{"id":25740,"date":"2025-03-17T08:24:07","date_gmt":"2025-03-17T07:24:07","guid":{"rendered":"https:\/\/saure.org\/cq-nrw\/?p=25740"},"modified":"2025-03-17T08:24:47","modified_gmt":"2025-03-17T07:24:47","slug":"es-ist-ssb-aber-vielleicht-nicht-ganz-ssb-cw-fm-signalgenerator-35-bis-4400mhz-von-georg-dg6rs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/saure.org\/cq-nrw\/2025\/03\/17\/es-ist-ssb-aber-vielleicht-nicht-ganz-ssb-cw-fm-signalgenerator-35-bis-4400mhz-von-georg-dg6rs\/","title":{"rendered":"Es ist SSB, aber vielleicht nicht ganz, SSB\/CW\/FM Signalgenerator von Georg DG6RS"},"content":{"rendered":"

Einseitenband (SSB) ist seit vielen Jahrzehnten die vorherrschende Sprechfunkart im Amateurfunk. Er wurde traditionell auf analogem Wege erzeugt indem ein Doppelseitenband erzeugt und die unerw\u00fcnschte Seite weggefiltert wurde, oder indem um 90 Grad phasenverschobene Quadratursignale erzeugt und diese gemischt wurden. Neuere SDR Funkger\u00e4te haben dies in die CPU \u00fcbernommen, aber hier hat [Georg DG6RS] eine anderen Methode realisiert. Er verwendet SDR-Techniken und eine Kombination aus AM und FM, um Polarmodulation zu erreichen und SSB zu erzeugen. Er hat eine faszinierende, ausf\u00fchrliche technische Erkl\u00e4rung geliefert, um zu verstehen, wie es funktioniert.<\/span><\/p>\n

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SSB\/CW\/FM Signalgenerator 35 bis 4400MHz<\/h1>\n

Autor: Georg Seegerer (DG6RS)<\/span><\/p>\n

Kontakt: dg6rs (at) t-online (Punkt) de<\/span><\/p>\n

Einleitung<\/h2>\n

Die Signalquelle arbeitet von 35 bis 4400MHz und kann per polarer Modulation alle schmalbandigen Betriebsarten ausgeben (max. 2,7kHz): SSB\/CW\/FM\/FT8\/PSK31\/etc. Das Konzept der Signalerzeugung per kombinierter Amplituden- und Phasenmodulation ist \u00e4hnlich wie beim uSDX von DL2MAN<\/a>, aber die PA ist nicht Teil der Signalquelle. Der Ausgangspegel betr\u00e4gt ca. 0dBm. Motivation f\u00fcr das Projekt war eine Signalquelle f\u00fcr den Schmalbandbereich des QO-100 Satelliten<\/a> zu bauen ohne einen Allmode Transceiver zu ben\u00f6tigen wie es bei einem Upconverter der Fall w\u00e4re. Die Baugruppe erzeugt ein SSB Signal bei 2,4GHz mit weniger Aufwand als die \u00fcbliche Kombination Allmode TRX bei 2m oder 70cm plus einem Upconverter f\u00fcr 13cm.<\/p>\n

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Es ist geplant Hard- und Software als Open Source freizugeben sobald ein nachbaubarer Stand erreicht ist. Auch Baus\u00e4tze sind geplant mit der Platine und den SMD-Bauteilen bereits gel\u00f6tet. Webseite wird mit dem Projektfortschritt aktualisiert. Es lohnt sich also ab und zu vorbei zu schauen, oder sich per email bei mir zu melden um \u00fcber den Fortschritt informiert zu werden. Ich antworte auf jede email. Wenn nicht, bitte nochmal probieren.<\/p>\n

Zuerst ist als Proof-of-concept ein Laboraufbau aus fertig erh\u00e4ltlichen Platinen entstanden. Aktuell gibt es eine erste Version einer Platine mit dem kompletten SSB Generator. Auf der linken Seite weden die niederfrequenten Signale angeschlossen (Mikrofon, PTT, RS232, etc.). Die SMA Buchse auf der rechten Seite ist f\u00fcr das SSB SIgnal auf 2,4GHz. Die unbest\u00fcckten SMD Bauteile auf der rechten H\u00e4lfte der Platine sind f\u00fcr den Mischer des Empfangskonverters (beim QO-100 Uplink nicht genutzt).<\/p>\n

Dieses Projekt wurde auf der UKW-Tagung 2024 in Weinheim vorgestellt.<\/p>\n

Die Software liegt jetzt auf gitlab. <\/a><\/p>\n

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Motivation<\/h2>\n

Die Idee entstand aus dem Wunsch heraus eine QO-100 Bodenstation aufzubauen aber zumindest eine Komponente selber zu bauen anstatt einfach alles zu kaufen und zusammen zu stecken. Eine Suche auf Aliexpress was es dort an Platinen mit Hochfrequenzbaugruppen gibt und was man damit anfangen k\u00f6nnte war ein weiterer Baustein des Projekts. Der polare Modulator erzeugt eine komplexe Modulation in der IQ-Ebene durch die Komponenten Amplitude\/Phase statt durch I\/Q. Es ist die Designidee des uSDX von DL2MAN<\/a> [3] in den UHF\/SHF Bereich \u00fcbertragen.<\/p>\n

Diese Art der Signalerzeugung ben\u00f6tigte w\u00e4hrend der Entwicklung au\u00dfer einem g\u00fcnstigen RTL-SDR<\/a> um sich die Modulation anzuh\u00f6ren erstmal keine weiteren HF-Messger\u00e4te. Erst zur Messung der Nachbarkanalunterd\u00fcckung und des Weitab-Spektrums wurde auf einen Spektrum Analyzer im Fablab der Uni Erlangen zur\u00fcck gegriffen [7].<\/p>\n

Konventionelle SSB Erzeugung<\/h2>\n

Die \u00fcbliche Art ein SSB Signal bei 2,4GHz zu erzeugen ist ein 2m\/70cm Allmode TRX mit einem nachgeschaltetem Upconverter. Der Allmode TRX muss das SSB Signal nat\u00fcrlich auch erstmal generieren.<\/p>\n

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Um ein SSB Signal zu erzeugen gibt es zwei verbreitete Methoden, die Filtermethode mit einem schmalbandigen Quarzfilter bei typisch 10,7MHz der steil genug ist um das obere und untere Seitenband zu trennen. Die andere Methode besteht darin das Audiosignal durch einen Hilbert-Transformator zu schicken, d.h. die Phase breitbandig um 90\u00b0 zu drehen. Dann kann man mit einem IQ-Modulator das Signal auf die Sendefrequenz hoch mischen. Der IQ-Modulator besteht aus zwei Mischern die mit einem LO angesteuert werden, wobei einer der Mischer den LO um 90\u00b0 in der Phase verschoben bekommt. Weil an dieser Stelle der LO nur schmal- und nicht breitbandig um 90\u00b0 verschoben wird ist hier kein Hilbert-Trafo notwendig. IQ-Modulatoren werden i.A. als ein Chip gefertigt der beide Mischer und den 90\u00b0 Phasenschieber enth\u00e4lt weil der Gleichlauf beider Zweige wichtig ist um eine gute Unterdr\u00fcckung des unerw\u00fcnschten Seitenbandes zu erreichen. Typische Werte die erreicht werden liegen bei 30-50dB.<\/p>\n

Eine gute Quelle mit tiefgreifenden Informationen \u00fcber alle Arten der Erzeugung von SSB Signalen findet sich in [1]. Speziell zur Weaver Methode siehe [2].<\/p>\n

Polarer SSB Modulator<\/h2>\n

Die Trajektorie im IQ-Diagramm kann man auch generieren indem man das Signal aus Amplitude und Phase erzeugt und nicht aus der I- und Q-Komponente. Die Phasenmodulation kommt aus dem ADF4351 der mit bis zu +\/-6kHz in der Frequenz moduliert wird. Die Amplitudenmodulation macht ein digitales D\u00e4mpfungsglied das von 0 bis 31,5dB in 0,5dB Stufen gesteuert werden kann.<\/p>\n

Die dazu n\u00f6tige FM und AM wird von einem STM32F103 mit einer Updaterate von 16kHz berechnet. Die Algorithmen sind darauf ausgerichtet mit 32Bit Integerzahlen zu arbeiten und nur Addition, Bitshift und Multiplikation zu ben\u00f6tigen. Es sind keine weitergehenden DSP-Funktionen erforderlich. Die CPU l\u00e4uft mit 72MHz und wird durch die Berechnungen ca. 80% ausgelastet.<\/p>\n

Ein Vorteil der polaren Modulation liegt darin dass es keinen LO und keine Spiegelfrequenz gibt die ausgefiltert werden m\u00fcssen. Das erleichtert es die Hardware breitbandig auszulegen um mehrere Amateurfunkb\u00e4nder abzudecken.<\/p>\n

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Der gr\u00f6\u00dfte Nachteil besteht darin dass die polare Modulation nur f\u00fcr eher schmalbandige Signale geeignet ist. Die vorliegende Ausf\u00fchrung hier kann die 2,7kHz eines SSB Kanals abdecken. DATV mit 2MHz Bandbreite liegt au\u00dferhalb des M\u00f6glichen oder Sinnvollen f\u00fcr eine polare Modulation.<\/p>\n

Die Umrechnung von I- und Q-Signalen zu Amplitude und Phase stellt eine nichtlineare Funktion dar was dazu f\u00fchrt dass zur korrekten Darstellung des Signals wesentlich mehr Bandbreite im Amplituden- und Phasensignal ben\u00f6tigt als im I- und Q-Signal. Als Faustformel geht man von einer Verf\u00fcnffachung aus. Die wieder Zusammenf\u00fchrung der Amplitude und Phase muss in diesem gesamten Frequenzbereich gut funktionieren damit kein Geistersignal au\u00dferhalb der SSB-Nutzbandbreite generiert wird. Ein nichtidealer Frequenzgang im Amplituden- oder Phasenzweig f\u00fchrt zu Abweichungen die sich vor allem Nahe der SSB-Frequenz auswirken, d.h. resultiert im wesentlichen in einer verschlechterten Nachbarkanalunterd\u00fcckung (ACPR=Adjacent Channel Power Ratio).<\/p>\n

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Normalerweise liegt der Zweck der polaren Modulation darin die Zusammenf\u00fchrung von Amplituden- und Phasensignal im Leistungsverst\u00e4rker durchzuf\u00fchren. Das erm\u00f6glicht es einen nichtlinearen Verst\u00e4rker mit hohem Wirkungsgrad der Klasse C (oder E\/F) zu verwenden und dennoch ein unverzerrtes Signal zu bekommen.<\/p>\n

Bei der Anwendung hier wurde dieser Punkt aber (bisher) ausgeklammert. Die Trennung und Zusammenf\u00fchrung von Amplitude und Phase wird nur aus dem Grund durchgef\u00fchrt weil die Aufteilung der Signalerzeugung in FM mit einem PLL\/VCO-Chip und AM in einem digitalen Attenuator mit verbreiteten Chips durchgef\u00fchrt werden kann die weitgehend kompatibel von mehreren Firmen gefertigt werden (second Source). IQ-Mischer-Chips sind meinst single Source, und aktuelle Ausf\u00fchrungen auch eher auf Signale mit gro\u00dfen Bandbreiten im MHz Bereich optimiert. Des weiteren gibt es beim polaren Modulator keinen LO der gut geschirmt werden muss um nicht auf den Eingang der PA durchzuschlagen.<\/p>\n

Hilbert Algorithmus<\/h2>\n

Der hier implementierte Hilbert Algorithmus berechnet nicht wie vielleicht zu vermuten w\u00e4re den Q-Anteil passend zu einem gegebenen I-Anteil. Es ist vom Rechenaufwand einfacher aus dem reellen Eingangssignal zwei Ausgangssignale zu berechnen die eine frequenzabh\u00e4ngige Phasenverschiebung haben, aber untereinander einen fast konstanten Phasenunterschied von 90\u00b0 aufweisen. Dazu werden zwei IIR-Allp\u00e4sse 8.\u00a0Ordnung verwendet, mit Koeffizienten aus der Quelle [9].<\/p>\n

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Jeder zweite Koeffizient ist Null, d.h. es werden 4 Multiplikationen pro Filter pro Audiosample ben\u00f6tigt. Die Koeffizienten wurden f\u00fcr 44,1kHz Samplerate berechnet und funktionieren von 20-20000Hz. Auf 16kHz Sample Rate angewendet liegt das Band mit 90\u00b0 Phasendifferenz bei 7,2Hz bis 7,2kHz. Das mag \u00fcbertrieben erscheinen, aber der n\u00e4chst einfachere Filter den ich gefunden habe hat 4 polige Allp\u00e4sse benutzt und hatte die passende Phasendifferenz nur von 300-3000Hz. Das unbenutzte SSB-Seitenband wird aber nur in dem Frequenzbereich gut unterdr\u00fcckt in dem der Hilbert-Algorithmus die 90\u00b0 Phasendifferenz liefert. Es ist also erforderlich den kompletten Bereich abzudecken in dem mit einem (Audio-)Signal zu rechnen ist, nicht nur den Bereich den man als genutzten Bereich betrachtet. Der \u00dcbergang zum Sperrbereich der Audio-Filter muss also auch abgedeckt werden.<\/p>\n

Cordic Algorithmus<\/h2>\n

Der Cordic Algorithmus (Coordinate Rotation Digital Computer) rechnet von kartesischen IQ-Koordinaten ins polare Amplitude\/Phase-Koordinatensystem um. Der Algorithmus funktioniert rein mit Integer-Addition und Bitshift und ist damit f\u00fcr CPUs ohne mathematischen Coprozessor geeignet. Es gibt Varianten des Algorithmus f\u00fcr alle Arten von trigonometrischen Funktionen. Eine praxisgerechte Einf\u00fchrung findet man in [10].<\/p>\n

Verstellbare Referenzfrequenz<\/h2>\n

Eine fractional-N-PLL kann theoretisch den VCO auf jede beliebige Frequenz einstellen, mit einer Aufl\u00f6sung die nur vom Nenner des fractional Teils abh\u00e4ngt. Der ADF4351 hat 12 Bit Z\u00e4hler f\u00fcr den Z\u00e4hler und Nenner. Im Falle von 1MHz Phasenvergleichsfrequenz (PFD = phase frequency detector) liegt die Frequenzaufl\u00f6sung bei 244Hz.<\/p>\n

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Zwei Punkte erfordern es die Referenzfrequenz am Eingang des ADF4351 verstellbar zu machen. Erstens erzeugt eine fractional-N-PLL erh\u00f6hte Spurs wenn der fractional Teil nah an einem Vielfachen der Phasenvergleichsfrequenz (PFD) liegt, d.h. nahe einer Frequenzstufe einer Integer-PLL, weswegen der Betrieb an einer solchen Frequenz vermieden wird. Bei angenommenen 1MHz PFD und QO-100 Betrieb l\u00e4gen diese Frequenzpunkte bei 2400MHz bzw. 2401MHz. Da bei 2400MHz eine Bake liegt von der man sowieso ca. 5kHz Abstand halten muss k\u00f6nnte man in diesem Fall mit der Situation leben. Will man die Baugruppe aber allgemein als SSB oder FM Signalerzeuger verwenden, w\u00fcrde man z.B. im 70cm Band alle 125 kHz auf eine Integer-Frequenz sto\u00dfen (430000kHz, 430125kHz, 430250kHz, etc.) weil in diesem Frequenzbereich die Frequenz des internen VCO durch 8 geteilt wird (der VCO geht von 2200-4400MHz). Das w\u00e4re eine unakzeptable Einschr\u00e4nkung bei der Auswahl der Sendefrequenz. Zweitens wird durch die Phasenmodulation bei der SSB Erzeugung eine FM von bis zu +\/-6kHz auf die PLL gegeben, so dass man noch mehr Abstand von einer der Integer-Frequenzen halten muss.<\/p>\n

Deswegen wird die Referenzfrequenz des ADF4351 verstellbar gemacht so dass man bei jeder Sendefrequenz das Teilerverh\u00e4ltnis der PLL so einstellen kann dass die fractional-N-PLL in etwa in der Mitte zwischen zwei Integer-Frequenzen liegt. Dazu ist bei 10MHz Referenzfrequenz eine Frequenzverschiebung von max. 2kHz erforderlich.<\/p>\n

Es wurde beabsichtigt einen Si5351 Frequenzgenerator zu verwenden um diese einstellbare Frequenz zu erzeugen. Es hat sich jedoch herausgestellt dass der Chip einen Frequenzvibrato erzeugt, mit ca. 300Hz Frequenzhub bei 1242MHz (entspricht ca 2,5Hz bei der 10MHz Referenzfrequenz) und ca. 3Hz Wiederholfrequenz. Ob der Effekt mit einer besseren Konfiguration vermieden werden kann ist unklar. Verschiedene Einstellungen der PLL Stufen des SI5351 haben den Vibrato nicht beeinflusst (fractional\/integer Teiler). Bei anderen Modulationsarten als SSB w\u00fcrde so ein kleiner und langsamer Frequenzhub gar nicht auffallen. Bei FM l\u00e4ge die Vibratorfrequenz unterhalb des Audiobereiches und w\u00e4re unh\u00f6rbar, digitale Modulationsarten w\u00fcrden den Frequenz- bzw. Phasenhub im Empf\u00e4nger ausregeln.
\n Der Effekt mit einem SDR aufgenommen (Video, 11s, 2MByte)<\/a><\/p>\n

Es muss also auf einen VCXO ausgewichen werden um die verstellbare Referenzfrequenz zu erzeugen, auch wenn die Erzeugung der Abstimmspannung zus\u00e4tzlichen Schaltungsaufwand verursacht.<\/p>\n

Aufbau<\/h2>\n

Die PLL und der digitale Attenuator werden mit zwei separaten SPI Bussen gleichzeitig mit neuen Daten beschrieben. Das Signal zur Daten\u00fcbername ist f\u00fcr beide Bausteine gemeinsam und wird durch die Software gesteuert. Normalerweise heisst das Signal \/CS (chip select), bei den verwendeten PCBs ist es bei beiden Bausteinen mit LE (latch enable) beschriftet. Zu beachten ist dass der ADF4351 einen Eingang mit Namen CE (chip enable?) hat, was jedoch eine Power-Down Funktion ist und nichts mit dem SPI Bus zu tun hat. Der CE Eingang des ADF4351 muss auf high liegen damit der Chip aktiv ist.
\nDie weiteren Anschl\u00fcsse des ADF4351 Boards sind LD (Lock Detekt) und MUX (multiplexer output).<\/p>\n

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Der Si5351 erzeugt die Referenzfrequenz f\u00fcr den ADF4351 und h\u00e4ngt an einem I2C Bus.<\/p>\n

Die Steuerung (Sendefrequenz, Pegel, etc.) erfolgt via Kommandos \u00fcber eine RS232 Schnittstelle. Das Konzept sieht vor dass die Bedieneinheit und der Signalgenerator r\u00e4umlich entfernt aufgebaut werden k\u00f6nnen. Verbindungskabel zwischen den Einheiten sind RS232 (115,2kBaud, bidirektional), die PTT Taste und ein analoges Audiosignal. Macht 5 Adern wenn das Audio symmetrisch \u00fcbertragen wird. Audio kann auch \u00fcber die RS232 digital gestreamt werden, jedoch nur mit ca. 11kSps und mit 8 Bit Aufl\u00f6sung.<\/p>\n

Messungen<\/h2>\n

Die brennendste Frage zuerst (nach der Erfahrung vom Weinheim-Vortrag): Wie h\u00f6rt sich die Modulation an? Das SSB Signal wurde im 23cm Band erzeugt, dem h\u00f6chsten Amateurfunkband das ich mit dem RTL-SDR empfangen kann. Im Video kann man auch die durch Nichtlinearit\u00e4ten erzeugten Au\u00dferband-Signale sehen.<\/p>\n

Ich rufe CQ (Video, 12s, 5MByte)<\/a><\/p>\n

Audio von einem Zahlensender (Video, 14s, 6MByte)<\/a><\/p>\n

Hier ein Wasserfalldiagramm einer \u00dcbertragung via QO-100. Man sieht etwas Pegel auf dem unterdr\u00fcckten Seitenband, aber ansonsten keine Au\u00dferbandsignale die stark genug w\u00e4ren um bei QO-100 anzukommen. Das Audio klingt etwas Dumpf und im Wasserfall sieht man dass die 2,7kHz SSB Bandbreite nicht komplett genutzt werden. W\u00e4re noch zu kl\u00e4ren wie man das verbessern kann.
\n Wasserfalldiagramm von QO-100 (Video, 11s, 1MByte)<\/a><\/p>\n

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Vergleich mit verwandten Projekten<\/h2>\n

Ein Projekt das auch mit polarer Modulation arbeitet ist der uSDX von DL2MAN<\/a> [3]. Im Gegensatz zum Projekt hier wird mit dem Amplitudensignal jedoch eine nichtlineare PA gesteuert so dass man deren Wirkungsgradvorteil mitnehmen kann. Der uSDX arbeitet im Kurzwellenbereich vom 80m bis zum 20m Band.<\/p>\n

Andere Projekte nutzen einen IQ-Modulator um ein SSB Signal in den Mikrowellenb\u00e4ndern erzeugen. Besonders h\u00e4ufig gibt es Projekte f\u00fcr das 13cm Band, v.a. f\u00fcr den Uplink zum QO-100 Satelliten. Meistens wird das Audiosignal durch einen digitalen Hilbert-Transformator in Inphase- und Quadratur-Signale umgerechnet die per DAC ins analoge \u00fcbertragen werden. Die beiden analogen Signale werden dann mit einem IQ-Modulator-Chip auf die gew\u00fcnschte Frequenz hochgemischt.<\/p>\n

Der Modulator von PA0RWE [4] benutzt einen ADF5375 als IQ-Modulator von 400-6000MHz, einen ADF4351 f\u00fcr den LO und einen digitalen Signalprozessor aus der dsPIC Reihe um das IQ-Signal zu berechnen.<\/p>\n

Im QO-100 W\u00fcrfel [5] von OH2UDS\/TA7W wird ein ADF4360 f\u00fcr den LO und ein AD8346 als IQ-Modulator von 800-2500MHz verwendet. Die Basisbandsignale werden von einem RP2040 (dual-core ARM CPU) berechnet. Die SSB-Signalerzeugung stellt nur einen Teil der Sendekette dar. Das Projekt ist ein kompletter vollduplexf\u00e4higer QO-100 Transceiver mit Wasserfalldiagramm im Empf\u00e4nger. Es ist derzeit aktiv in der Entwicklung und hatte eine Pr\u00e4sentation auf der HAM-Radio 2024, siehe [6].<\/p>\n

Diese drei Projekte werden exemplarisch vorgestellt ohne Anspruch eine umfassende \u00dcbersicht zu geben.<\/p>\n

Polar warum? Und warum nicht?<\/h2>\n

Es stellt sich die Frage warum die polare Modulation nur wenig bekannt ist. Im kommerziellen Bereich wird f\u00fcr schmalbandige Signale meist FM oder ASK verwendet. Breitbandige kommerzielle Anwendungen im UKW- und GHz-Bereich verwenden Bandbreiten im Bereich von z.B. 5MHz f\u00fcr LTE oder 20 bis 80MHz f\u00fcr WLAN. Aus diesem Grund sind Versuche den Wirkungsgrad des Leistungsverst\u00e4rkers durch polare Modulation zu erh\u00f6hen mit dem \u00dcbergang von EDGE (200kHz Bandbreite) zu UMTS (5MHz) in den fr\u00fchen 2000er Jahren wieder verschwunden. Des weiteren wurden seit der weiten Verbreitung von Modulationsarten in mobilen Ger\u00e4ten die lineare Verst\u00e4rker ben\u00f6tigen, also ca. seit UMTS, die Verst\u00e4rker auf diese Verwendung hin optimiert und der Wirkungsgrad f\u00fcr lineare Signale erh\u00f6ht, so dass die erwartbare Verbesserung der Effizienz durch polare Modulation nicht mehr allzu hoch ausf\u00e4llt.<\/p>\n

Bei station\u00e4ren Ger\u00e4ten mit mittleren Sendeleistungen, z.B. Basisstationen f\u00fcr Mobilfunk, ist das Thema Wirkungsgrad der PA im Allgemeinen nur ein Randthema weil andere Komponenten wie digitale Komponenten oder die Klimatisierung den Stromverbrauch dominieren.<\/p>\n

Bei hohen Leistungen und schmalen Bandbreiten, d.h. bei Mittel- und Kurzwellen Rundfunksendern wurde polare Modulation von Anfang an verwendet, auch wenn man bei einer reinen AM ohne Anteile von Phasenmodulation von einer Steuerung der Anodenspannung spricht. Polar wurde die Modulation wenn ein Kurzwellensender auf \u201eDigital Radio Mondiale\u201c (DRM) umgestellt wurde, das ist eine OFDM Modulation (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) mit ca. 9kHz Bandbreite. Der Steuersender wurde f\u00fcr Phasenmodulation fit gemacht und der Amplitudenanteil der Modulation wie gewohnt \u00fcber die Anodenspannung des Endverst\u00e4rkers gesteuert.<\/p>\n

Im Amateurfunk wird ein 2,7kHz breites SSB Signal auch bei hohen Frequenzen im GHz Bereich verwendet. Das ist schmalbandig genug um gut mit polarer Modulation erzeugt werden zu k\u00f6nnen. Hier kann polare Modulation eine Nische finden.<\/p>\n

Ausblick auf m\u00f6gliche und geplante Entwicklungen<\/h2>\n

Hybrider Konverter<\/h3>\n

Bisher gibt es den SSB-Modulator als Laboraufbau aus fertig erh\u00e4ltlichen (Aliexpress-)Modulen. Der n\u00e4chste Schritt wird sein eine Platine zu fertigen mit allen Komponenten auf einer 4-Lagen-Platine mit HF-gerechtem Layout. Dabei ist es ein leichtes mit ein paar zus\u00e4tzlichen Bauteilen den reinen Signalgenerator zu einem Konverter zu erweitern der in Empfangsrichtung wie ein konventioneller Empfangskonverter arbeitet und ein Signal im Bereich der 23, 13 und 9cm Amateurfunkb\u00e4nder ins 70cm Band mischt. Dort kann es mit einem SDR oder einem konventionellem Empf\u00e4nger aufgenommen werden. F\u00fcr einen SDR spricht das dann vorhandene Wasserfalldiagramm, denn wer will heutzutage \u00fcber das Band kurbeln nur um zu h\u00f6ren wo jemand sendet. Auf der Sendeseite wird das Signal komplett von der Baugruppe selbst erzeugt, es ist kein Allmode TRX erforderlich.<\/p>\n

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Bedieneinheit<\/h3>\n

Der Signalgenerator wird durch ASCII-Kommandos \u00fcber RS232 gesteuert, deswegen ist es kein Problem die Steuerung auf dem PC per Terminal-Programm durchzuf\u00fchren. In Zukunft soll es eine Bedieneinheit geben die es erm\u00f6glicht den Signalgenerator wie ein Funkger\u00e4t zu bedienen. Die m\u00f6gliche r\u00e4umliche Trennung von Bedieneinheit und Signalerzeuger ist Teil des Konzepts weil bei vielen QO-100 Stationen zwischen Antenne und Platz des Operators viele Meter Kabel liegen. 20 Meter Kabel f\u00fcr ein RS-232 Signal sind leichter und billiger als 20 Meter verlustarmes Kabel f\u00fcr 2,4GHz.<\/p>\n

CESSB (Controlled-envelope SSB)<\/h3>\n

Es gibt Ans\u00e4tze wie man bei gegebener Spitzenleistung der PA die abgestrahlte mittlere Leistung erh\u00f6hen kann. Im Wikipedia-Artikel [8] zu CESSB (Controlled-envelope SSB) wird bei Sprach\u00fcbertragung von einer Verminderung des Peak-to-average ratio um ca. 3,8dB gesprochen:
\n\u201eThe standard SSB envelope peaks are due to truncation of the spectrum and nonlinear phase distortion from the approximation errors of the practical implementation of the required Hilbert transform. It was recently shown that suitable overshoot compensation (so-called controlled-envelope single-sideband modulation or CESSB) achieves about 3.8 dB of peak reduction for speech transmission.\u201c<\/p>\n

Das Audiosignal wird sowieso digital verarbeitet, da bietet es sich an solche Methoden in die Software zu integrieren. Bisher habe ich mich aber nicht weiter damit besch\u00e4ftigt.<\/p>\n

AM\/PM f\u00fcr Frequenz-Vervielfacher<\/h3>\n

Im zweistelligen GHz Bereich wird die Sendefrequenz oft \u00fcber Frequenzvervielfacher erzeugt. Deren Ausgangsleistung kann f\u00fcr CW direkt abgestrahlt werden. F\u00fcr SSB wird diese Leistung als LO f\u00fcr einen Mischer verwendet, die erreichbare Sendeleistung liegt dann ca. 10dB niedriger.<\/p>\n

Ein Frequenzvervielfacher verbreitert eine am Eingang vorhandene Phasenmodulation um den Faktor der Vervielfachung. Eine Amplitudenmodulation wird ohne Verbreiterung der Frequenz durch gereicht,wenn auch i.A. mit einer starken nichtlinearen Verzerrung.<\/p>\n

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Es sollte m\u00f6glich sein mit dem polaren Modulator die Nichtlinearit\u00e4t der AM zumindest teilweise durch eine Vorverzerrung zu kompensieren. Die PM wird einfach um den Faktor der Vervielfachung reduziert. Der ADF4351 kann das modulierte Signal bei einer Frequenz von bis zu 4,4GHz erzeugen was die Anzahl der Stufen des Vervielfachers reduzieren hilft.<\/p>\n

Mit dieser Methode sollte es m\u00f6glich sein ein SSB Signal mit der gleichen Peak-Leistung wie das CW Signal zu erzeugen.<\/p>\n

Ein Test dieser These steht noch aus. \u00dcber Kontakte zu Mikrowellen-Enthusiasten vorzugsweise in der N\u00e4he von Erlangen\/N\u00fcrnberg w\u00fcrde ich mich freuen.<\/p>\n

Ansteuerung nichtlinearer Verst\u00e4rker<\/h3>\n

Es w\u00fcrde sich anbieten analog zum uSDX Projekt eine nichtlineare PA mit dem Amplitudensignal anzusteuern. Das w\u00fcrde dazu f\u00fchren dass eine PA speziell f\u00fcr eine Ansteuerung durch den Modulator entwickelt werden muss. Der Vorteil der Breitbandigkeit der Signalerzeugung ginge verloren da vermutlich ein separates PA-Modul pro Amateurfunkband erforderlich w\u00e4re.<\/p>\n

Notwendige Anpassungen der Software kann ich gerne vornehmen wenn jemand Interesse hat eine solche PA zu bauen, z.B. mit einem DAC am SPI Bus statt der digitale Attenuator.<\/p>\n

Kleinserie<\/h2>\n

\u00dcber Kontakt und Austausch \u00fcber die offenen Themen w\u00fcrde ich mich freuen. Die Anzahl und Art der R\u00fcckmeldungen entscheidet auch ob ich von der polaren Signalquelle oder dem hybriden Konverter eine Kleinserie baue oder ob es ein Einzelst\u00fcck f\u00fcr meine QO-100 Station bleibt.<\/p>\n

Die Hard- und Software wird in absehbarer Zeit als Open Source ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n

Kontakt: Georg Seegerer \/ dg6rs (at) t-online (Punkt) de<\/p>\n

Danksagung<\/h2>\n

Der uSDX von DL2MAN [3] war die Inspiration das Projekt \u00fcberhaupt anzugehen.<\/p>\n

Die Informationen und der Democode von Hans Summers und QRP Labs haben die Inbetriebnahme des Si5351 wesentlich erleichtert.
\n https:\/\/qrp-labs.com\/synth\/si5351ademo.html<\/a>
\n http:\/\/www.hanssummers.com\/<\/a><\/p>\n

Zugriff auf Hochfrequenz-Messtechnik hat mir das Fablab der Uni Erlangen und Jan DL3KBF erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Meine Frau hat n\u00e4chtelange Programmierorgien toleriert.<\/p>\n

Quellenverzeichnis<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
[1]<\/td>\nProf. Dr.\u2013Ing. Dietmar Rudolph: Einseitenband & Restseitenband Modulation<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n http:\/\/www.diru-beze.de\/modulationen\/skripte\/SuS_W0506\/SSB_VSB_Modulation_WS0506.pdf<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[2]<\/td>\nGunther Hofmann DK2TX: SSB-Erzeugung nach Weaver<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/www.darc.de\/fileadmin\/filemounts\/distrikte\/b\/ortsverbaende\/08\/Vortraege\/Weaver_SSB.pdf<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[3]<\/td>\nuSDX von DL2MAN: https:\/\/dl2man.de\/<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[4]<\/td>\nIQ Modulator von PA0RWE: https:\/\/pa0rwe.nl\/?page_id=1764<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[5]<\/td>\nN3B QO-100 Tranceiver von OH2UDS\/TA7W<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/github.com\/barisdinc\/N3B_SDR_Transceiver_HW<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[6]<\/td>\n https:\/\/talks.darc.de\/hamradio-2024\/talk\/BFEXXL\/<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[7]<\/td>\nFablab der Uni Erlangen: https:\/\/fablab.fau.de\/<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[8]<\/td>\nControlled-envelope SSB:<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Controlled-envelope_single-sideband_modulation<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[9]<\/td>\nKoeffizienten f\u00fcr die IIR Filter des Hilbert-Algorithmus:<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/web.archive.org\/web\/20070814013543\/http:\/\/yehar.com\/ViewHome.pl?page=dsp\/hilbert\/011729.html<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\nbzw. die gleichen Koeffizienten aus anderer Quelle (selber Autor?)<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/www.mikrocontroller.net\/attachment\/33904\/hilbert_Olli_Niemitalo.pdf<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
[10]<\/td>\nCordic-Algorithmus:<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n https:\/\/www.eit.lth.se\/fileadmin\/eit\/courses\/eitf35\/2017\/CORDIC_For_Dummies.pdf<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Abk\u00fcrzungsverzeichnis<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
ACPR<\/td>\nAdjacent Channel Power Ratio<\/td>\n<\/tr>\n
ADC<\/td>\nanalog digital converter<\/td>\n<\/tr>\n
AM<\/td>\nAmplitudenmodulation<\/td>\n<\/tr>\n
ASK<\/td>\nAmplitude Shift Keying<\/td>\n<\/tr>\n
CESSB<\/td>\ncontrolled-envelope single-sideband modulation<\/td>\n<\/tr>\n
CORDIC<\/td>\nCoordinate Rotation Digital Computer<\/td>\n<\/tr>\n
DAC<\/td>\ndigital analog converter<\/td>\n<\/tr>\n
DATV<\/td>\ndigitales Amateurfunk-TV (TV=television, aka Fernsehen)<\/td>\n<\/tr>\n
DRM<\/td>\nDigital Radio Mondiale<\/td>\n<\/tr>\n
DSP<\/td>\ndigitaler Signalprozessor<\/td>\n<\/tr>\n
EDGE<\/td>\nEnhanced Data Rates for GSM Evolution (auch als \u201e2,5G\u201c bekannt)<\/td>\n<\/tr>\n
FM<\/td>\nFrequenzmodulation<\/td>\n<\/tr>\n
HF<\/td>\nHochfrequenz<\/td>\n<\/tr>\n
IIR<\/td>\nInfinite Impulse Response<\/td>\n<\/tr>\n
LO<\/td>\nLokaloszillator<\/td>\n<\/tr>\n
LTE<\/td>\nlong term evolution (auch als \u201e4G\u201c bekannt)<\/td>\n<\/tr>\n
OFDM<\/td>\nOrthogonal Frequency-Division Multiplexing<\/td>\n<\/tr>\n
PA<\/td>\npower amplifier<\/td>\n<\/tr>\n
PM<\/td>\nPhasenmodulation<\/td>\n<\/tr>\n
PCB<\/td>\nprinted circuit board \/ Platine<\/td>\n<\/tr>\n
PDF<\/td>\nphase detector frequency<\/td>\n<\/tr>\n
PLL<\/td>\nPhase locked loop<\/td>\n<\/tr>\n
PM<\/td>\nPhasenmodulation<\/td>\n<\/tr>\n
RF<\/td>\nRadio frequency (Hochfrequenz)<\/td>\n<\/tr>\n
SDR<\/td>\nSoftware defined Radio<\/td>\n<\/tr>\n
SPI<\/td>\nSerial Peripheral Interface<\/td>\n<\/tr>\n
SSB<\/td>\nSingle Sideband<\/td>\n<\/tr>\n
TRX<\/td>\ntransmitter\/receiver<\/td>\n<\/tr>\n
UMTS<\/td>\nUniversal Mobile Telecommunications System (auch als \u201e3G\u201c bekannt)<\/td>\n<\/tr>\n
VCO<\/td>\nvoltage controled oscillator<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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