HOCHFREQUENZ

14 Elektor 3/2004

DRM-Empfängerim SelbstbauDigitalradio für 500 kHz bis 22 MHz

Von Burkhard Kainka

Mit diesem Projekt stelltElektor als wahrschein-lich erste Elektronik-Zeitschrift einen preis-werten DRM-Empfängerfür den Selbstbau vor,der den Empfang desneuen digitalen Rund-funks in MP4-Qualitätmit geringem Aufwandermöglicht. Die Abstim-mung erfolgt digital übereine RS232-Schnittstellevom PC aus, der überdie Soundkarte das 12-kHz-Ausgangssignal desEmpfängers erhält undauch die Demodulationund MPEG-Dekodierungübernimmt.

HOCHFREQUENZ

153/2004 Elektor

12 kHz herunter zu mischen. Diese Anord-nung nennt man bei Empfängern „Doppelsu-per“ im Gegensatz zum „Einfachsuper“, beidem der zweite Mischer fehlt. Der ersteMischeroszillator ist ein so genannter „Syn-thesizer“, das ist ein Oszillator, dessen Fre-quenz digital eingestellt wird. In unserem Fallist es ein DDS-Oszillator (DDS = Direkte Digi-tale Synthese) mit einer Frequenzeinstellungüber eine RS232-Schnittstelle, die mit derCOM-Schnittstelle des PCs verbunden ist.

Seit dem 15.12.2003 ist der als DigitalRadio Mondial (DRM) bezeichnetedigitale Rundfunk auf Mittelwelleund Kurzwelle in eine neue Phasegetreten. Die Codierung wurde aufMP4 umgestellt und bietet damiteinen noch besseren Klang. Für alleLeser, die nun mit wenig AufwandDRM hören wollen, wurde dieser ein-zigartige Empfänger entwickelt.Ziel der Entwicklung war ein Emp-fänger mit guter Empfangsleistung,der aber trotzdem ganz ohneAbgleichpunkte auskommt. Es wer-den keine speziellen Spulen oderDrehkondensatoren benötigt, son-dern nur gut erhältliche Festindukti-vitäten. Dies kommt all jenen entge-gen, die mehr in der digitalen Elek-tronik zu Hause sind und weniger inder HF-Technik. Kein Abgleich, keinespeziellen Messgeräte - ein sehr ein-facher Software-Abgleich reicht aus,um Toleranzen in den Oszillatorfre-quenzen auszugleichen.

Wie DRM selbst funktioniert, insbe-sondere die Signalkodierung undÜbertragung, wurde in Elektor 12/02beschrieben [1]. Genau ein Jahrspäter konnten Sie in Elektor 12/03[2] bereits lesen, wie Sie DRM (Digi-tal Radio Mondiale) mit Hilfe desElektor-DDS-Generators selbst emp-fangen und über Ihren PC/Notebookdekodieren können. Auch für denhier vorgestellten Selbstbau-DRM-Empfänger wird eine DDS verwen-det. Als Hintergrund- beziehungs-weise Grundlagen-Information sindbeide Artikel sehr zu empfehlen.

DRM-Interface Eigentlich kann man den Empfängerauch als DRM-Interface für den PCbetrachten. Wie Bild 1a zeigt, hatder DRM-Empfänger zwei Verbin-dungen mit dem Computer: Über dieRS232-Schnittstelle erhält der Emp-fänger die digitale Steuerinformationfür die Abstimmung des Empfängersauf die Frequenz des gewünschtenDRM-Senders.Am Ausgang des DRM-Empfängersliegt im Gegensatz zu einem norma-len Radio kein Tonsignal, das manüber Verstärker und Lautsprecheroder Kopfhörer hören kann. DerDRM-Empfänger mischt das Signaldes DRM-Senders quasi auf eineZwischenfrequenz von 12 kHz her-

unter. An seinem Ausgang liegtdaher ein DRM-typisches Gemischvon modulierten Trägerfrequenzen,die zusammen das Audiosignal alsdigitalen Datenstrom übertragen.Dieses DRM-Spektrum, ein Fre-quenzgemisch mit einer Bandbreitevon 10 kHz, wird an die Soundkartedes PCs angeschlossen (Line-Ein-gang, bei schwachem Signal auchMikrofoneingang). Die Soundkartedigitalisiert das Signal, und einDRM-Empfangsprogramm, das alsHerzstück einen DRM-Software-Demodulator/Dekoder enthält, sorgtsowohl für die Demodulation desDRM-Signals als auch für dieMPEG4-Dekodierung des empfange-nen Datenstroms. Das Audiosignalsteht dann in Stereo-HiFi-Qualitätam Ausgang der Soundkarte zurWiedergabe über die (PC-)Lautspre-cher zur Verfügung.

DoppelsuperWie das Bockschaltbild (Bild 1b)zeigt, wird das Signals eines DRM-Senders zwei mal gemischt: Daserste Mal mit einer variablen Oszil-latorfrequenz (Abstimmung) auf einefeste Zwischenfrequenz (ZF) von 455kHz, und das zweite Mal mit einerfesten Oszullatorfrequenz von 467kHz, um das 455-kHz-ZF-Signal auf

PC

030365 - 1 - 12a

EingangSoundkarte

RS232

DRM-Empfänger

PC

030365 - 1 - 12b

455 kHz

455 kHz 455 kHz

15895 kHz

15440 kHz

Antenne

467 kHz

12 kHz

EingangSoundkarte

RS232

467 kHz

Synthesizer

12 kHz

COM1

COM2

Bild 1a. Der DRM-Empfänger hat zweiVerbindungen mit dem Computer: Eine zurseriellen Schnittstelle für die Abstimmung undeine zum Eingang der Soundkarte für dieDecodierung des DRM-Signals.

Bild 1b. Blockschaltbild des DRM-Empfängers, der das Signal eines DRM-Senders alsDoppelsuper zuerst auf eine Zwischenfrequenz von 455 kHz und dann auf 12 kHzheruntermischt.

Die Schaltung

Das Blockschaltbild lässt sich im Schaltplan(Bild 2) gut wiederfinden. Der DDS-Oszillatormit IC2 liefert sein Signal über T1 an denersten Mischer (MIX1), einen Dioden-Ringmi-scher. Die Zwischenfrequenz von 455 kHzdurchläuft ein steilflankiges Keramikfilter(Fl1) mit 12 kHz Bandbreite. Ein ZF-Verstär-

kerstufe mit einem BF494 (T2) hebtden Pegel um ca. 20 dB an, bevor dasSignal dem zweiten Mischer zuge-führt wird, einem passiven FET-Mischer mit einem BF245 (T4). Derzweite Oszillator wird durch einenKeramikresonator CSB470 stabili-siert, der um drei kHz auf 467 kHzgezogen wird. Das resultierende 12-

kHz-ZF-Signal durchläuft ein einfa-ches Bandpassfilter und wird nocheinmal mit zwei Opamps (IC3) um 20dB verstärkt und gepuffert, bevor esam Ausgang für den Anschluss andie PC-Soundkarte bereitsteht.Am wichtigsten für guten DRM-Empfang ist die Phasenreinheit desMischeroszillators. Hier erfüllt unser

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16 Elektor 3/2004

TUF-1

MIX1

1 42

3

K2

ANT

T1

BF494

R5

36

Ω

R4

18

0Ω

R3

33

0Ω

R2

68

0Ω

R1

3k

9

C7

100n

C6

15p

C5

15p

C3

100nC8

100n

C9

1n8

C10

3n3

C11

100n

T2

BF494

R8

2k

2

R6

10

0k

R7

100Ω

L2

10µH

L1

3µH3

L3

100µH

T3

R10

2k

2

R11

22

0k

R12

1k

R13

10

0k

R16

56

0k

R15

56

0k

R17

27

k

R9

100Ω

R14

3k3

R18

220k

C15

470p

C16

470p

C20

4n7

C18

1n

C1

100n

C2

100n

C4

100n

C23

100n

C24

100n

C14

100n

T4

BF245C

C17

100n

C19

1n C22

470n

2

3

1IC3.A

6

5

7IC3.B

C13

4µ7

X1

CSB470

C21

4µ7

C12

4µ7

+5V

+5V

BC548C

7805

IC4D1

1N4001

K3+5V

IC3

8

4

+5V

4 61

IC1.B

1 31

IC1.A

10 81

IC1.C

K1

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

IC5

XTAL

5

8

4

+5V

FSELECT

AD9835

FS ADJ

REFOUT

SDATA

FSYNC

REFIN PSEL1

PSEL0

IC2

SCLK

COMP

DVDD AVDD

DGND AGND

IOUT

MCLK

16

15

13

14

10

11

12

7

4

5

8

9

1

2

3

6

IC1

14

7

13 111

IC1.D

ZF12kHz

IC3 = LM358IC1 = MC14899V

50MHz

RTS

TXD

DTR

C25

100n

Fl11

2

5

3 4

CFW455F

030365 - 11

16V

16V

16V

K4

3V

0V4

5V

2V3

4V8

0V7

2V4 2V4

2V4

2V4

1V2DC

0V5AC

Bild 2. Die Schaltung des DRM-Empfängers zeichnet sich durch die PC-gesteuerte Abstimmung eines DDS-Oszillators und durch zweipegelfeste Mischer aus.

DRM-Empfänger höchste Ansprüche: DerDDS-VFO bringt ein extrem phasenreinesOszillatorsignal. Die ebenfalls sehr wichtigeGroßsignalfestigkeit des Signalwegs wirddurch die verwendeten Mischer garantiert.Entsprechend sind die Ergebnisse: An einerLangdrahtantenne werden Störabstände bisüber 30 dB in der DRM-Software erzielt, wassonst nur sehr teure Empfänger schaffen.Diese guten Resultate lassen sich trotz dervereinfachten und abgleichfreien Auslegungder Schaltung erzielen, weil einige Eigen-schaften, die beim konventionellen AM-Emp-fang wichtig sind, bei DRM keine so großeRolle spielen.Der Dynamikbereich der PC-Soundkarte istzusammen mit der DRM-Software großgenug, um die üblicherweise vorkommendenPegelunterschiede von bis zu 30 dB problem-los zu verarbeiten. Das erspart uns eine ALC(automatische Verstärkungsregelung). Einehohe Empfindlichkeit ist für DRM ebenfallsnicht erforderlich. Sehr schwache DRM-Sig-nale (unter etwa 10 µV) lassen sich auch beihöherer Gesamtverstärkung nicht besserempfangen, weil der tatsächliche Störab-stand bei der großen Bandbreite von 10 kHznicht ausreicht. Mehr Verstärkung würde nurdas Rauschen anheben. Im Versuchsbetriebhat sich auch gezeigt, dass der Empfängerohne abgestimmten Vorkreis auskommt. Zumeinen liegt die Spiegelfrequenz im Abstandvon 910 kHz (2 x 455 kHz) nämlich fast immeraußerhalb benachbarter Rundfunkbänder,und zum anderen werden Störsignale vomDRM-Decoder erstaunlich gut toleriert.Falls erwünscht, kann natürlich eine Antennemit Preselector verwendet werden. Über denBau solcher Antennen informiert ein getrenn-ter Artikel. Normalerweise reicht aber eineeinfache Langdrahtantenne mit einer Längezwischen 3 m und 10 m, die möglichst freiaufgehängt und direkt mit dem Mischerein-gang verbunden wird.

DetailsDer Antenneneingang mit einer Impedanzvon ca. 50 Ω ist breitbandig direkt mit demDioden-Ringmischer TUF-1 verbunden. DerMischer setzt das Signal niederohmig auf 455kHz um. Der TUF-1 ist für einen Frequenzbe-reich von 2 MHz bis 600 MHz ausgelegt.Tatsächlich kann man jedoch auch unter 2MHz arbeiten, wobei die Eingangsimpedanzsinkt und einen stark induktiven Anteilbekommt. In der Praxis arbeitet der Empfän-ger jedoch auch noch im Mittelwellenbereichbis herab zu 500 kHz zufrieden stellend.Am Ausgang des Ringmischers liegt einbreitbandiges Anpassglied für 455 kHz. DieImpedanz wird über einen Resonanzkreis mit

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173/2004 Elektor

C5

C6C7

C8C9

C10

C11C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18

C19

C20

C21

C22

C23C24

C25

D1

FL1

H1H2

H3H4

IC1

IC3

IC4

IC5

K1

K2

K3

K4

L1

L2

L3

MIX1

R1

R2

R3

R4

R5

R6R7

R8

R9

R10

R11

R12

R13

R14 R15R16

R17R18

T1

T2

T3

T4X1

030365-1

T

T

1

C1

C2

C3

C4

IC2

Stückliste

Widerstände:R1 = 3k9R2 = 680 ΩR3 = 330 ΩR4 = 180 ΩR5 = 39 ΩR6,R13 = 100 kR7,R9 = 100 ΩR8,R10 = 2k2R11 = 220 kR12 = 1 kR14 = 3k3R15,R16 = 560 kR17 = 27 kR18 = 220 k

Kondensatoren:C1...C4 = 100 n SMD 1208C5,C6 = 15 pC7,C8,C11,C14,C17,C23,C24,C25 =

100 n, 5 mm RastermaßC9 = 1n8, 5 mm RastermaßC10 = 3n3, 5 mm RastermaßC12,C13,C21 = 4µ7/16 V stehendC15,C16 = 470 pC18,C19 = 1n, 5 mm RastermaßC20 = 4n7, 5 mm RastermaßC22 = 470 n

Induktivitäten:L1 = 3µH3L2 = 10 µHL3 = 100 µH

Halbleiter:D1 = 1N4001T1,T2 = BF494T3 = BC548C, BC549C, BC550CT4 = BF245CIC1 = MC1489 NIC2 = AD9835 BRU (Analog Devices)

IC3 = LM358 NIC4 = 7805

IC5 = 50-MHz-Quarzoszillator, 8oder 14 DIP

Außerdem:K1 = 9-polige Sub-D-Buchse,

gewinkelt, für PlatinenmontageK2 = 2 LötnägelK3 = Netzgerätebuchse für

PlatinenmontageK4 = Kabel mit 3,5-mm- Mono- oder

Stereo-KlinkensteckerMIX1 = TUF-1 (Mini-Circuits)FL1 = CFW455F (455-kHz-

Keramikfilter, Bandbreite 12 kHz)X1 = CSB470 (470-kHz-

Keramikresonator)Serielles Kabel (für RS232), 1:1-

Verbindung mit Stecker und Buchse(kein Null-Modem-Kabel, keinegekreuzten Adern!)

Platine** EPS 030365-1*Diskette mit PC-Software** EPS

030365-11** siehe Service-Seiten in der Heftmitte

und www.elektor.de** Software und Platinen-Layout auch

als Download unterwww.elektor.de/dl/dl.htm

Bezugsquellenhinweis:Wie bei den meisten Elektor-Projektensind die Bauteile und ein kompletterBauteilsatz bei der Geist ElectronicVersand GmbH erhältlich (www.geist-electronic.de). Einzelne Bauteile undSpezial-ICs wie den AD9835 BRU liefertauch Segor electronics (www.segor.de).Als fertig aufgebaute und getestetePlatine ist der DRM-Empfänger bei derAK-Modul-Bus GmbH zu bekommen(www.ak-modul-bus.de).

Bild 3. Die Platine ist doppelseitig beschichtet und durchkontaktiert. BeimBestücken muss man die Anschlüsse der Bauteile im HF-Schaltungsteil unbedingtmöglichst kurz halten.

kapazitiver Anzapfung etwa im Verhältnis 1zu 10 hochgesetzt und passt dann zum Ein-gangswiderstand des KeramikfiltersCFW455F mit ca. 1 kΩ. Hier ist keine großeGenauigkeit nötig, da auch die tatsächlicheAntennenimpedanz meist höher als 50 Ωliegt. Der Schwingkreis mit einer Festinduk-tivität 100 µH wird bei geringer Güte (Q < 10)betrieben, so dass die Bandbreite über ca. 50kHz liegt und die Toleranz der Bauteile unkri-tisch ist. Man braucht daher keinen Abgleichder Spule. Trotzdem trägt der Anpasskreis zurWeitabselektion des ZF-Filters bei. Das Filter CFW455F hat eine Bandbreite von12 kHz, wobei 10 kHz für DRM gefordert wer-den und etwas mehr nicht schadet. Tatsäch-lich ist etwas mehr Bandbreite sogar wichtig,um etwas Spielraum bei Frequenzabwei-chungen des zweiten Oszillators zu haben.Wenn der zweite Oszillator nicht genau auf467 kHz, sondern zum Beispiel auf 467,5 kHzschwingt, verschiebt sich die erste ZF auf455,5 kHz. Die Software muss dann denersten Oszillator um 500 Hz höher abstim-men. Am Ende erscheint aber wie gefordertein Signal von 12 kHz. Die leicht verschobeneerste ZF passt immer noch durch das ZF-Fil-ter. So konnte ein teurer Spezialquarz imzweiten Oszillator vermieden werden. Derzweite Oszillator auf 467 kHz verwendetstattdessen einen preiswerten Keramikreso-nator CSB470. Die Frequenz wird durch diegroße Kapazität des Oszillators (C15 und C16)um 3 kHz nach unten gezogen und erreichteine maximale Abweichung von etwa 1 kHz.Auf das ZF-Filter folgt eine einzelne ungere-gelte 20-dB-Verstärkerstufe (T2). Da keineVorverstärkung oder Mischverstärkung vor-liegt und das ZF-Filter eine zusätzliche Sig-naldämpfung bewirkt, sind die Signalpegelso klein, dass eine Übersteuerung ausge-schlossen ist.Der JFET BF245 (T4) arbeitet als passiver FET-Mischer wie ein HF-Schalter, der das Signal imTakt des Oszillators kurzschließt. Der Vorteilist neben der Einfachheit ein großer Dynamik-bereich. Der Mischer verarbeitet Signale bisüber 100 mV ohne erkennbare Verzerrungen.

DDS-AbstimmungDer DDS-VFO mit einem AD9835 von AnalogDevices wird ohne Mikrocontroller direkt überdie RS232-Schnittstelle angesteuert. Ein Lei-tungsempfänger MC1489 ist für die Pegelan-passung zuständig. Das Taktsignal von 50MHz erlaubt einen theoretischen Abstimm-bereich bis 25 MHz. Praktisch werden jedochdie Ausgangssignale nahe dieser Grenze zuschwach, so dass nicht viel mehr als 24 MHzeingestellt werden sollte. Ein einfaches Tief-passfilter (C5, L1, C6) mit einer Grenzfre-

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030365-1(C) ELEKTOR

Bild 4. Die Bestückungsseite der im Elektor-Labor getesteten Musterplatine. Diedurchgehende Kupfer-Massefläche ermöglicht kurze Masseverbindungen.

fängers erlaubt. Die Inbetriebnahme desEmpfängers ist im Textkasten „Schritt fürSchritt“ beschrieben. Beim ersten Start vonDRM.exe muss die verwendete serielleSchnittstelle angegeben werden. Die vorge-gebene Einstellung ist COM1 und kann zumBeispiel in COM2 verändert werden. DieseEinstellung wird mit der Schaltfläche „SaveSetup“ zusammen mit anderen Parametern inder Datei Init.txt gespeichert und beim näch-sten Start des Programms automatisch gela-den. Sobald die (serielle) Verbindung korrekterzeugt wurde, kann über den Schieberegler(oben im Fenster, siehe Bild 6) die Emp-fangsfrequenz mit einer Auflösung von 1 kHzeingestellt werden. Mit den Pfeilen am Randerreicht man Schritte von 1 kHz, ein Klick indie Fläche neben dem Schieber bewirktSchritte von 10 kHz.

KalibrierungEine Frequenzkalibrierung ist erforderlich,weil beide Oszillatoren des Empfängersgewisse Toleranzen besitzen und nicht hard-waremäßig abgeglichen werden. Als Erstessoll die genaue Frequenz des zweiten Oszilla-tors (nominell 467 kHz) ermittelt werden.Dazu stellt man zuerst die EmpfangsfrequenzNull ein (Schieber oben im Fenster ganz nachlinks) und startet die DRM-Software (Anmer-kung: im Folgenden wird das Programm „DRMSoftware Radio“ des Fraunhofer IIS verwendet,man kann aber ebenso „Dream“ einsetzen –siehe Textkasten „Decoder-Software“).Am Empfänger ist noch keine Antenne ange-schlossen. Im Spektrum (Bild 7) erscheint nuneine einzelne Linie, die dadurch entsteht,

quenz von ca. 24 MHz sorgt für eineausreichende Oberwellendämpfung.Eine zusätzliche Verstärkerstufegarantiert eine genügend starkeAnsteuerung des Mischers.Analog Devices bietet eine großeZahl unterschiedlicher DDS-Schalt-kreise, darunter auch einige mithöherer Taktfrequenz. Der AD9835wurde jedoch gewählt, weil er rela-tiv preiswert und leicht erhältlich ist(zum Beispiel als Lagertyp bei Segorelectronics oder bei Geist-Electro-nic). Die niedrige Zwischenfrequenz

von nur 455 kHz führt dazu, dass dieVFO-Frequenz nur wenig über derEmpfangsfrequenz liegt. Die obereGrenze der VFO-Frequenz ist nichtscharf definiert, sondern die VFO-Amplitude nimmt oberhalb 20 MHzeinfach kontinuierlich ab. Daherkonnte zum Beispiel auch die DW-Station auf 21780 kHz in Trincomalee(Sri-Lanka) noch empfangen werden. Zur Einstellung der Empfangsfre-quenz wurde ein PC-Programm“DRM.exe” entwickelt, das auch dienotwendige Kalibrierung des Emp-

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193/2004 Elektor

Bild 5. Das nur im SMD-Gehäuse erhältliche DDS-IC wird zusammen mit vierSMD-Kondensatoren auf der Platinenunterseite bestückt.

Bild 6. Das Windows-Programm DRM.exe fürdie Abstimmung des Empfängers.

Schritt für SchrittBeim Anschluss des DRM-Empfängers an den PC geht man wie folgt vor:1. RS232-Verbindung über 1:1-Kabel herstellen2. Ausgang des Empfängers über abgeschirmtes NF-Kabel mit dem Line-Eingang

der PC-Soundkarte verbinden3. Stromversorgung des Empfängers einschalten4. DRM-Software starten und Soundkarte als Quelle und Ziel wählen5. Volume-Control-Fenster (das mit den Schiebereglern) auf dem Bildschirm öff-

nen (durch Doppelklick auf das Lautsprechersymbol unten rechts auf demWindows-Desktop - oder überProgramme/Zubehör/Unterhaltungsmedien/Lautstärkeregelung)

6. Unter „Optionen – Eigenschaften“ bei „Lautstärke regeln für“ Aufnahmeauswählen

7. Für den verwendeten Eingang („Line-In“ oder „Microphone“) Häkchen set-zen und OK anklicken

8. Im jetzt erscheinenden Fenster beim gewählten Eingang Lautstärke einstellen9. Wieder zurück zu „Optionen – Eigenschaften“ gehen und jetzt Wiedergabe

auswählen. Alle Eingänge ausschalten (Häkchen entfernen) bis auf den ver-wendeten Eingang (normalerweise Wave). Die beiden linken Regler verwen-den um die Lautstärke der PC-Lautsprecher einzustellen.

10. Für die Abstimmung auf einen Sender Programm DRM.exe starten.

dass der erste Oszillator genau auf die Zwi-schenfrequenz abgestimmt ist. (Anmerkung:Wenn der Empfänger erst nach dem Startender Software eingeschaltet wurde, ist die Linieerst zu sehen, nachdem der Schieber ein kleinwenig bewegt wurde. Ist die Linie trotzdemnicht zu sehen, ist das Eingangssignal mögli-cherweise zu klein, dann den Mikrofonein-gang der Soundkarte verwenden. Das Rau-schen des Empfängers muss eigentlich untenim Bild gerade zu sehen sein. Es kann auchsein, dass die Linie außerhalb des Bildes liegt.

Dann den Schieber so weit verstellen,bis die Linie sichtbar wird). Der obereSchieber im Bereich Setup muss nunso eingestellt werden, dass die Liniegenau im Zentrum des Spektrumssteht. Das Ausgangssignal des Emp-fängers beträgt dann exakt 12 kHz.Beim Musteraufbau ergab sich diekorrekte Einstellung bei 466,4 kHz,das heißt, der zweite Oszillator hatteeine Abweichung von 600 Hz nachunten, die von nun an durch einegleich große Abweichung des erstenOszillators ausgeglichen wird. DerEinstellbereich der Kalibrierungbeträgt +/- 2 kHzIm zweiten Schritt muss die Abwei-chung des Mutteroszillators ausge-glichen werden. Der Quarzoszillatormit 50,000 MHz hat eine Grundtole-ranz von +/- 100 ppm, also 100 Hzpro MHz, so dass die tatsächlicheAbweichung bis zu 5 kHz bei 50MHz betragen könnte. Bei einerEmpfangsfrequenz um 10 MHzwürde sich die Abweichung mit 1kHz auswirken. Für den Abgleich

schließt man eine Antenne an undsucht sich einen starken AM-Senderim Kurzwellenbereich (Abstimmenmit dem oberen Schieberegler inDRM.exe). Alle Rundfunksender lie-gen in einem hochgenauen 5 kHz-Raster und können als Frequenznor-mal verwendet werden. Bild 8 zeigtdas Spektrum eines AM-Senders bei6085 kHz. Der untere Schiebereglermuss nun so eingestellt werden,dass der Träger des Senders genauim Zentrum steht. Theoretisch müsste nun der ersteKalibrierschritt wiederholt werden,dann der zweite und so weiter. Inder Praxis ist dies jedoch nicht nötig,weil sich die geringe Abweichungdes Mutteroszillators im Bereich derZwischenfrequenz nur zu etwa 1 %auswirkt. Bei einer festgestelltenAbweichung von 1 kHz bei 50 MHzbeträgt der Fehler bei 455 kHz nuretwa 10 Hz. Die DRM-Software ver-langt aber lediglich eine absoluteGenauigkeit von +/- 500 Hz.Nach der Kalibrierung der Oszillato-

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Bild 7. Kalibrierung der Zwischenfrequenz, hier mit dem Programm DRM SoftwareRadio (Version 2.034).

Bild 8. Ein AM-Sender als Frequenznormal.

Listing 1Auszüge aus dem VB-Programm

Const XTAL = 40000Const IF1 = 454.3

Private Sub output(Data)TXD 0Delay 0.1DTR 1 ‘ CEDelay 0.1BitValue = &H8000&For n = 0 To 15If (Data And BitValue) >0 Then RTS 0 Else RTS 1Delay 0.1TXD 1 ‘ clockDelay 0.1TXD 0Delay 0.1Delay 0.1BitValue = BitValue \ 2

Next nDelay 0.1DTR 0Delay 0.1

End Sub

Private Sub LO(freq)HScroll1.Value = freqLabel1.Caption =

Str$(freq) + “ kHz”Dim frg As LongDim freqLo As LongDim freqHi As LongDim Daten As Longfreq=freq+IF1 ‘add IF1frg=Int(freq/XTAL*

4294967296#)freqHi=frg\&H10000freqLo=frg-freqHi*&H10000freqLoL=freqLo And &HFFfreqLoH freqLo\&H100freqHiL=freqHi And &HFFfreqHiH=freqHi \ &H100output &HF800& ‘Reset‘4 Bytes to FREQ0output(&H3000& + freqLoL) output(&H2100& + freqLoH)output(&H3200& + freqHiL)output(&H2300& + freqHiH)output &H8000& ‘Syncoutput &HC000& ‘Reset end

End Sub

Quarzoszillator mit 60 MHz einbaut, der kannhier die neue Frequenz eintragen.

Ansteuerung mit VBDie Ansteuerung der Abstimmung durch denPC eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, wie zumBeispiel mit Stationsnamen beschriftete Spei-chertasten oder eine timergesteuerte Anwahlbestimmter Wunschprogramme. Außerdemlässt sich die DDS auch für Messzwecke ein-setzen. Um den Tatendrang der Leser nicht zubehindern, wird die Ansteuerung der DDShier an einem einfachen Visual-Basic-Beispielerläutert. Bild 9 zeigt die Oberfläche des Bei-spielprogramms. Es verwendet einen Schie-beregler, Stationstasten und zwei editierbareWunschfrequenzen. Eine für den Benutzerausführbare Kalibrierung wurde nicht vorge-sehen und die Kalibrierung stattdessen überKonstanten im Programm durchgeführt. Listing 1 zeigt die beiden entscheidendenProzeduren des Programms. Mit output (Data)werden jeweils 16 Bits in ein Register desAD9835 geschrieben. Die Prozedur LOberechnet die Frequenz und die erforderli-chen Registerinhalte des DDS-Bausteins. DieAusgangsfrequenz wird durch einen 32-Bit-Wert eingestellt, wobei ein Schritt 50MHz/232 = 0,01164 Hz beträgt. Die Zuord-nung der Register und ihre Adressierung imoberen Teil des 16-bit-Steuerworts wird imDatenblatt des Bausteins genau erläutert.Das Programmbeispiel zeigt die entschei-denden sieben Registerinhalte zur Einstel-lung einer Frequenz. Ein Frequenzwert wirdauf vier Bytes aufgeteilt, die in vier Teilregi-ster übertragen werden. Oben im Quelltext des Programms findet manzwei Konstanten, die angepasst werden müs-sen, um die Frequenz zu kalibrieren. Die not-wendigen Daten erhält man aus dem fertigenAnwenderprogramm zum Empfänger. XTAL= 50000 steht für die genaue Frequenz desQuarzoszillators. IF1=455 legt die Zwi-schenfrequenz fest. Bei einer festgestelltenFrequenz von zum Beispiel 466,3 kHz beträgtdie Zwischenfrequenz 466,3 kHz – 12 kHz =454,3 kHz. Die Ansteuerung der RS232 ver-wendet ein BAS-Modul, das bereits in [3] vor-gestellt wurde.

(030365-1)e

Literatur:[1] H. Weber, Digital Radio Mondiale,

Elektor 12/2002, S. 62[2] B. Kainka, DRM im Selbstversuch,

Elektor 12/2003, S. 66[3] B. Kainka, Elektronik am PC, Visual Basic in

der Praxis, Elektor 2002[4] Kainka/Schneider, DRM-Empfangspraxis,

Franzis 2004

ren sollte man nicht vergessen, dieSetup-Daten zu speichern, damit siebeim nächsten Start wieder zur Ver-fügung stehen. Übrigens werdenauch noch andere Daten gespei-chert. Dazu gehört die aktuell einge-stellte Frequenz. Das Programmbeginnt also beim nächsten Start

genau dort. Auch alle Stationstastenkönnen mit eigenen Frequenzenbelegt und in der Setup-Dateigespeichert werden. Übrigens kanndie Datei auch mit einem Texteditorbearbeitet werden. Wer also gegenalle gut gemeinten Ratschläge seineDDS übertakten will und einen

HOCHFREQUENZ

213/2004 Elektor

Bild 9. Die Oberfläche des Visual-Basic-Beispielprogramms zur Steuerung derAbstimmung.

Decoder-SoftwareZum Betrieb des DRM-Empfängers ist neben der Abstimmsoftware DRM.EXE(Download von der Elektor-Site www.elektor.de) auch ein Softwaredecodererforderlich. Der Anwender hat die Wahl zwischen zwei Produkten.

Das DRM Software Radio des Fraunhofer IIS in der Version 2.034 kann zu einemPreis von ca. 60 Euro online über www.drmrx.org bezogen werden. Die Bezah-lung erfolgt über Kreditkarte. Die Download-Information und ein Softwareschlüs-sel kommen per Email. Die neue Programmversion unterstützt den neuen DRM-Standard auf der Basis von MP4, der am 15.12.2003 eingeführt wurde. Fast alleKurzwellen-DRM-Stationen senden inzwischen in Stereo und erreichen mit demProgramm eine hervorragende Klangqualität.

Das Open Source Projekt DREAM von Volker Fischer und Alexander Kurpiersvom Institut für Kommunikationstechnologie der Universität Darmstadt liegtinzwischen in der Version 1.0 vor. Das Programm wird nur als C++ Quelltext(http://sourceforge.net/projects/drm/) angeboten, weil die Autoren fremde Kom-ponenten verwendet haben, die man sich bei den jeweiligen Herstellern ladensoll. Das Projekt kann für Windows oder für Linux kompiliert werden. Wer nichtmit einem C++ Compiler vertraut ist, ist auf die Hilfe eines freundlichen Mit-menschen angewiesen, der ihm die Dateien kompiliert. DREAM_V1.0 ist mittler-weile eine ernst zu nehmende Alternative zum DRM Software Radio geworden.Das Programm läuft absolut stabil und benötigt weniger Rechenleistung als dieersten Versionen. Inzwischen ist auch der Empfang von Bildern möglich, und dasProgramm kann ein Log-File mit Empfangsergebnissen schreiben. DREAM ist sehrtolerant in Bezug auf die Frequenzlage des DRM-Basisbands und scannt dengesamten Bereich zwischen 0 und 24 kHz. Als zusätzliche Betriebsart ist der ana-loge AM-Empfangsmodus wählbar. Der DRM-Empfänger ist damit auch für denklassischen Rundfunk auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle verwendbar.In einer der nächsten Ausgaben werden wir noch einmal auf die Software-Deco-der zurückkommen. Die DRM-Programme eignen sich für alle Windows-Versio-nen ab Windows 98 (also 98, 2000, NT und XP).