Designförslag efterfrågas, 162kHz frekvensnormal styrning av 10MHz OCXO

SM7PNV

Well-Known Member
Hej, jag tar tacksamt emot lösningsförslag för at lösa följande "problem"
Jag skulle vilja styra min 10MHz quartsosillator som ligger stabilt och ger ren fin signal ut.
Den är tänkt att ge signal till all mina mätinstrument och den har en 0-5V ingång där man kan justera frekvensen ca +/-10Hz så jag tänkte att det vore bra om man kunde PLL styra den mot en frekvensnormal.
Inget jätte nödvändigt men det vore ett roligt projekt.
Det finns ju många lösningar för det här som använder GPS men nackdelen med dem är att man låser mot en 1Hz signal så faslåsningen är ju rätt långsam.
Jag har en Rubidium referens som ger 1Hz pulser ut och genom att dela ner min 10MHz till 1Hz så försökte jag faslåsa 10MHz osillatorn. Jag skall inte säga att jag är så vidare bra på det här med PLL sa ta mina försök med en nypa salt, jag kan ha missat något.
Men hur som helst så tyckte jag inte det blev bra alls.
Jag delade faktiskt ner dem till 0.5HZ för att få 50% duty-cykel från Rubidium oscillatorn och om dess fas var tex. 180grader fel så att 10MHz oscillatorn låg och drog för fullt för att komma ifatt så då den inte kunde dra mer än en milljon del (10MHz/10Hz) per sekund så verkade det som den aldrig kom ifatt.
Problemet var ju den låga jämförelse frekvensen, bättre att faslåsa vid en högre frekvens.
Det finns GPS utrustning som ger tex 10kHz ut men de är dyra och gamla vid det här laget så kom jag upp med följande tanke och här kommer den verkliga frågorna.

I Frankrike sänder man sitt France Inter utanför Paris med en effekt av 2MWatt. Den är Cesium kontrollerad och ligger på 162kHz och gå in bra på min "träradio" med ferritantenn.
Så jag tänkte att den blir en bra referens signal för att faslåsa Quarts osillatorn med.
Ända tills i kväll så var min tanke att helt enkelt bygga en rak mottagare för den här stationen och förstärka den tillräckligt för att faslåsa på signalen.
Så jag har byggt mig otroligt smala bandpass filter, lite förstärkare, avstämd ferrit antenn etc.
Bygget har fortskridigt lite pö om pö. Men så ikväll läste jag av en slump ett inlägg Karl-Arne gjort i annan fråga om så kallade monitor mottagare där han förklarade att raka mottagare med högförstärkning inte blev så lyckade eftersom de ju mer eller mindre störde ut sig själv om de inte var super täta för läckage.
När jag läste det blev det en sån där uppenbarelse av den negativa sorten, Ja va F-N att jag inte tänkte på det. Så kan man ju inte göra!

Så hur gör man då för att faslåsa mot den här LF stationen?
Jag kan tänka mig en enkel lösning är att blanda upp inkommande signal till tex 10MHz och faslåsa direkt vid den frekvensen.
LO skall då ligga på 10MHz-162KHz och måste självklart vara genrerad eller styrd av 10MHz oscillatorn.
En tänkbar lösning är att genera 25MHZ från quart soscillatorn genom att plocka ut 5:e övertonen till 50MHz och sedan dela med två.
Dessa 25MHz kan köras in i tex en Si5153 som ställs in att generera LO signal.
Fråga 1. Vad tror ni om den här metoden?
Fråga 2 om man gör som ovan men blandar till en annan valfri frekvens tex 1MHz istället och delar ner 10MHz osillatorn till 1MHZ kanske man får mindre problem med genomslag i IF förstärkaren eftersom den då inte ligger på 10MHz som antagligen kommer finnas överallt med starka signaler inne i apparaten pga av de många utgångar jag tänkt ha, ca 8st för att mata alla instrument, är det här en bättre lösning?
Fråga 3 Har ni några andra bra förslag hur man använder TDF på 162kHz för att göra den avsedda frekvenslåsningen?
Fråga 4 kan man få faslåsning mot en GPS eller Rubidium signal som genererar 1Hz pulser att fungera men jag har bara gått bet på det, hur fixar men den långa låsningstiden, ?
Ett alternativ är ju att ha en microprocessor som börjar räkna 10Mhz pulser när 1Hz pulsen från GPS kommer och sedan räkna tills nästa puls och se hur man ligger till i fas och styra på det, bör gå men blir det inte jittrigt som tusan? GPS 1pps signaler är ju inte jitterfria, Visst lång integreringstid fixar detta men det minskar ju kontrollen av 10MHz osillatorn och gör den mer "löst" styrd.

Avslutningsvis vill jag komplettera med att säga att förutom att använda 10MHz signalen till instrument så har jag tänkt att den skall vara tillräckligt fasren och jitterfri så att den skall gå att använda som referens till framtida mikrovågs LO signaler.

//Harry
 
Last edited:
Kanske inte svar på dina frågor, men PA2OHH, Onno har använt Allous på 162KHz som referens: http://www.qsl.net/pa2ohh/12freqstd.htm


/Arne
Jasså, det är någon annan som tänkt i de här banorna, kul! Tack för länken. Jag har läst igenom hans lösning men får inte ihop det riktigt, han har ju inte faslåst LO i sin lilla reseradio som han injicerar 160kHz in i för att få ut 2kHz skillnads signal. Skillnaden här kan lika väl bero på LO drigt som 10MHz drift.
Hursomhelst det går ju att fixa genom att se till att faslåsa LO i mottagaren också. Skall klura lite på om det här mer att blanda med en 160 kHz signal är smart eller inte.

EDIT:
Hmm tänkte lite längre nu,LO behöver inte vara låst eftersom det bara är skillnaden mellan den injicerade signalen och 162KHz som betyder något.
OK, det kan kanske vare en väg framåt, får klura lite på detta. 10MHz oscillatorn delas helt enkelt ner till att bli en BFO och svävningen blir signalen att faslåsa på
 
Last edited:
Tack för alla förslag.
Verkar som många är inne på att GPS är vägen framåt.
Det är ju standardlösningen på det här problemet men jag är ändå inne på att långvåg vore kul att använda som referens eftersom det funkar med en en inbyggd antenn med enkel elektronik jag kan bygga själv.
Skall ta fram mina ZN414 sparade från 80 talet och se om den tillsammans med mitt redan byggda bandpass och ferrit antenn kan bli en väg framåt.
Jag hade tidigt lagt den åt sidan då den detekterade AM direkt och inte hade en Rf utgång men det blir ju inga problem om utsignalen ligger i AF området.
Kull att bolla med er, tack för infallen. Tillbaka till labb-bordet!
 
Om din referens har 1Hz utgång varför inte bara "låna" en bra lösning för en 1PPS(1Hz) GPS baserad låsning?
 
PNV skrev; "Så jag har byggt mig otroligt smala bandpass filter, lite förstärkare, avstämd ferrit antenn etc.
Bygget har fortskridigt lite pö om pö. Men så ikväll läste jag av en slump ett inlägg Karl-Arne gjort i annan fråga om så kallade monitor mottagare där han förklarade att raka mottagare med högförstärkning inte blev så lyckade eftersom de ju mer eller mindre störde ut sig själv om de inte var super täta för läckage. När jag läste det blev det en sån där uppenbarelse av den negativa sorten, Ja va F-N att jag inte tänkte på det. Så kan man ju inte göra!"


Frekvensen är låg och Frankrike på 162 kHz mycket stark. Jag mäter -51 dBm med en kalibrerad 80 cm loop-antenn inomhus just nu. Så du behöver bara förstärka signalen c:a 50 dB för att nå en bekväm nivå som du kan jobba vidare med. Finns inga problem med en rak mottagare för så låga frekvenser och så låg förstärkning. Dock får du se till att spänningsmatningen till de olika stegen kopplas av ordentligt så utsignalen inte kan finna en kopplingsväg tillbaka till ingångssteget.

Börja med ett skarpt bandpassfilter, lägg till 30 dB förstärkning, filtrera igen med ett mycket löst kopplat bandpassfilter, acceptera 10 dB loss här i utbyte mot hög selektivitet. Förstärk 30-40 dB till eller vad som behövs för att nå 0 dBm.

En praktisk lösning skulle vara en avstämd aktiv loop-antenn med 20-30 dB förstärkning och spänningsmatning via koaxialkabeln. Sedan en enkel rak mottagare med en eller två löst kopplade spolburkar med förstärkning mellan stegen.

Men GPS som GXV föreslår låter bekvämare. Jag går i samma tankar här och skulle också behöva låsa en del av mina mätinstrument.
 
Frekvensen är låg och Frankrike på 162 kHz mycket stark. Jag mäter -51 dBm med en kalibrerad 80 cm loop-antenn inomhus just nu. Så du behöver bara förstärka signalen c:a 50 dB för att nå en bekväm nivå som du kan jobba vidare med. Finns inga problem med en rak mottagare för så låga frekvenser och så låg förstärkning. Dock får du se till att spänningsmatningen till de olika stegen kopplas av ordentligt så utsignalen inte kan finna en kopplingsväg tillbaka till ingångssteget.
Hmm OK Så det bör inte vara några problem ändå med en rak mottagare säger du. OK kanske bara skall fortsätta på den inslagna vägen.
Iof har jag mycket mindre signal än -51dBm från min avstämda ferrit antenn men det är ju inget som säger att jag inte kan fixa till en loop antenn, har lite redan funderat i de banorna.
Filtren har jag kläm på och de har blivit bra. 9 poligt ger 2kHz -3dB bandbredd och 15kHz vid -40dB. ca 7db Insertion loss. jag har ytterligare en sektion med 9poler som jag tänkte använda efter 30 till 40 dB förstärkning.
Sen har jag byggt en MMIC förstärkare även om kanske en MC 1350 hade varit ett bättre val, men jag blev inte klok på inimpedansen när jag tittade i databladet och försökte omvandla Ingångs admittansen till ohm.
Men det går kanske att få kläm på.
OK tack för informationen Bengt!


Lite bilder på filter och mätningar bifogas.
Schemat över bandpassfiltret, än så länge har jag bara använt en del av det, dvs 9 poler.

18 pole Ultrapherical bandpass 162kHz fixed.JPG

Intrimmning.png

Trimning av frekvensen i det här filtret sker med två kondensatorer, då de är så stora i värde at det inte går att använda trimkondensatorer så används flera fasta i parallel.
Den undre gruppen pouleras till ett något för lågt värde och sen trimmas den rätt med kapcitansdioder tillfälligt.
Det gör att den övre gruppen nu kan populeras med fasta kondingar tills de två pucklarna sammanfaller på 162kHz.
Slutligen så mäts värdet på kapacitansdioderna med LC meter och värdet sätts in med fasta kondingar.

Klart.

Intrimmat.png

Resultatet blev ett filter som ligger ca 120Hz för högt i frekvens men det får vara bra nog.
Dessutom är de valda ferritkärnorna temperatur känsliga så det varierar lite med omgivnings temp.
Efter att ha lagt kortet i frysen och provmät frekvensdriften så konstaterades att det driver ca 1kHz om kortet är frystemp (ca -20 grader) det är max vad det får driva innan bärvågen på AM signalen halkar ner på -3dB punkten så det är också helt OK eftersom filtret ändå kommer att sitta inomhus.

Mätning.

Med fasta kondingar.PNG
 
Last edited:
MC1350P är högimpediv på ingången. Jag provade den kretsen i min MF till mottagaren häromveckan och kopplade då så här:

20.jpg

MC1350P gav 40 dB gain och totalt blev det 68 dB på 5695 kHz. Inga tendenser till ostabilitet noterades. Det går en gräns vid c:a 90-100 dB förstärkning där man får tänka till ordentligt när det gäller layout och avkopplingar. Låg förstärkning kring 60 dB i ett MF-steg eller en rak mottagare är absolut inga problem med transistorer och IC. Dock är det lite väl högt för rörbaserade konstruktioner där långa ledningar ofta ökar möjligheterna till kapacitiv koppling. Det var kanske det AOM tänkte på.

Jag skippade MC1350P och valde en koppling med tre kaskodkopplade 25 dB steg efter varandra med bättre AGC-reglerområde. Varje steg dämpades med ett motstånd över resonanskretsen så att förstärkningen blev 20 dB, dvs 60 dB totalt. Det minskar ytterligare risken för ostabilitet. Resultatet blev toppenbra.

Tror inte du behöver filtrera så hårt som du gör. Kommer säkert att fungera bra ändå.
 
Tack för schemat Bengt.
Ställer några frågor i anslutning till det som du eller andra kan svara på om tid och lust finnes.
1 Hur kommer det sig att du använder en JFET som anpassning från 50 ohm till MC1350 ingångsimpedans istället för en transformator? Är det för att det är enklare att hitta färdiga spolar i SMD format eller fans det andra skäl?
2 Om jag skulle planka den och använda den till 162kHz, jag antar att jag bara skalar om 10uH spolarna på JFETen så de har samma reaktans vid 162kHz som dina har vid 5,6MHz?
3 Utgångsimpedans anpassning sker med den kapasitiva delaren 56pF och 18pF ser det ut som, kommer du ihåg hur du räknade ut det?
Om jag tittar i data bladet för 10MHz utgångs admittance (närmaste som finns för 5.6MHz) så står det g22=4.4 och b22=110 umho.
Det blir ungefär 110umho om jag fårstår det rätt (roten ur 4.4 i kvadrat plus roten ur 110 i kvadrat)
Omvandling till Z med 1/x ger 9kohm. är det rätt eler har jag räknat helt uppå väggarna?
//Harry
 
Last edited:
Jag behövde lite drygt 60 dB gain totalt och kopplingen med J-feten är väl beprövad och stabil och ger en relativt låg brusfaktor vilket behövs efter kristallfiltret som ju dämpar 10 dB. J-feten ger också en bra bredbandig terminering nära 50 ohm för filtret.

Induktanserna på 10 uH på S och D är inte direkt kritiska. Du kan skala om värdet så som du säger. De skall ha tillräckligt hög reaktans för att inte dämpa ner signalen allt för mycket.

Anpassningen på utgången av MC1350 har jag optimerat genom att välja en lagom stor induktans och temporärt ansluta två små vridkondensatorer som justerats in för max signal mätt efter MAR1. Därefter har värdena mätts upp med kapacitansmeter och ersatts med fasta kondensatorer. Jag räknar i princip aldrig ut något som är kritiskt då jag ändå vill förvissa mig om att värdena är optimala även i praktiken. Ibland provar jag några olika värden åt vardera hållet för att konstatera att jag hamnat rätt. Skillnaden med 4,7 resp 15 uH är liten och betyder inget i denna koppling. Någon dB hit och dit.

Jag har faktiskt inte kikat så mycket i databladet för MC1350. Kopplade upp enligt ett Motorola applikationsexempel på en TV-MF och tyckte att värdena blev rimliga.
 
Back
Top