Bandspreitztechnik 3
Synchronisation von Sender und Empfänger
In diesem Teil werden zwei Verfahren zur Synchronisation von Sender und Empfänger mit Hilfe von TV-Bildsynchronimpulsen bzw. eines Rundfunksignals beschrieben.
5.1.2. Synchronisierung mittels Bildsynchronimpulsen
Zur Synchronisation können auch die vertikalen Ablenkimpulse verwendet werden. Bie Ablenkfrequenz ist durch 4 geteilt, dadurch ergibt sich die 12.5-Hz-Taktfrequenz. Das Teilungsverhältnis kann beliebig gewählt werden, die horizontalen Ablenkimpulse können ebenfalls abgegriffen werden. Die sich daraus ergebenden niedrigen Taktfrequenzen können langsam die Sendefrequenz umtasten (FH-Verfahren). Das Blockschaltbild zeigt Bild 6.
Die beiden Schieberegister und die zugehörigen Teiler werden mittels eines kurzen Tonbursts auf Null 'gesetzt, was die Anfangslage der Sequenz bestimmt. Der Ton muß jeweils am übertragungsanfang ausgesendet werden. Ab Tonende beginnt auf beiden Seiten der synchrone Lauf der Spreizsequenzen. Dieser Synchronisationsvorgang ist nur am UbertragungsAnfang und nicht bei Richtungswechsel notwendig.
Bild 7a: Synchronisationsschaltung auf der Senderseite
Das genaue Schaltbild zeigt Bild 7. Der integrierte Timer LM555 (U2) generiert ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 2 kHz. Der zweite Timer LM555 arbeitet als Monoflop und erzeugt einmalig einen Impuls mit einer Länge von einer Sekunde. Das Monoflop wird durch einen Kurzschluß von Pin 2 nach Masse (durch den PTT-Schalter) getriggert. Während der Dauer dieses Impulses gelangt der 2-kHz-Ton über das 4011-Gatter (U7C) zum Mikrofoneingang.
Bild 7b: Synchronsationsschaltung auf der Empfängerseite
Der gleiche Impuls schaltet, nach zeitlicher Verlängerung durch ein RC-Glied (1 M, 3.3 µF), über die Gatter U8C, U8D (4049) den Transistor BC 107 und damit den Transceiver auf Sendung. Die zeitIich Verlängerung gewährleistet, daß der Sender länger als die Impulsdauereingeschaltet bleibt, und keine Verfälschung der Endflanke möglich ist.
Der gleiche Ton setzt, nach der Dekodierung in einem LM567-Tondekoder, den Teiler und das Senderegister auf Null. Durch die Verwendung von gleichen Dekoderschaltungen sind die Zeitverzögerungen auf beiden seiten gleich lang.
Der Taktfrequenzteiler wird mit dem IC U3 (4018) und dem Register U5 (74164) aufgebaut. Der Einfachheit halber wurde hier ein siebenstufiges Register verwendet, die beiden anderen Registertypen können ebenfalls eingesetzt werden (diese Bemerkung betrifft auch alle anderen Schaltungen). Anstatt der 7486-Gatter können auch die entsprechenden CMOS-`Iypen (4015 und 4070) verwendet werden. Die Registertypen mit den parallelen Eingängen könnten mit einem beliebigen Wert geladen werden. Die Mehrzahl der dadurch erzeugten Kodes könnte eine Mehrfachausnutzung des Bandes erlauben. Die entsprechenden Schaltungänderungen sind ebenfalls leicht durführbar.
Die Registerausgänge können den Frequenzsynthesizer entweder direkt ansteuern oder über einen Codierer (z.B. ein EPROM). Die Variante ist vom Synthesizeraufbau und den notwendigen Steuercodes abhängig. Auf jeden Fall sollte die jeweilige Transceiver-Schaltung genau konsultiert werden.
Das Taktsignal wird an den Ablenkspulen abgegriffen. Das Ausgangssignal muß vom Chassis gleichspannungsmäßig getrennt werden. Am einfachsten wird die Trennung durch einen Optokoppler erreicht. Die Ausgangsimpulse werden durch em Monoflop (Gatter U7A und U7B) verlängert.
Das Lautsprecher-Ausgangssignal gelangt auf den Dekodereingang (U4). Die Ton-und Pulsgeneratoren (LM 555, U1 und U2), die Gatter und die Sende-Empfangsumschaltung sind überflüssig.
Die restliche Schaltung bleibt auf beiden Seiten gleich. Die Signalisation durch die LEDs ist im praktischen Betrieb nicht notwendig. Statt des Tondekoders können die DTMFDekodierschaltungen eingesetzt werden. Dazu gibt es bereits fertige, quarzgesteuerte ICs. Das erspart die Schaltungsabstimmung. In vielen Transceivern ist der DTMF-Codierer bereits enthalten, was die Schaltungsaufbau sehr erleichtern kann. Die vorgestellte Schaltung ist nur als Basis für weitere Entwicklungen gedacht.
5.1.3. Synchronisierung mittels Rundfunksignals
Der Mittel- oder Langwellenempfänger ist normalerweise mit einem Frequenzteiler ausgerüstet. Bei einem Mittelwellensignal kann das Teilungsverhältnis von 281 bis 299 betragen, bei einem Langwellensignal entsprechend weniger (für FH-Systeme). In den DS-Systemen kann die Trägerfrequenz ohne Teilung verwendet werden, das betrifft besonders die Mittelwellenträger.
Die Vervielfachung des Taktsignals mittels PLL-Schaltung bringt eine zusätzliche Phasenmodulation (Jitter) und ist daher nicht zu empfehlen. Die Sendefrequenzen im oberen Mittelwellenbereich sind aber für Amateurexperimente ausreichend hoch.
Bei den Frequenzen um 1.5 MHz beträgt die Bandbreite des gespreizten Signals ungefähr 3 MHz was Versuche erst im 70-cm-Band erlaubt. Für die Versuche im 2-m-Band eignen sich besser die Langwellenfrequenzen. Die einfache Frequenzverdopplung mittels Zweiweggleichrichters bringt keinen Phasenjitter. Bild 8 zeigt das Schaltbild des Taktempfängers.
Bild 8: Mittelwellenempfänger
Der Empfänger besteht aus drei Hauptteilen:
- dem Mittelwellen-Empfänger
- dem synchronisierten Sinus-generator und
- der Pulsformerschaltung
Der im Empfangsteil eingesetzte IC TBA 120 hat gute Begrenzungs-Eigenschaften, dadurch wird der Einfluß der Amplitudenmodulationvermieden. Dieser Teil kann in einem Abschirmgehäuse abgesetzt aufgebaut und über Koaxkabel, da ein EmitterfolgerAusgang vorhanden ist, mit dem Rest der Schaltung verbunden werden. Dadurch kann man die optimale Empfangslage aussuchen und den Einfluß von Störungen aus dem Digitalteil minimieren.
Der synchronisierte Sinusgenerator arbeitet auf der Empfangsfrequenz. Eine Abschirmung des Generators ist nicht unbedigt notwendig, sie kann aber von Vorteil sein. Das empfangene Signal wird durch zwei linearisierte Gatter 4001 verstärkt und synchronisiert erst dann den Generator. Der Generator hat hier die Funktion eines schmalbandigen Filters, das die Seitenbänder ausfiltert. Sein Sinusausgang wird durch einen Schmitt-Trigger (7414) begrenzt und einem Pulsformer zugeführt.
Der Pulsformer besteht aus zwei Monoflops, wovon das erste Impulse mit veränderbarer Länge erzeugt, was eine Phasen-Justierung ermöglicht, das zweite generiert die Ausgangsimpulse mit festgelegter Länge. Die Wiederholfrequenz der Impulse kann dann beliebig geteilt werden. Zur Anpassung an die Impedanz des Koaxkabels dient der Emitterfolger (T8). Die Nullphasenbestimmung kann in der im Punkt 5.1.2 beschriebenen Schaltung oder auch manuell erfolgen.
Bild 9a: Synchronisationsempfänger