Semnal DCF77 Recepţia experimentală cu antene VLF

[puriu]

Este greu de extras un semnal slab dintr-o jungla de perturbatii. Chiar si filtrul cu cuart, amplasat dupa o antena cu Q mic si un preamplificator de banda larga, este afectat de zgomotul si intermodulatiile preamplificatorului.

O vorba veche spune ca cel mai bun amplificator liniar cu zgomot mic este format din antena si circuitul de intrare. O antena magnetica cu Q mic pentru DCF77 nu poate oferi, in Romania, mai mult de o fractiune de microvolt util plus un zgomot mult mai puternic.

De aceea am optat pentru un receptor cu reactie pe circuitul de intrare, ceea ce permite un Q foarte mare, adica banda ingusta si semnal mare din prima.

Am verificat o idee proaspata si pare promitatoare. Este un receptor neconventional, si cu reactie, si sincrodina si superheterodina cu frecventa intermediara de...1 kHz. Un singur circuit oscilant LC cu Q = 20 pe 1 kHz are banda de trecere de 50 Hz, aproape cat un cuart pe 77,5, iar frecventa intermediara poate fi auzita. Cu mai multe circuite (bune) pe 1 kHz se poate obtine o banda aproape ideala.

Primul test l-am facut cu un singur tranzistor. Este un detector cu reactie in mod CW pe o antena din ferita (foarte buna) ce are ca sarcina un circuit LC pe 1 kHz. Tranzistorul este oscilator si mixer, ambele semnale fiind luate de pe circuitul de intrare si amestecate. Semnalul de pe circuitul FI il ascult cu un amplificator AF ordinar si cu o casca. Sunt doua frecvente imagini, la alegere. Semnalul DCF77 se aude multumitor la geam (spre est, altul n-am) deseori si ziua. Verific ceasurile cu el, la sfarsitul fiecarui minut este un bit lipsa.

[ancient]

Am verificat o idee proaspata si pare promitatoare. Este un receptor neconventional, si cu reactie, si sincrodina si superheterodina cu frecventa intermediara de...1 kHz.

 

Foarte tare, cu adevarat neconventional ! Urmaresc de ceva vreme topicul, dar nu intervin, pentru ca n-am nici un fel de experienta in zona asta, desi mi-ar placea sa incerc.

 

Pai daca tot il folositi ca sa verificati ceasurile de care ati mentionat, v-ati supara daca v-as ruga sa ii faceti o poza si sa o postati, alaturi de schema pe care ati folosit-o? Am vazut ca ati mai postat scheme desenate de mana, banuiesc ca nu ar fi o problema nici de data asta. Important e continutul.

 

Cu multumiri,

Ancient

[Rx-Tx]

Am si eu doua jucarii deastea, una e functionala de cativa ani iar cealalta (cel oprit) tocmai l-am desfacut pt a-l curata si pune in functiune. E achizitie noua din targul de vechituri.

 

Observ ca are receptorul ca modul separat

 

Nu mi-e foarte clar ce rol au pinii PON si DCF. VCC si GND e clar alimentarea

 

Editat Mai 1, 2017 de Rx-Tx

[yo3fhm]

E achizitie noua din targul de vechituri. [...] Observ ca are receptorul ca modul separat [...] Nu mi-e foarte clar ce rol au pinii PON si DCF.

 

Salut si felicitari pentru achizitie!

 

La voi, in vest, sunteti mai aproape de Frankfurt, plus ca nu aveti Carpatii Orientali si Meridionali in cale. La freventa DCF77 e specificat ca propagarea pe zone mai mari de 1500Km se face si prin reflexie pe stratul D, iar conditiile de reflexie depind de activitatea solara (explozii) - vezi SID (Sudden Ionospheric Disturbance).

 

E mai OK ca ai receptorul separat, asta te poate ajuta mult la experimente.

La pinul "DCF" cred ca ar trebui sa existe semnalul orar in forma dreptunghiulara, ca sa usureze munca procesorului care urmeaza. Nu stiu exact ce e PON, cred ca am intalnit in vreo 2 descrieri pe net, dar ar putea sa fie un semnal de pornire a receptorului sau a procesului de sincronizare.

Fie intr-un caz, fie in celalalt, cred ca vizualizarea cu un osciloscop a semnalelor din acei pini, te va lamuri.

 

Daca o faci, posteaza si tu ce ai descoperit, poate mai usurezi travaliul altor interesati.

 

Bafta in experimentari si toate cele bune !

[puriu]

La aceste frecvente, reflexiile au loc pe stratul cel mai de jos al ionosferei si nu sunt esentiale pentru propagarea la distante mari, ca in undele scurte. Unda troposferica este mai sigura si ocoleste usor obstacolele, inclusiv muntii. Postul nostru pe UL a fost amplasat la Bod, practic intre munti, pentru a acoperi bine si permanent tot teritoriul Romaniei Mari. Unda ionosferica este un bonus-malus, se aduna sau se scade din cea troposferica, functie de faza.

La mine, postul DCF77 se receptioneaza mai stabil in plina zi decat seara si dimineata. In plina noapte totusi, semnalul este mai puternic si mai curat, desi cu unele variatii de amplitudine. Se pare ca la aceasta distanta, cam 2000 km, unda reflectata este mai puternica.

 

P.S. N-am postat niciodata scheme desenate cu mana mea, poate schemele altora. Obisnuiesc sa desenez scheme "profesionale" (in Word) pe care le postez in text, nu pe link-uri externe. Cand voi avea ceva interesant, promit sa desenez, desi nu e foarte usor.

[ancient]

Buna dimineata!

Raspunsul dvs. m-a lasat descumpanit! De la un user cu rating-ul dvs., eram convins ca voi obine un raspuns pe masura (cu continut concret, o schema, etc.). Dupa cum ati spus si dvs., receptorul pe care sustineti ca l-ati pus in functiune, pare o conceptie neconventionala. Si cred ca exceptand cazul in care nu doriti sa patentati ideea (asa cum am mai vazut cu totii ca exista unele intentii forumiste de acest gen), impartasirea unui astfel de concept ar fi utila multora, nu numai noua, celor interesati in receptia DCF77 ! Ce ziceti?

 

P.S. N-am postat niciodata scheme desenate cu mana mea, poate schemele altora.

 

Ce v-a impiedicat? Aveti un motiv anume? O imagine face mai mult decat 1000 de cuvinte, stiti bine asta.

Cred ca nu exista metoda mai rapida de a posta rapid o schema (nu foarte complicata, desigur) decat desenarea ei manuala si fotografierea. Daca folositi in acest scop si un smarphone, treaba devine si mai rapida - evident.

 

>>> "Obisnuiesc sa desenez scheme "profesionale" (in Word) pe care le postez in text, nu pe link-uri externe."

Interesant!

Exista pentru Word (presupun ca va referiti la produsul celor de la Microsoft) vreo biblioteca cu simboluri speciale pentru circuite electronice? In afara de cateva incercari firave pe care le-am vazut pe net, nu am gasit nimic serios - si asta ma face sa ma gandesc ca asternerea unei scheme folosind MS Word ar fi total neproductiva si neergonomica. V-ati gandit sa incercati o aplicatie dedicata simpla? Se gasesc o multime, nu e nevoie de softuri complicate precum Orcad sau Eagle.

 

Cat despre postarea in cadrul textului, hmmm... depinde de fiecare. Aici exista cateva dezavantaje:

- un user nelogat pe forum, nu poate vedea imaginea respectiva; nu toti vizitatorii au conturi, iar cei care deja au unul, ar trebui sa se logheze inutil, daca nu intentioneaza sa posteze. Asta e un aspect la care am observat ca o buna parte dintre cei care posteaza, s-au gandit, folosind stocarea imaginilor pe site-uri externe si postand doar link pe ELForum.

- ELForum a avut vreo 2 episoade in care s-au pierdut cele mai multe scheme postate direct (stocate local);

- stocarea locala e limitata de spatiu. Postand imaginile in exterior, economisim spatiul disponibil pe serverul ELForum.

 

Poate ca cele de mai sus va vor convinge ca nu e nici o problema cu postarea pe "link-uri externe" si ca daca aveti intr-adevar intentia/dorinta de a ne arata inovatia dvs. in materie de receptor ptr DCF77, nimic nu va poate opri cu adevarat !

Cred ca in mai putin de 5 min. ati putea posta o schema a acelui receptor "neconventional, si cu reactie, si sincrodina si superheterodina cu frecventa intermediara de...1 kHz" !

Ce ziceti, o puteti prezenta ?

 

O zi buna,

Ancient

[yo3fhm]

La aceste frecvente, reflexiile au loc pe stratul cel mai de jos al ionosferei si nu sunt esentiale pentru propagarea la distante mari (..)

Unda ionosferica este un bonus-malus, se aduna sau se scade din cea troposferica, functie de faza.

Se pare ca la aceasta distanta, cam 2000 km, unda reflectata este mai puternica.

 

Pai ori sunt, ori nu sunt esentiale ?!

Daca simtiti ca propagarea prin reflexii e mai puternica, probabil ca simtiti bine , dar atunci se cheama ca sunt esentiale chiar si in acest context !

 

Ca sa fie mai clar, iata ce zic cei de la PTB (adica cei care genereaza clock-ul de la DCF77):

 

https://www.ptb.de/cms/en/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/dissemination-of-legal-time/dcf77/reach-of-dcf77.html

 

Reach of DCF77

The DCF77 signal radiated by the transmitting antenna reaches the receiver place in two ways: On the one hand, it propagates as ground wave along the Earth’s surface, on the other hand it reaches the receiver place as a sky wave after reflection on the ionospheric D-layer. In the case of straight propagation and one hop at the lower side of the ionosphere, maximum reach of the DCF77 sky wave is obtained when it leaves the transmitting place tangentially to the Earth’s surface and also incidents tangentially at the receiver place. Under these assumptions, the reach is approx. 1900 km during a day and approximately 2100 km at night. Receivers places at larger distances are reached by the DCF77 signal only after multiple reflections (e.g. two reflections at the D-layer, one reflection at the Earth’s surface) which are, however, associated with a strong decrease in the field strength. The map of Europe shown above illustrates the 2000 km circle around Mainflingen. Beyond this circle, reliable reception has been proved only in individual cases.

In summary, the following properties result for ground wave and sky wave:

1. The very stable ground wave has a large reach. Up to distances of a few hundred kilometres, its reception field strength is clearly larger than that of the sky wave. At distances below 500 km from the transmitter, field strengths of the ground wave above 1 mV/m can be expected.

2. In the distance range between approx. 600 and 1100 km, ground and sky wave may occasionally be of equal size which may lead to mutual fading when both signals are out of phase. On the other hand, equal phase may also lead to a strong temporary increase in the field strength. Both phenomena are also observed in Braunschweig (d = 273 km). In this context it is important to know that this "beat" between ground and sky wave is a slow process (it takes a quarter of an hour and longer) and that there is thus sufficient time for a radio-controlled clock to take up the DCF77 time information.

3. At distances of more than 1100 km, the ground wave fraction constantly decreases, and the sky wave, whose propagation at large distances is fairly constant especially during the day, prevails. At distances between 1100 and 2000 km, field strengths of the sky wave between a few hundred and approx. 100 µV/m are to be expected.

 

Poate asa mai eliminam din mituri. Bucurestiul e la aprox. 1500Km de locatia DCF77.

Editat Mai 3, 2017 de yo3fhm

[puriu]

Reflexiile in LF si VLF nu sunt esentiale, deoarece se poate si fara ele. Pe distante foarte mari, undele reflectate se pierd si ramane unda troposferica ce poate urma curbura Pamantului. Asa au loc receptii DX aparent imposibile. Statia de la Bod a primit de la amatori rapoarte de receptie din SUA si din Australia (le-a trimis si QSL-uri). Au existat cazuri cand aceeasi statie LF sau VLF a fost receptionata simultan dinspre est si dinspre vest, cu un decalaj corespunzator de timp. Citez din http://www.dxing.com/lw.htm :

 

Signals below 130 kHz don't propagate very well via the ionosphere; the absorption is too great even at night during winter. These signals can travel for thousands of miles via ground wave, but high transmitter powers are required. Signals at very low frequencies, about 50 kHz and lower, can penetrate sea water very well. As a result, these frequencies are used by military forces of the major powers, especially for communication with submarines.

 

Pentru receptia DX in unde lungi nu este necesar obligatoriu un receptor sofisticat, se folosesc deseori receptoare cu reactie si sincrodine. Exista un concurs anual de receptie 1AD (One Active Device), receptoare ce au in RF un singur tub sau tranzistor (simple, nu duble). Un campion 1AD din SUA a dovedit receptia intr-un an a peste 200 de statii LF din tot bazinul Pacificului, pana in China si Noua Zeelanda.

Receptia DCF77 nu poate fi considerata DX, decat in masura in care antena trebuie sa incapa intr-un ceas.

[yo3fhm]

Interesant ce spune site-ul DXing.com - "The Web Resource for Radio Hobbyists" .

 

Totusi, consider ca PTB e o autoritate condusa de profesionisti si care cu siguranta stiu ce spun. DCF77 emite din 1959, au avut tot timpul sa faca studii de propagare.

Si de asemenea, in sprijinul celor mentionate, vad ca exista un document elaborat de UK Radio Astronomy Association, numit "VLF Receiver Manual", in care se poate gasi urmatorul text (pag.13, subcapitolul "SID Monitoring":

 

The DCF77 web site (see DCF77 range) mentions a predominant ground wave until 500km (300 miles) and a similar ground and sky wave field strengths from 600 to 1100km (400 to 700 miles). Consequently, one must choose a transmitter at least 500km (300 miles) away, and preferably at more than 1100km (700 miles).

The upper limit for having a single hop is about 1900km (1200 miles) during the day (assuming a D-layer at an altitude of 70km) and 2100km (1300 miles) during the night (assuming an E-layer at an altitude of 90km). Transmitters at greater distance will be received through two or more hops and will exhibit more than one sunrise and one sunset pattern.

 

In ceea ce ma priveste, voi acorda intotdeauna credibilitate mai intai unei surse oficiale si autoritative.

 

[puriu]

Am gasit in arhiva personala o schema simpla de receptor LF cu reactie, cu antena din ferita, si am desenat-o "bun de tipar":

Receptorul este destinat benzii vechi de unde lungi, 50 - 500 kHz, ce poate fi acoperita prin schimbarea bobinei de acord L1 pentru trei sau mai multe subbenzi. Poate fi folosit in regim portabil pentru studiul propagarii si a zgomotelor din aceasta banda in diverse locatii. In regim stationar poate folosi si o antena exterioara cuplata inductiv, printr-un atenuator, la circuitul de intrare.

Schema prezinta un circuit LC de intrare, un repetor pe emitor cu tranzistor p-n-p, si un detector cu reactie cu tranzistor n-p-n.

Cel mai important etaj este circuitul de intrare. Bobina L1 (2 - 30 mH) se realizeaza pe o carcasa culisanta pe o bara lunga de ferita. Poate fi inlocuita usor cu alta bobina realizata pe o carcasa asemanatoare. Recomand barele rusesti de 200x10 mm recuperate de la receptoare portabile mari, sau procurate pe Internet. Merg si barele romanesti de 10x180 mm, preferabil doua bucati lipite in paralel. Cele mai bune (si mai greu de procurat) sunt barele romanesti profesionale de 10x200 mm cu 6 caneluri, dar numai pentru performanta maxima.

Pentru un receptor in banda 50 - 100 kHz fara pretentii mari, este suficient ca bobina L1 sa aiba Q = 200. O astfel de bobina se realizeaza simplu, cu sarma normala de bobinaj de 0,3 - 0,35 mm bobinata in doua straturi distantate intre ele la cel putin 1 mm cu un strat de izolator. Capatul stratului superior se leaga la masa. Bobina are cca. 400 - 500 spire si trebuie sa depaseasca jumatate din lungimea barei. Va fi amplsata asimetric pe bara, astfel incat sa lase un capat liber mai lung pentru deplasarea bobinei de reactie L2. Aceasta este realizata pe o carcasa culisanta si are o singura spira. Daca o spira este prea mult, semnalul de reactie va fi redus cu o rezistenta foarte mica in paralel cu L2.

Orientarea bobinei de reactie L2 pe bara trebuie sa realizeze o reactie pozitiva, iar receptorul sa intre in oscilatie la apropierea sa de bobina L1. Pentru simplitate, n-am prevazut alt element de reglaj a reactiei. Pentru semnale telegrafice este suficienta reglarea manuala a pozitiei bobinei de reactie.

Condensatorul variabil, de 300 - 500 pF, este bine sa fie cu aer. La nevoie, poate fi si cu polietilena, dar de dimensiune mai mare si in stare buna.

Restul constructiei ramane la fantezia si posibilitatile constructorului. Cine nu stie, are ocazia sa invete.

[puriu]

Revin cu schema de mai sus modificata pentru o mai buna receptie a statiei DCF77, conform unei idei neconventionale, transformarea unui receptor cu amplificare directa intr-o superheterodina cu frecventa intermediara foarte joasa. Solutia permite impartirea amplificarii totale pe doua frecvente diferite si ingustarea benzii fara filtru cu cristal. Schema de mai jos prezinta numai etajele de RF si primul circuit de FI.

 

Dupa cum se vede, sunt putine modificari. Condensatorul din colectorul tranzistorului n-p-n are capacitate mai mica, iar alimentarea etajului se face dintr-o priza mediana pe bobina L3 a circuitului rezonant. Bobina L3, de cca 60 mH, reprezinta si o bobina de soc pentru ca frecventa inalta sa nu patrunda in linia de alimentare si nici in etajele urmatoare. Am ales frecventa intermediara de 1 kHz pentru ca se aude bine, dar aceasta poate fi si mai mica.

Detectorul cu reactie poate functiona si ca sincrodina, fara oscilator separat, daca oscileaza cu o amplitudine suficienta pentru o conversie eficienta si daca semnalul receptionat se afla in banda circuitului oscilant, foarte aproape de frecventa de oscilatie. Asta se realizeaza regland reactia ceva mai mult peste limita de oscilatie, cand banda de trecere creste suficient de mult. Reglajul se poate face "la ureche".

Receptorul poate fi folosit si asa cum este desenat, cu un amplificator AF cu impedanta de intrare mai mare legat la borna de iesire FI.

Receptorul evoluat (nu l-am facut) trebuie sa aiba si un amplificator de FI cu unul sau mai multe circuite acordate, cu RAA eficient si cu doua iesiri, una pentru detectorul de impulsuri si una pentru "ascultarea" semnalului FI in vederea acordului optim pe frecventa semnalului si a nivelului reactiei.

Realizarea circuitelor rezonante de calitate pe FI este alta poveste, daca intereseaza pe cineva pot sa o spun.

Tocmai schema n-a aparut. O mai pun o data.

 

[Vizitator]

 

 

...daca intereseaza pe cineva pot sa o spun.

 

Da, si multumesc pentru bunavointa .

[ancient]

Receptorul poate fi folosit si asa cum este desenat, cu un amplificator AF cu impedanta de intrare mai mare legat la borna de iesire FI.

Realizarea circuitelor rezonante de calitate pe FI este alta poveste, daca intereseaza pe cineva pot sa o spun.

Seara buna, ma bucur ca ati revenit cu postarea ideii dvs., de care cred ca sunt mai multi interesati, desi nu intervin (ma uit la numarul de accesari ale acestui thread). As fi interesat si eu sa continuati "povestea", asadar va incurajez sa o faceti, raman pe receptie si cu siguranta, nu doar eu!

Spuneti-mi va rog, forma descrisa de dvs. pentru acest receptor, este cea pe care o aveti acum in functiune?

 

Cu multumiri,

Ancient

Editat Mai 4, 2017 de ancient

[Vizitator Semiparalelipiped]

Salut colegii forumisti !

Urmaresc de multa vreme diversele topicuri, dar abia de curand mi-am luat inima in dinti sa-mi fac un cont.

Si eu as vrea sa experimentez receptia DCF77 si eventual sa gasesc variante de imbunatatire a semnalului receptionat aici, asa ca topicul asta m-a atras imediat. Am citit totul pana in prezent .

 

Realizarea circuitelor rezonante de calitate pe FI este alta poveste, daca intereseaza pe cineva pot sa o spun.

 

Dle. Puriu, si eu sunt interesat, cred ca ar fi util sa postati ideea legata de circuitele FI.

Eu o astept cu interes!

 

O zi buna!

sPp

[puriu]

M-am ocupat de asemenea circuite cu alta ocazie, dar solutiile sunt valabile si pentru FI foarte joasa.

Circuitele trebuie sa aiba factor de calitate mare, sa nu radieze si sa nu absoarba camp magnetic, sa nu-si piarda alinierea la variatia temperaturii, etc.

Problema condensatoarelor este simpla, la 1 kHz merg foarte bine condensatoarele cu folie de poliester (PMP).

Cu bobinele este mai greu. Cele cu miez din fier-siliciu se exclud. La fel si aliajele speciale (permalloy, etc.), greu de procurat si de lucrat cu ele. Raman feritele cu permeabilitate mare si cu circuit magnetic inchis. Dintre toate cele procurabile, cea mai potrivita este ferita Mn-Zn pentru filtre de retea. Are permeabilitate mare la frecvente joase si pierderi mari la frecvente inalte.

Solutia finala: tuburile din ferita introduse pe cablurile de retea sau de date. Am luat un asemenea tub, l-am taiat in doua transversal si am obtinut doua miezuri "toroidale" pe care am infasurat bobinele. Factorul de calitate este mare, inductanta este stabila si bobina nu radiaza.

Nu se bobineaza usor, inductanta nu poate fi ajustata dupa bobinare, alinierea se face doar prin modificarea capacitatii de acord.

Cine vrea, poate folosi si miezuri din ferita din doua piese: E+E, E+I, oala dubla, oala cu capac, etc. Dupa mine, solutia de mai sus este mai buna.