.999.980 Hz
30 Min 437.999.926 Hz
40 Min 437.999.900 Hz
50 Min 437.999.897 Hz
60 Min 437.999.883 Hz
70 Min 437.999.870 Hz
80 Min 437.999.830 Hz
90 Min 437.999.870 Hz
100 Min 437.999.853 Hz
110 Min 437.999.875 Hz
120 Min 437.999.876 Hz

In der Aufwärmphase innerhalb der ersten Stunde driftete der FT-857D um 267 Hertz. 1 PPM enspricht 438 Hertz und somit driftete der FT-857D um 0,61 ppm und liegt damit bestens in seiner Spezifikation.

In der 2. Stunde lag die größte Differenz zwischen 437.999.830 Hz und 437.999.876 Hz. Das sind 46 Hz und entspricht einer Drift von 0,11 ppm.

Unterm Strich habe ich so gute Werte eigentlich gar nicht erwartet. Jetzt bin ich mal gespannt, wie und ob sich sich die Werte überhaupt nach dem TCXO-9 Einbau verändern werden.