Amplitudenmodulator in LTspice

Einer der simpelsten Empfänger ist ein Geradeausempfänger für amplitudenmodulierte (AM) Sender. Zur Simulation von Empfängern, in Programmen wie LTspice, ADS, etc., wird verständlicherweise ein definierter Sender benötigt. Dieser Sender sollte sich möglichst ideal verhalten und flexibel einstellbar sein.

Für die Erzeugung einer Amplitudenmodulation wird in der Praxis meist  ein NF-Audiosignal mit dem HF-Trägersignal mit Hilfe eines nichtlinearen Bauelementes (Diode, Transistor) gemischt. Die NF soll dabei die Amplitude des hochfrequenten Trägers steuern. Die Modellierung eines definierten AM-Senders ist jedoch über das Prinzip der Mischung in LTspice nur mit großem Aufwand möglich. Die mischende Diode/ Transistor ist in seinem Verhalten nur sehr schwer zu handhaben. Dies führt zu der Notwendigkeit, den Sender bei Frequenz- oder Leistungswechseln modifizieren zu müssen.

Bei der Mischung des NF-  mit dem HF-Signal entstehen um den HF-Träger (fHF) zwei Seitenbänder (fHF-fNF und fHF+fNF). Viel einfacher und bequemer ist es daher, sich in der Simulation die drei für die AM relevanten Frequenzen mit Hilfe von drei in Serie geschalteten Quellen zu erzeugen.

AM Modulator Schaltplan

So entsteht dann ein sehr definiertes und bekanntes AM-Signal. Hier als Beispiel eine AM mit Modulationsgrad  100% mit fHF=10,7 MHz.

AM Modulation

Beim Zoom in eine Schwingung ist das NF-Signal mit einer Frequenz von 10 kHz zu erkennen.

AM Modulator Schaltplan fein

Über die FFT-Funktion kann das AM-Signal auch im Frequenzbereich betrachtet werden. Wie erwartet ist das Trägersignal und die beiden Seitenbänder zu erkennen.

AM Modulation FFT

 

 

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Oberwellen bei der FFT in LTspice

In LTspice können die Ergebnisse der Simulation statt im Zeitbereich über die Schnelle Fourier Transformation (FFT) auch im Frequenzbereich betrachtet werden. Dabei fällt auf, dass selbst einfache Sinussignale im Frequenzbereich Oberwellen aufweisen.

Die erste Abbildung zeigt eine kleine Testschaltung mit einer 1 MHz Quelle und einer Last.

LTspice Sinus Schaltplan

Wird von dem Plot im Zeitbereich (mit Rechte Maustaste -> View -> FFT) der Frequenzbereich mit Hilfe der FFT angezeigt, sind neben dem erwarteten Signal bei 1 MHz auch Oberwellen zu erkennen.

FFT grob

Mit einem Timestep von 1/1000 (1ns)  der Periodendauer des Sinussignals sind die Oberwellen um circa 70 dB unterdrückt.

Verkleinert man den Timestep der Transientsimulation weiter, verbessert sich auch das Ergebnis der FFT. In dem unten gezeigten Plot wurde als Timestep 1/100.000 (0.01ns) der Periodendauer gewählt. Natürlich vergrößert sich durch die Steigerung der Genauigkeit die Simulationszeit.

FFT fein

Es empfiehlt sich zudem, bei einer sehr genauen Simulation die Anzahl der Punkte (data point samples) in den Optionen der FFT zu erhöhen.

FFT Options

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D-Star und ircDDB.net

Für D-Star Nutzer gibt es eine interessante Internetseite: www.ircddb.net

Neben Statusmeldungen gibt es Karten und Logmitschnitte der D-Star-Relais zu entdecken.

DStar Map

Ircddb live

 

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Zugriffsrechte rekursiv setzen

Unter Linux werden die Zugriffsrechte von Dateien mit dem Befehl chmod verwaltet. Es tritt jedoch ein Problem auf, wenn nicht nur die Rechte einer Datei, sondern mehrerer Dateien in einem hierarchischen Verzeichnisbaum verändert werden sollen. Zum Beispiel so etwas:

NewImage

Jeden Ordner einzeln mit  chmod -R „neue Rechte“ anzusprechen ist doch schon sehr aufwendig.

Oft ist es auch noch so, dass die Ordner andere Rechte bekommen sollen als die Dateien selbst. Aber es gibt eine elegante Lösung mit Hilfe von find.

Mit find sucht man in dem Verzeichnis entweder nach Ordnern (-type d) oder nach Dateien (-type f). Auf die gefundenen Objekte wendet man dann chmod mit einer Rechtezuweisung an. Das funktioniert dann zum Beispiel so:

find /verzeichnis/ -type d -exec chmod 755 {} +
find /verzeichnis/ -type f -exec chmod 644 {} +

 

(Quelle: ubuntuusers.de)


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Ringoszillator

Von Burkhard Kainka wird in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift elektor (Halbleiterheft Juli/August 2011) ein Ringoszillator vorgestellt.

Ich habe die Schaltung mit leichten Modifikationen nachgebaut. Für den Oszillator verwende ich  3 Transistoren vom Typ BC548C und noch mal einen BC548C für die Pufferstufe.

Ringoszillator

Ringoszillator 2

Die Schaltung ist nicht wirklich kompliziert:

RingOszillator

Ich war erstaunt, dass die Schaltung bereits ab 0,5 V Betriebsspannung anfängt zu schwingen. Die Grundfrequenz beträgt hierbei 1,5 MHz.

Eine Vergrößerung der Betriebsspannung führt zu einer Erhöhung der Frequenz bei 3,5 V oszilliert die Schaltung schon bei 10 MHz. Wird die Schaltung mit 5 V versorgt hat schwingt der Aufbau mit circa 14 MHz.

Ringoszillator Spektrum

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Mac OS X 10.6.8 Probleme mit Parallels

Heute morgen habe ich ein Update auf OS X10.6.8 bei meinem MacBook durchgeführt. Kurze Zeit später benötitige ich LTSpice also startete ich Windows 7 in Parallels. Plötzlich war der Rechner irgendwie lahm.

O.K., mit Windows in der virtuellen Maschine kein Wunder, aber auch nachdem Windows und sogar Parallels wieder beendet wurden – keine Besserung.

Ein Blick in die Aktivitäts-Anzeige verriet mir, dass mein Dock 100% der CPU-Leistung brauchte (also einen Kern voll auslastete). Das  Dock wurde neu gestartet und  sogar neu gebooted. Alles half nix.

Nach einiger Suche im Internet, habe ich dann die Lösung gefunden. Anscheinend gibt es bei OS X 10.6.8 ein paar Sicherheits-Updates. Eine von diesen „Verbesserungen“ führt zu einer 100 % CPU Auslastung im Zusammenhang  mit dem Windows-Programmordner im Dock. Der Bug tritt übrigens auch auf, wenn Parallels selbst nicht ausgeführt wird.

Windows-Programmordner

Entfernt man den Ordner aus dem Dock sinkt die CPU-Auslaustung schlagartig auf einen normalen Wert. So geht’s:

1. Parallels starten

2. Eine virtuelle Maschine auswählen, aber nicht booten

3. Sondern unter „Virtuelle Maschine“ diese „Konfigurieren“

Parralels_Konfig

4. Im Tab „Programme“ die Option „Windows-Programmordner im Dock anzeigen“ ausschalten.

Windwos_Dock

 

 

Nachtrag: Von Parallels wurde mittlerweile ein Update (auf Build 6.0.12092) herausgebracht das den Fehler beheben soll.

 

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Symmetrische Spannungsquelle

Hier im Blog wurde ja schon mal eine symmetrische Spannungsquelle als Versuchsaufbau vorgestellt. Vor einiger Zeit habe ich eine Platine für mein Universalnetzteil entworfen, die ich nachfolgend gerne vorstellen möchte.

Die Schaltung besteht aus drei Stufen. Der Gleichricht-  und Siebeinheit, der Spannungsregelung und dem symmetrischen Treiber. Sym Schaltplan

Nach der Gleichrichtung durch den Brückengleichrichter folgt eine abschließende Glättung der Gleichspannung U_DC mit dem Elektrolytkondensator C1. Die notwendige Größe des Elkos kann mit der Faustformel 1000 µF pro Ampere dimensioniert werden. Ich habe 3300 µF eingebaut.

Nach der Gleichrichtung erfolgt die Stabilisierung mit dem bekannten IC LM317. Die Schaltung ist 1-zu-1 aus dem Datenblatt übernommen. Die Spannung U_Stab kann über das Wendelpoti P1 eingestellt werden.

Nach dem Spannungregler folgt der Operationsverstärker L165, der die Spannung U_Stab in der Hälfte aufteilt und so eine symmetrische Spannung erzeugt. Auch hier ist die Schaltung aus dem Datenblatt (ST) des OPVs entnommen.

Noch ein paar Anmerkungen zur letzten Stufe: Die Widerstände R1 und R2 wirken als Spannungsteiler und somit als Referenz für die virtuelle Masse, die der OPV erzeugt. Je besser die Widerstände übereinstimmen, desto genauer stimmen die Beträge der Spannung U_Sym+ und U_Sym- überein.

Das R-C – Gield (R4, C4) am Ausgang des Operationsverstärkers dient zur Stabilisierung. Die beiden Bauelemente sollten möglichst nahe am Ausgang des OPVs liegen.

Da der OPV von der Spannung U_Stab versorgt wird, ergibt sich eine minimale symmetrische Spannung von ungefähr 6 V. Hier wäre noch eine Verbesserung der Schaltung möglich, indem der OPV seine eigene, nicht herunterregelbare Versorgungsspannung bekommt.

Es folgen noch drei Bilder der fertigen Platine und der Schaltplan in Großformat.

Symmetrrische Spannungsquelle

Symmetrrische Spannungsquelle

DSC09202

Sym Schaltplan quer

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Elektromagnetisches Feld in Mikrowelle

Bei der Suche zum vorausgegangenen Post ist mir noch ein interessantes Video untergekommen.

Warum gibt es eigentlich einen Drehteller in der Mikrowelle?

Hier die Antwort:

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National Electronics Museum

Ein paar Bilder aus dem National Electronics Museum in Baltimore.

Das Museum ist eine echte Empfehlung. Die Ausstellung ist zwar nicht sonderlich groß, in 2-3 Stunden ist man locker durch, aber es gibt sehr viele interessante Funktechnik zu sehen. Der Eintrittspreis war zudem auch noch unschlagbar – Studenten zahlen 1$.

Ein Großteil der Ausstellung ist militärischen Ursprungs, aber was ist an der Funktechnik nicht militärisch (vor allem in den USA)?

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DL8STW funkt über Maxwell Antenne

Auf dem Ham Radio Meeting der IMS2011 bestand die Möglichkeit einen Funkkontakt über die „James Clerk Maxwell’s Lightning Rod Antenne“ zu führen.

DL8STW klein

 

Die Antenne sieht ziemlich seltsam aus und ist eigentlich ein Blitzableiter, aber für einen Funkkontakt quer durch den Flur im Hotel auf 2 Metern hat es gereicht.

Wer ein bisschen mehr über die Geschichte der Antenne erfahren möchte dem sei das Video empfohlen.

 

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