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Diskussions- und Newsboard des DARC-Ortsverbandes I40  |  allgemeine Kategorie  |  Selbstbauprojekte (Moderator: DF8OE)  |  Thema: SDR- RX von DD4WH <- zurück vorwärts ->
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   Autor  Thema: SDR- RX von DD4WH  (Gelesen 4592 mal)
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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #15 am: 14. April 2019, 12:17:27 »

Ihr könntet dazu meine funktionsfähige und ausgetestete Schaltung für den OVI40-RX bekommen - damit ihr das Rad nicht neu erfinden müsst...

vy 73
Andreas
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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #16 am: 14. April 2019, 14:45:35 »

Hallo Andreas,

das wäre natürlich spitze !!! :-)

Vermutlich müssten wir da an Deiner Schaltung trotzdem etwas abspecken, weil beim Taschen-SDR solche Dinge wie Stromverbrauch möglichst gering sein sollten. Daher auch der Gedanke, beim frontend die Selektion durch passive Filter zu machen.

Und eine weitere Idee wäre, den Antenneneingang so auszulegen, dass man sowohl Langdrahtantennen als auch professionelle 50 Ohm-Antennen anschließen könnte, denn die Idee des Taschen-SDR ist ja, dass man nicht eine riesige Antenne mit hat, sondern eher ein Stück nassen Schnürsenkel/Draht.

Dante, vielleicht müsste man dann auch nochmal überlegen, wie großsignalfest denn ein solcher SDR überhaupt sein muss. Ich hatte ja gemeckert, dass bei meiner Breitband-Aktivantenne mit ihren Riesenpegeln Übersteuerungen auftreten, aber nach ein wenig Nachdenken möchte ich da meine Meinung vielleicht doch ändern. Wenn man den Taschen-SDR mit ein wenig Draht/Behelfsantennen (z.B. im Urlaub) betreiben möchte, ist ein stromsparender preamp, der vielleicht nicht ganz so großsignalfest ist, vielleicht doch das Beste! Denn ein großsignalfester MMIC als preamp im frontend nimmt ja schon mal ganz gerne > 120mA.

Beste 73 Frank

« Letzte Änderung: 14. April 2019, 14:52:47 von DD4WH » Moderator benachrichtigen   Gespeichert

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #17 am: 14. April 2019, 15:02:47 »

Hallo Frank,

das ist absolut richtig. Großsignalfestigkeit und Intermodulationsfgestigkeit stehen in einer festen physikalischen Beziehung zum Stromverbrauch.

Trotzdem sind etliche Baugruppen meiner RX-Mischerplatine 1:1 auf für deinen RX zu übernehmen. Interessant wäre z.B. dass Du nicht per Schaltsignal übermitteln musst wenn Du mit dem SI die 90° erzeugst und wenn mit dem Teiler. Auch ein "Durchschleifen" zur Directconversion ist schaltungstechnisch bei mir schon drin. Und ich verwende vier Instrumentenverstärker hinter dem eigentlichen Mischer-IC, wobei jeweils 2 in einem Gehäuse sind.

vy 73
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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #18 am: 16. April 2019, 09:59:58 »

Hallo Andreas,
hiermit möchte ich eine RX- Mischerplatine bestellen. Leider konnte ich kein passendes Bestellformular finden, also gib bitte mal, wenn vorhanden, den Link bekannt.
Vielen Dank + 73, Wolfgang
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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #19 am: 16. April 2019, 10:08:40 »

Es gibt davon keine Platinen und so wie es aktuell aussieht werde ich auch keine von dieser Ausfpührung anfertigen.

Ich bin an einer anderen Version der Platine dran und wenn die zur Verfügung steht werde ich die Schaltung der 1. Version zur allgemeinen Verfügung bereitstellen - aber erst dann.

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #20 am: 25. April 2019, 20:31:01 »

es gibt eine neue Version der firmware für den Teensy Convolution SDR mit einigen Änderungen und bugfixes.

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #21 am: 27. April 2019, 19:10:53 »

Andreas,
wo kann man sich den Schaltplan des RF Teils des OVI40-RX anschauen? ich habe nirgends ein Schaltplan gefunden.

Frank, ich arbeite an deine Verbesserungsvorschläge :-) Die Gestaltung des RF Frontends für den Bereich bis 150MHz ist noch nicht soweit.

Schönes WE.
Dante

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #22 am: 27. April 2019, 19:53:23 »

Hallo Dante,

wunderbar! :-)

Für das frontend finde ich die Idee von Bob Larkin sehr nett. Der verwendet SMD-latching relays, das spart Strom und führt zu sehr guten pass-thru-attenuation-Werten und man kann die alle in Serie hintereinander schalten! Habe gestern eines davon aufgebaut, funktioniert sehr gut und schaltet absolut zuverlässig! Habe heute alle drei von ihm vorgeschlagenen Filter fertig gelötet, muss die morgen nur noch in Serie verbinden und dann testen. Software dazu ist auch schon lauffähig (noch nicht im github).

http://www.janbob.com/electron/FilterBP1/FiltBP1.html

Meine Idee für ein frontend wäre, 8 Filter in Serie hintereinander auf eine Platine zu packen, dann deckt man vollständig den Bereich von 50kHz bis VHF ab.

Allerdings würde ich nicht Bandpässe mit 40dB stopband attenuation nehmen wie Bob (denn ich denke, wir brauchen mehr stopband attenuation), sondern 7 Stück Tiefpässe 7. Ordnung elliptisch mit 60dB stopband ähnlich wie beim Fifi-Preselektor (aber alle mit 50 Ohm !) und ein Bandpass für den UKW/2m-Bereich.

Wenn man die in SMD 0805/1206 aufbaut, dann sollte das zusammen mit einem 0-31dB attenuator-IC auf eine zusätzliche Platine passen (Rückseite vollständig GND-plane).

Soll ich mal die nächsten Tage/Wochen mit ELSIE ein paar Filter für das frontend berechnen ?

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #23 am: 28. April 2019, 07:57:58 »

@Dante:
Die Schaltpläne meiner Entwicklungen sind aktuell noch nicht online verfügbar. Ich wollte sie veröffentlichen, wenn ich für mein Frontend die ersten Platinen in Händen halte. Denn dann ist zu 100% sicher welchen Weg ich mit meinem RF-Board gehen werde. Jetzt ist es erst zu 99% gesichert  Edit: Frank ist aber Mitglied im Entwickler-Team und kann auf meine Schaltungen, die ich in unserem nur den Entwicklern zugänglichen Board veröffentlicht habe, zugreifen. Er könnte (und darf) die für euch wichtigen Blöcke gerne verwenden - das geht sofort.

@Frank
Mit den Filtern habe ich ja schon intensiv und lange herumgespielt. 40dB halte ich in der Tat auch für etwas wenig. Und Wenn man den gesamten Bereich (10KHz...150MHz) mit Bandpässen abdecken will reichen 7 bei Weitem nicht aus. Die Welligkeit dieser Bandpässe im Durchlassbereich wäre inakzeptabel. Also bin ich dann auch auf Tiefpässe übergegangen, habe aber die theoretisch erreichbaren Dämpfungen und Steilheiten in der Praxis nicht im Ansatz erreicht. Mit "richtigen Induktivitäten" (also große Luftspulen oder Spulen mit echten Kernen) ging es so la-la, mit SMD-Induktivitäten (selbst den teuersten) war das Ergebnis ernüchternd. Auch waren bei meinen diskreten Filtern die "wilden Kopplungen" schon nicht mehr zu vernachlässigen. Es mussten, um etwas in der Größenordnung > 50dB zu bekommen, sehr teure HF-Relais eingesetzt werden. Elektronische Schalter hatten zu geringe Isolation - einfachere Relais ebenfalls. Auch mussten die einzelnen Filter mit Abschirmkammern versehen werden, weil bei guten Induktivitäten (keine SMD-Induktivitäten!!) die Abmessungen für zu große Streufelder geführt hatten. Nach ca. 4 Monaten des herumexperimentierens mit unterschiedlichsten Abstufungen, Bauformen und Bauteilen habe ich dann ja umgeschwenkt zu "elektronischen Filtern" (LTC6603 von DC bis 2.5MHz, HMC1023 von 3...75MHz, darüber noch zwei elliptische Tiefpässe um 75...290MHz abzudecken). Erst mit diesem Konzept habe ich die nötigen geringen Dämpfungen im Durchlassbereich gekoppelt mit hohen Dämpfungen außerhalb realisieren können. Sicher: es gibt kein Konzept ohne Nachteile. Die Vorteile hier waren:

  • niedriger Komponenten-Aufwand
  • gute elektrische Eigenschaften
  • hohe Nachbausicherheit, da kein Abgleich nötig ist

Die Nachteile waren:

  • die ICs kann man nicht "an jeder Ecke" kaufen
  • die Stromaufnahme der Schaltung betrug 20...150mA @5V (je nach Frequenz)

Ihr seid an einer Stelle, die mich bei meiner Entwicklung zum Tayloe-Konzept auch öfter hin- und hergerissen hat...

Was man theoretisch braucht, ist schon in der Theorie nicht leicht zu realisieren. Und wenn man es dann mit realen Bauteilen (SMD-Induktivitäten, nicht-idealen Schaltern etc.) zu tun bekommt, dann sackt das Ergebnis in Bereiche ab, die nicht mehr zu akzeptieren sind bei einem Aufwand (preislich, zeitlich zum Aufbau und zum Abgleich) der ebenfalls nicht mehr zu akzeptieren ist, leider...


EDIT:
Und man muss deutliche Kompromisse setzen in Bezug auf
Großsignalfestigkeit, Empfindlichkeit, Nebenempfangsstellen, Stromverbrauch, mechanische Abmessungen, Preis.
Der Mini-Empfänger für unter 100 Euro, der neben einem Mittelwellensender betrieben werden kann und aus einer CR2032 gespeist werden kann wird immer ein Traum bleiben... Alle diese Ansprüche beeinflussen sich gegenseitig und schließen sich teilweise sogar gegenseitig aus.

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Andreas
« Letzte Änderung: 28. April 2019, 08:15:17 von DF8OE » Moderator benachrichtigen   Gespeichert

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #24 am: 28. April 2019, 10:14:59 »

Hallo Ihr beiden,
ich denke der HMC1023 ist ja eine super Sache, mich erschreckt allerdings ein wenig der NF=17....25dB und der Stromverbrauch bis 240mA (P > 1W), der Preis ist denke mit 25€ ok.


Beim Diskreten Aufbau mit den Latching Relais ist das Thema Stromverbrauch schon mal erledigt, die Dämpfung der Filter und Platzbedarf müssen noch "irgendwie" gelöst werden :-) Ich denke dass müssen auch Bandpässe sein nicht TP.

Eventuell kann man geschickt LPs und TPs (mit einem Relais) in Reihe zusammenschalten anstatt der {BP + Bypass} Blöcke von Bob.

schönes WE.
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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #25 am: 28. April 2019, 11:10:41 »

Ich habe die Platine mit dem HMC immer noch am Laufen vor meinem Tayloe-Mixer OVI40. Der Stromverbrauch ist bei 3.3V - wenn man das mit einem Schaltregler mit gutem Wirkungsrad und wenig bis keiner RF-Emission macht (ja, sowas gibt es und es geht) dann kommt man auf den Stromverbrauch den ich in meinem Post angegeben habe. Der RX ist meinen kommerziellen Geräten in Sachen "Empfindlichkeit" absolut ebenbürtig. Folglich scheint der "erschreckende" Nf keine so große Rolle zu spielen im realen Betrieb - wohl aber die Filtersteilheit. Und die ist, wenn man die beiden Filter im HMC kaskadiert, absolut superb. Ebenfalls sehr positiv ist die Tatsache, dass man einen Verstärker mit +10dB zu jedem Filter dazuschalten kann (macht in Kaskade 20dB). Es kommt also für einen RX-Preamp kein weiterer Strom dazu.

Wie schon geschrieben: ohne Kompromisse geht es nicht. Und für meine anderen Filterplatinen, die jetzt entweder schon wieder zerlegt sind oder noch auf das Zerlegen warten habe ich viel Zeit, Rechnerei und auch Material investiert - leider ohne den gewünschten Erfolg. Klar kann man sich seine Ergebnisse "schönreden" - aber ich habe dann doch einsehen müssen, dass die Filterei nicht so trivial ist wie man es sich wünscht. Und "das wird schon irgendwie klappen": das habe ich hundertmal gesagt während meiner Tests. Leider hat sich die Realität nicht an meine Wünsche gehalten.

Wenn Du Bandpässe nimmst und der reale Ripple innerhalb der Durchlasskurve soll 6dB nicht überschreiten kommst Du mit 7 oder 8 Filtern für den ganzen Bereich nicht hin. Ich denke, es werden dann etwa 20 - können auch 25 werden. Kann man reduzieren, indem man z.B. nur die HAM-Bänder nimmt. Oder den Arbeitsbereich einschränkt. Beides wollte ich nicht. Es müssen aber auch keine Bandpässe sein (zum Glück) - Tiefpässe reichen völlig. Kritisch sind die ungeradzahlingen Vielfachen der Arbeitsfrequenz - da hat Frank schon völlig Recht, wir bräuchten 60dB (oder mehr). Selbst, wenn dein Filter 60dB erreichen sollte - neben diesem Filter ist noch irgendein anderes aufgebaut. Und das koppelt wild. Aber ich lasse mich gerne eines Besseren belehren, dass es auch einfach mit passiven Filtern geht: mit den Prämissen: 10KHz-150MHz, Ripple im Passband kleiner 1 S-Stufe, Durchgangsdämpfung kleiner 2 S-Stufen, Stopband > 60dB... Ich habe das hier nicht erreicht - selbst mit konventionellen Spulen nicht. Ich hatte 14 Filter. Es waren zu wenige, und der Aufbau war nicht gut genug entkoppelt. Die Relais waren zu schlecht - ich hatte etwa 40dB Isolation. Selbst, wenn ich das jeweilig aktive Filter mit Drähten anstele Relais angebunden habe bin ich nicht über ~50dB Stopband gekommen. Das habe ich erreicht, wenn ich nur ein Filter aufgebaut habe und das in ein Blechgehäuse gebaut habe. Also Bandwechsel "mit Steckfiltern"... Oder eben deutliche Kompromisse in Sachen Stopband und Passband...

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #26 am: 28. April 2019, 11:30:03 »

Hallo Ihr Beiden,

vielen Dank, Andreas, für Dein großzügiges Angebot, Teile aus Deiner Konzeption nehmen zu dürfen! Werde mal mit Dante nachdenken, welche Komponenten man da nehmen kann.

Mir schwebt schon für den Teensy Convolution SDR ein konzeptionell/philosophisch "einfacher" Rx vor, also fände ich niedrigen Stromverbrauch (< 1 Watt insgesamt für alles), Speisung aus 5V powerbank, "bescheidenes" display (ILI9341), passives frontend-Filter stimmig vom philosophisch-konzeptionellen her.

Die aktiven Filter-ICs sind zwar von den Werten her beeindruckend, aber mit z.T. > 1 W Leistungsaufnahme inakzeptabel, UND da werkeln ja komplexere Dinge in den Filter-Bausteinen als wir sie hinterher in der Software umsetzen, dann könnte ich auch so konsequent sein und einen Fertig-IC für den QSD/Demodulation einsetzen, dann spare ich mir die ganze Software ;-).

Der Tayloe-Mixer hat eine Unterdrückung von > 45dB für Frequenzen unterhalb der Frx und auch für Frx x 2, aber nur 9dB für Frx x 3, und 14.5dB für Frx x 5, d.h. wir benötigen eigentlich keinen Bandpass, sondern nur Tiefpässe. Die Anforderung an die Tiefpässe wäre dann > 50dB Dämpfung bei Frx x 3 und allen anderen ungeraden Harmonischen.

Das würde dann zu folgender harmonic rejection insgesamt (Tayloe plus frontend-Tiefpässe) führen:

Frx: idealerweise < 3dB Dämpfung (0.9dB Tayloe und < 2dB RF-Filter) bei der Arbeitsfrequenz des Tiefpasses

Frx / 2: > 45dB [evtl. macht man noch für die Mittelwelle ein Hochpass-Filter, welches man bei Bedarf in Serie zusätzlich einschalten kann]

Frx x 2: > 50dB

Frx x 3: > 59dB

Frx x 5: > 65dB

D.h., die Anforderungen an die Tiefpässe sind also gar nicht so hoch!

* stopband attenuation > 50dB, ideal -falls möglich- 60dB
* Frequenzspanne kann dann deutlich mehr als eine Oktave sein, wenn wir 7-polige elliptische Tiefpässe nehmen

Ich glaube daher, wir kommen mit 8 durch latching-Relais in Serie geschalteten Filtern aus, davon 6 Tiefpässe [1 bis 6: Tiefpass 7-polig elliptisch], 1 UKW/2m-Bandpass [7] und ein Mittelwellen-Hochpass [8]. 

1.) 12-30MHz, Fstop = 36MHz / 60dB att
2.) 4.8-12MHz, Fstop = 14.4MHz / 60dB att
3.) 1.92-4.8MHz, Fstop = 5.76MHz / 60dB att
4.) 0.768-1.92MHz, Fstop = 2.3MHz / 60dB att
5.) 123-307kHz, Fstop = 367kHz / 60dB att
6.) 50-123kHz, Fstop = 148kHz / 60dB att
7.) entweder Bandpass 87 - 150MHz, oder Hochpass 48MHz (dann ist 50MHz, 70MHz auch mit drin)
8.) Hochpass 1750kHz, 7-polig elliptisch

[die Werte für die Tiefpässe 1 bis 6 habe ich aus dem Artikel zum Fifi-SDR: https://www.box73.de/file_dl/bausaetze/DK5DN_FiFi-Preselektor.pdf, bei mir in meinem alten Teensy Convolution SDR habe ich die Filter 3.) bis 6.) realisiert und bin damit sehr zufrieden im Bereich VLF bis 60m]

Wenn man die Filter mit SMD-Induktivitäten und SMD-Kondensatoren (NP0) realisiert, sieht das Ergebnis in ELSIE auch recht vernünftig aus. Habe die SMD-Induktivitäten mit Q=40 und die Kondensatoren mit Q=200 veranschlagt (ist das realistisch ?), dann komme ich auf simulierte Dämpfungen im Arbeitsbereich von 0.5 bis 1.5dB und auch die stopband att von 50-60dB ist laut Simulation zu realisieren. Bei den realen Filtern in meinem SDR habe ich das nicht nachgemessen, aber die gefühlte Empfangsqualität gerade im Langwellen/Mittelwellenbereich lässt vermuten, dass die 50-60dB wirklich da sind, denn die abends sehr sehr starken Sender an meiner Loop-Aktivantenne kann ich nirgendwo mehr als harmonics nachweisen. Aber -wie gesagt- ich habe nicht gemessen, nur auf mein Ohr gehört und ins spectrum display geschaut . . .

Dante, könntest Du auch die backlight des displays auf einen PWM-fähigen pin des Teensy legen, dann kann man abends das display dimmen ;-). Habe ich schon in der Software vorgesehen.

Soviel erstmal, ich denke noch ein wenig darüber nach.

Beste 73,

Frank

EDIT: P.S.: ich sehe gerade, unsere posts haben sich gekreuzt . . .

« Letzte Änderung: 28. April 2019, 11:33:55 von DD4WH » Moderator benachrichtigen   Gespeichert

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #27 am: 28. April 2019, 12:29:35 »

Hallo Frank,

die von Dir angenommene Güte für die Induktivitäten ist so leider nicht verwendbar. Zumindest haben sich meine Induktivitäten im realen Betrieb stets ganz anders benommen als wenn sie eine solche Güte gehabt hätten. Die Messergebnisse mit einem Netzwerkanalyzer ergaben stets wahre Gebirgsmassive mit tiefen (grünen ) Tälern... Die Güte der SMD-Indus ist stark frequenzabhängig. Das Ersatzschaltbild einer SMD-Induktivität ist eine Induktivität, bei der ein Serienwiderstand addiert ist und bei der zwischen nicht definierbaren "Anzapfungen" Kapazitäten liegen.

Selbst die beste SMD-Induktivität konnte meiner besch******** Standard-Induktivität nicht das Wasser reichen.

Übrigens ist die Software zum HMC1023 "fertig". Sie ist in UHSDR bereits enthalten (und nicht kompliziert - wenn man erstmal die zwei fetten Bugs die das Datenblatt enthält erkannt und beseitigt hat).

Aber das ist - wie bereits gesagt - alles etwas wo jeder seine eigenen Prioritäten setzt... Dabei fallen dann zwangsläufig andere Sachen runter.

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #28 am: 29. April 2019, 11:31:12 »

Hallo Frank, Andreas,
ich denke die Filter lassen sich so machen, aber 5 polig wäre mir lieber als 7 polig, wegen den Platzbedarf ~1/3 mehr Bedarf und weil mir der Aufwand echt zu hoch wird für so ein mini RX. Das ist immer auch eine Frage Nutzen zum Aufwand.
Daher die Frage auch, wie ist die Begründung dass Frx x/ 2 die 45 dB akzeptiert werden aber bei Frx x3 60dB sein sollen?
Filter 7. würde ich gerne als HP machen, sodass auch die BOS Freq. bzw. 6m empfangen werden können.
Dann der variable Attenuator und RF Pre amp. alles zuschaltbar.

@Andreas: mit welche Hersteller bzw. Serien hast du experimentiert? hattest du Coilcraft im Einsatz?

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Re:SDR- RX von DD4WH
« Antwort #29 am: 29. April 2019, 11:47:19 »

Hallo Dante, hallo Andreas,

vielen Dank für Euren wertvollen input und die Ideen.

Habe auch nochmal nachgedacht und bin zu einem ähnlichen Ansatz gekommen wie Du, Dante ;-).

Du hast völlig recht: einmal 45dB und einmal 60dB zu wollen, ist nicht schlüssig. Und zusammen mit Deinen Erfahrungen, Andreas, sollten wir wirklich als Zielgröße so um die 45dB attenuation bei der 3. Harmonischen festlegen. Vom Gefühl her sollte das mit 5-poligen Tiefpässen (und latching Relais!?) dann möglich sein.

Bin gerade recht eingebunden, vielleicht finde ich aber ein bisschen Zeit, um mal in ELSIE zu rechnen / simulieren. Wichtig wäre, dass die Filter vor allem für die Anfangsfrequenz des jeweiligen Filters so berechnet sind, dass für 3x dieser Anfangsfrequenz schon eine stopband attenuation von >45dB erreichbar ist (sonst müsste man den Arbeitsbereich des jeweiligen Filters einschränken).

Habe auch nochmal die SMD-Induktivitäten-Datenblätter angeschaut (die von Bob verwendeten). Das sieht eigentlich ganz gut aus, da sind auch Verläufe der Güte drin und für die relevanten Frequenzbereiche sollten wir ca. Q=30 bei hohen Frequenzen und Q>20 im VLF/LW/MW-Bereich erreichen können.

Variable attenuator und RF zuschaltbar wäre spitze! Dann hätten wir sämtliche IM3-Probleme gelöst. Wenn der RF-preamp zuschaltbar ist, bin ich mir auch gar nicht mehr sicher, ob wir überhaupt noch einen attenuator brauchen. Bei meinem alten SDR-Modell (ohne preamp) hatte ich nur abends auf MW bzw. im 49m-Band ab und zu probleme (und das auch nur mit einer Aktivantenne). Auf der anderen Seite hatte ich das Gerät auch schon an einem einfachen Langdraht von 25m, da traten Pegel von -10dBm auf, das zwingt natürlich diesen einfachen QSD in die Knie, vielleicht doch ein 0-31dB attenuator!? Entscheide Du.

Beste 73

Frank

« Letzte Änderung: 29. April 2019, 11:50:43 von DD4WH » Moderator benachrichtigen   Gespeichert

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