Frequentie shift van een FM signaal met IF 0

LS

Ik ben beter thuis in programmeren dan in solderen, maar het ziet er naar uit dat ik toch binnenkort de bout heet ga maken. Het volgende is het geval:

Zoals velen heb ik een aantal oude radios, een paar met een redelijke FM
ontvangst er op. Ik heb nu een van mijn eigen DAB+ programma's uitgebreid
met de mogelijkheid om het audiosignaal van een gekozen service te transformeren tot een stereo FM signaal, met als RDS (delen van) de
teksten die bij zo'n service meegestuurd worden.

In de huidige opzet is de DAB+ ontvangst op de computer (kan ook een RPI 3 zijn), op de computer wordt een keus gemaakt voor kanaal en service,
de software decodeert de DAB(+) input en "vertaalt" de audio in een -
nog steeds gedigitaliseerd - FM signaal. Dit signaal wordt via een tcp verbinding aangeboden aan een eenvoudig servertje voor een hackrf device.
De laatste zet het signaal dan op een gekozen frequentie (voor het beluisteren met de oude radio kies ik natuurlijk iets in de FM band). Met een klein draadje aan de hackrf is in de hele kamer het signaal goed te beluisteren.

Dat werkt op zich prima, voor de wat prijzige hackrf zoek ik een andere
oplossing: we zeten het gegenereerde digitale FM signaal op een soundcard uitgang (192000 samples/sec) en bieden dat aan een quadratuurmixer die ook nog gevoed wordt door een oscillator op de gekozen frequentie.
Het signaal de geluidskaart uit krijgen gaat ook prima, maar dan de
analoge wereld in....

Bij de quadratuurmixer - zoals plaatje - heb ik een paar vragen
a. moeten de diodes schottky diodes zijn of kan - voor wat eenvoudige experimenten ook gebruik gemaakt worden van "gewone" diodes (ik heb nog een paar doosjes vol daarvan)
b. de twee transformatoren die in de schakeling zitten, is er een directe
relatie tussen de aantallen wikkelingen en de frequentie die als IF toegevoerd wordt (ik denk dan toch aan de VHF band)
c. Wat zijn de optimale/juiste verhoudingen tussen de signaalsterktes van de twee toegevoerde signalen.
d. zou voor huiskamer/huis gebruik het signaal uit zo'n mixer - met een sprietjes als antenne voldoende zijn of moet er nog een eindtrapje bij

bij voorbaar dank voor meedenken

janS

Voor quadratuurmixen heeft je soundcard niet genoeg bandbreedte. een FM-omroepsignaal is ruim 200kHz breed, dus 192kHz samplingrate is erg krap.

Wat je moet doen is gewoon een oscillator FM-moduleren. Dat gaat heel simpel. Zie bijvoorbeeld mijn FM-bug schema op de website. Als je het FM-audio signaal daarop aanbied moet het gewoon werken.

edit: Ik denk dat je AM en FM modulatie door elkaar haalt. Met AM (of eigenlijk de afgeleide, SSB) zou je zo'n quadratuurmixer wel kunnen gebruiken. Voor FM is het anders. Daar moet je ook niet het signaal wat je nu maakt op de quadratuurmodulatie-ingang zetten. Dan moet je er nog een ingewikkelde transformatie met besselfuncties op loslaten, die ik je alleen maar kan afraden.

[Bericht gewijzigd door (Z)weetvoetje op 28 juni 2019 15:01:30 (36%)]

Hogepriester in het genootschap der mexicaanse hond. // // Aan 2% van de mensen is 50% van het bezit ; 1% van het bezit is aan 50% van de mensen.

Maar ik heb nu een compleet FM gemoduleerd signaal van 192K breed gemaakt met een IF van 0, dat signaal stuur ik mbv de hackrf de lucht in, gaat prima.
Ik begrijp dat het aan de smalle kant is, maar op zich is het voor mijn
toepassing voldoende.
Ik zoek dus geen modulator maar uitsluitend een simpelen oplossing om de frequentie te verschuiven, daardoor kwam ik op de kwadratuur mixer

Dan zul je een converter nodig hebben.En die mixed het gemoduleerde signaal met een andere frequentie.

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

ja precies, en nou dacht ik dat je met een kwadratuur (quadratuur) mixer
juist dat deed: je verschuift alleen de frequentie van het signaal.

In de computerwereld is dat een eitje: vermenigvuldigen van complexe getallen

Op 28 juni 2019 15:15:05 schreef jansenior:
Maar ik heb nu een compleet FM gemoduleerd signaal van 192K breed gemaakt met een IF van 0,

das een ingewikkelde manier van schrijven , maar je bedoelt dat je gewoon het volledige MPX signaal ter beschikking hebt? (zijnde de L+R som (mono) het 38kHZ gemoduleerde L-R met onderdrukte draaggolf + de 19 kHz piloottoon )
Als het zo is dan signaal gewoon een FM modulator op, zonder enige ringmodulator.

het blijft ingewikkeld.
Ik heb het MPX signaal dat al door de (software)
integrator is geweest en als argument voor een sinus/cosinus is gebruikt, het is dus een regulier FM gemoduleerd signaal met 0 Hz als carrier en ik wil het naar pak weg 90 MHz in frequentie schuiven

Het signaal is in een paar stappen opgebouwd
Uit de DAB decodering krijg ik een stereo signaal en van tijd tot tijd wat tekst die in DAB termen als "dynamic label" tekst zichtbaar wordt

Ik maak een L_R en een L-R signaal, creeer een pilot die ik gebruik om de L-R
naar 38 KHz te brengen en om op 57 Khz de RDS (delen van de tekst van het dynamic label, het zijn slechts delen omdat de baudrate van het
DLS signaal hoger is dan dat van de RDS) te coderen.

Dat MPX signaal haal ik door de (software) integrator en dat levert het gemoduleerde FM signaal op.

In software zou ik dan dit signaal met een complex signaal van 90 Mhz vermenigvuldigen om het uiteindelijke resultaat te krijgen. Dat is geen zinvolle software benadering, daarom wil ik het signaal analoog maken (de geluidskaart) en in frequentie doen schuiven.

Ik kan het digitale signaal toevoeren aan de Hackrf, die neemt samples en
kan ze op een aangegeven frequentie de lucht in sturen, en dat wil ik
met een of andere converter - maar dan zonder gebruik van zo'n hele dure hackrf - ook doen.

Ik zoek dus niet naar een FM modulator, dat gebeurt allemaal in de software.

Hoop dat dit verduidelijkt

een regulier FM gemoduleerd signaal met 0 Hz als carrier

Zoals eerder gezegd, waarom alles zo ingewikkeld omschrijven?
Je hebt dus gewoon een multiplex audiosignaal ter beschikking zonder carrier, wat je in een (FM) modulator kunt steken.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

nee het is al een fm gemoduleerd signaal

In het plaatje in de eerste post zie je in zowel het FM gemoduleerde signaal als de audio multiplex

In dat plaatje zie ik 94.750MHz, geen 0 carrier...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

ja, maar dat plaatje is genomen met een bestandje als input, dat bestandje
bevatte de op 0 Hz gemoduleerde audio signaal van Sky Radio op DAB kanaal 11C

Bij file input wordt in dat FM programma de x as gewoon op iets neergezet

Misschien had ik mijn vraag anders moeten stellen

Gegeven een signaal X (t) dat is kan genereren op mijn computer, hoe krijg ik dat met een mixer zo'n 90 Mhz in frequentie verschoven zonder gedoe met verschillende zijbanden (dus een complexe mixer)

Ha jansenior,

Het enige wat je nog moet/wil doen is het fm baseband signaal naar een frequentie in het spectrum verplaatsen.
Neem je voorgestelde mixer/vermenigvuldiger sluit je baseband signaal aan op de IF deze is DC gekoppeld sluit op de LO een frequentie aan welke je wil gebruiken en op de RF je antenne in de simpelste vorm om te testen.
Later als het werkt naar je wens kan er in het RF pad een filtertje om het schoon te maken en eventueel een versterkertrapje voor ietsmeer energie.

PS: het laatste bericht nog mee gekregen dan moet je gebruik maken van een enkelzijband mixer die liet je niet zien maar wel in je tekst vermeld.

Groet,
Henk.

[Bericht gewijzigd door electron920 op 28 juni 2019 18:37:45 (13%)]

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

"het is dus een regulier FM gemoduleerd signaal met 0 Hz als carrier"

Fm betekent vanaf carier een frequentie zwaai onder de carrier frequentie en 1 zwaai naar boven.
Volgens mij komen we dan terecht in de negatieve frequenties.

In mijn ogen een onzin verhaal.

DAB modulatie is heel anders en is niet te vergelijken met Fm modulatie. DAB is een digitaal mux signaal (wat niet vergelijken is met een FM mux signaal) en wat een aantal programma's bevat in MP 4 mode.
Je krijgt uit en DAB ontvanger nooit een FM mux signaal. Gewoon 2 x audio uit de demodulator. En daar kan je een FM mux generator mee voeden die je freq moduleert op een draaggolf 88 - 108 MHz.

Er zijn wel betere bronnen dan dat domme DAB zoals Internet voor radio programma's.

Er staat dat de audio van een geselecteerde service van een dab emsemble in een daartoe beschikbaar kanaal omgezet wordt naar een FM signaal.
Dat is gewoon een signaal - digitaal - dat je o.a. naar je soundcard kan sturen of er iets anders mee kan doen.

Dat FM signaal wordt opgebouwd uit de audio, de data in de LMS en een toegevoegde carrier. Ieder redelijk boek over data communicatie kan van alles vertellen over positieve en negatieve frequenties.

De oorspronkelijke vraag was:
als ik een quadratuur diode mixer heb, kan ik daat om te experimentere ook gewone diodes bij gebruiken, en hoe kom ik er achter wat het aantal wikkelingen in de twee transformatoren moeten zijn.

ps
voor twijfelaars of het een echt fm signaal is kan ik wel een bestandje met samples van het geconstrueerde FM signaal ter beschikking stellen, of voor de echt geinteresseerden de software :)

Ha jansenior,

Zoals ik al schreef je kan een experiment doen met een mixer als er maar een poort van af DC begint.
Maar uiteraard kan je ook zelf twee ringkernen en 4 diodes of 4 FET's nemen.
Als je een echte enkelzijband mixer wil maken dan heb je iets meer nodig om de spiegel te onderdrukken.
En uiteraard een oscillator op je gewenste frequentie maar dat zal duidelijk zijn.

Overigens is het antwoord door @mel al in de tweede reactie al gegeven.
Ik heb wel mixers diverse modellen en frequenties tot 40GHz.
Ik kan al wel zeggen als je de multiplier gebruikt dan zal je een bias op de modulatie ingang moeten geven er ontstaat een dc offset maar dat is voor later.
En net als bij direct conversie waarbij de negatieve zijband ook terug klapt in het spectrum zal de ruis ongeveer 3 dB slechter zijn.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Golden Member

@jansenior is waarschijnlijk de enige hier die begrijpt hoe je zo'n signaal complex kunt beschrijven rond een middenfrequent van 0, en hij doet dat ook. Dat is helemaal correct.

De ringmixer uit het plaatje is gewoon een ringmixer, geen 'kwadratuurmixer'. Wel noemen ze de vier diodes (die gematched moeten zijn) soms een 'quad', een viertal dus.

Om een audio-frequentieband in hardware netjes 'naar boven' te verschuiven is niet onmogelijk, maar een beetje omstandig.
Als je een enkele mixer gebruikt, krijg je voor iedere basisfrequentie een boven- én een benedenzijbandproduct, en dat wil je hier niet, omdat die elkaar gaan storen omdat je zelf al positieve en negatieve frequenties hebt.

Je moet dan zowel voor de reële als voor de imaginaire component een mixer gebruiken.
De carrier is niet zo moeilijk; gewoon de sinus en de cosinus.
Maar het audiosignaal moet voor de tweede mixer ook in kwadratuur (hier wel dat woord :)) staan, en wel voor elke erin voorkomende frequentie.
In software gebruik je hiervoor de Hilbert-transformatie. Die ken je wel, want die komt in zowat iedere frequentieverschuiver in DSP voor.

In hardware gebruik je breedband faseverschuivende netwerken. In de grijze oudheid maakten we zo al ssb, waarbij het Norgaard- of het Dome-netwerk voor een redelijke fasedraaiing van ca. 90 graden zorgde over een audiospectrum van 300 tot 3000 Hz; niet zoveel dus. Het Norgaard-netwerk had hier al 4 precisieweerstanden en 4 precisiecondensatoren voor nodig, deels met heel kromme waarden.
Met opampjes ging het ook, waarbij je dan twee takken had van elk 3 opamps, in totaal dus 6, ieder met 3 weerstanden en een condensator.

Voor bredere frequentiegebieden had je veel meer opamps nodig.
Maar tot 0 Hz kon je dus nooit komen, en dat moet jij nu wel. Daar zie ik het probleem.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Je gaat die mixer toch niet zelf maken??? ik zeg minicircuits.. sbl 1 /x
of HPF505 ongeveer 7dbm loss
Wat je wil kan inderdaad maar deze weg is verschrikkelijk omslachtig voor het te bereiken doel...zoek op polyphase filter
https://wwwhome.ewi.utwente.nl/~gerezsh/sendfile/sendfile.ph...p-poly.pdf

En zeg de volgende keer dat het om IQ signals gaat

Re-integratiecoach uitgerangeerde en degoutante electronen

Op 28 juni 2019 21:10:09 schreef Frederick E. Terman:
@jansenior is waarschijnlijk de enige hier die begrijpt hoe je zo'n signaal complex kunt beschrijven rond een middenfrequent van 0, en hij doet dat ook. Dat is helemaal correct.

nadat Jansenior geantwoord had op mijn reactie had ik het ook begrepen ;-)

In mensentaal : het is een mpx signaal dat naar buitenkomt met de FM zwaai er al in met F0 = 0.., wat wiskundig gesproken een complexe oplossing geeft. Praktisch betekend dit dat een deel 90° graden verschoven zit.

Maar, nieuwe vraag, is het niet veel eenvoudiger via de D/A omzetter gewoon het MPX signaal naar buiten te sturen en dit aan een FM modulator toe te voegen?

Alleen het MPX signaal opwekken en dat aan een externe modulator 'voeren' lijkt me het handigst en simpelst...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Ha kris van damme,

Ja daar heb je een punt maar dat was de eerste reactie van @(Z)weetvoetje al :)
En ik denk dat het een van de oplossingen is low kost maar ook low kwaliteit.
Ik zelf maak multiplex uit mijn M-card S = L - R / 2, M = L + R / 2, 19 kHz 38 kHz en het RDS signaal.
Overigens vindt ik de bewering dat @TS duidelijkheid of enige theoretische omschrijving geeft in mijn optiek niet helemaal helder :? maar daarom ook de vraag.
Goed ik lees dan tussen de regels door maar heb toch ook vragen dat later.
Om iets wiskundig neer te schrijven..... maar nu de praktijk en dit is een slechte oplossing om een FM signaal op die manier te genereren maar vandaag de dag zie we wel meer dingen voorbij komen ik denk aan een NE555 als middengolf zender |:(

Maar de vraag van @TS was/is kan ik de getoonde mixer gebruiken voor een kwadratuur mixer waarop ik schrijf ja als je maar zorgt dat een poort van DC begint dat is een must en geef de voorzet wat te doen om een enkelzijband mixer te creëren.
Daar hoop je dan een reactie op te krijgen zo van o ja wat moet ik daar dan voor doen :o

Wat moet er gebeuren om dan een enkelzijband mixer te verkrijgen twee van de getoonde mixers twee 90° verdelers en een 0° verdeler en een oscillator.
Of een DDS de meeste hebben een SIN en COS uitgang dan kan een 90° verdeler vervallen.
Een tekening kan ik maken maar er zijn kant en klare kwadratuur mixers te verkrijgen.
Maar nu mijn vraag aan @TS wat is de reden om het multiplex signaal op DC niveau te sweepen ?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

dank voor de antwoorden

Het FM signaal dat ik heb wordt - als serie van samples - aan de hackrf gegeven die er dan een mooi analoog signaal op de gewenste frequentie van maakt.
Dat is er dus en er komt geen soldeerbout aan te pas :)

Ik begrijp dat het voor de geschetse toepassing makkelijker is om de samplereeks van de MPX, dus voor die de digitale FM modulator ingaat,
naar de soundcard te sturen en dan in het analoge deel een FM modulator(tje)
(al la van de heer (z)weetvoet) de FM modulatie te doen.

weer wat geleerd :)

Ha jansenior,

Een en ander is mij (nog) niet duidelijk :?
Ik heb ergens in 2010 of 2011 met je DAB decoder gespeeld leuk je hier te treffen :)
Het beeld wat ik voor ogen heb is het volgende je ontvangt een DAB+ signaal welke je decodeert uit de stream pluk je een programma en eventueel RDS info enz.
Je codeert een voor analoge fm radio ontvangst signaal, opgebouwd uit een L en R component piloottoon hulpdraaggolf en de RDS.
Dit signaal is nog steeds digitaal vervolgens wordt dit signaal aan de geluidskaart aangeboden de DAC's maken hier een analoog signaal van het zogenaamde baseband of multiplex signaal.
Dit signaal bevat de volgende componenten Stereo = L-R/2 Mono = L+R/2 piloottoon 19kHz en een 38kHz hulpdraaggolf voor het stereo component en 57kHz voor de RDS.

Waarom dit signaal op dit niveau FM moduleren het kan maar is voor verdere verwerking complexer daar je toch naar analoog moet gaan voor de ontvanger.
Als je wel digitaal wil verwerken dan zou ik de I en Q over apparte kanalen naar buiten sturen je heb immers twee kanalen op de geluidskaart.
Dan kan je naar een kwadratuur modulator al dan niet opgebouwd uit discrete componenten of een chipie ik gebruik de SI4720 zie data

Si4710-11-B30.pdf

Maar voor huis tuin en keuken gebruik het analoge multiplex signaal uit de geluidskaart aanbieden aan een VCO lijkt een simpele en goedkope oplossing.

Aan de andere kant bied het FM moduleren van het baseband signaal ook voordelen naar welke frequentie je ook schuift je modulatie kwaliteit is constant.
Heb je trouwens je gegenereerde signaal al eens naar een softwarematige decoder gevoerd om de geluidskwaliteit te beluisteren.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

@electron en anderen

De achterliggende gedachte:

Ik was aan het spelen met een hackrf, een sdr die zowel kan ontvangen als zenden, om eens "iets" op het zendgedeelte te doen. Voor het ontvangstdeel had ik de interface drivers voor mijn verschillende software radio's al lang gemaakt.

Een "zender" maken met als input een "wav" file of als input een microfoon was al snel klaar, maar toen werd ik eigenlijk getriggered door opmerkingen op het nfor forum over eenvoudige modulator(tjes) waarmee sommige mensen de audio output van een dab ontvanger AM moduleren zodat ze weer kunnen genieten van het "warme" geluid van de oude buizenradio.

Ik dacht: dat kan ik ook in software. Dus schreef ik wat software die er voor zorgt dat de audio output van mijn dab decoder nu eens niet naar de soundcard gaat maar eerst nog even bewerkt wordt. Omdat ik ook nog wat van de tekst die meestal bij zo'n audio service op DAB wordt meegestuurd wilde meesturen kwam ik op get idee geen AM maar FM te moduleren. Overigens ook omdat ik natuurlijk van de stereo wilde genieten.

Het "bouwen" van de MPX in software is op zich simpel, alleen voor de RDS heb ik gebruik gemaakt van wat software die ik op het internet vond.

Vervolgens de MPX gemoduleerd en de samplestream naar de Hackrf.

Grappig dat de modulatie als zodanig een bijna triviale operatie is in software : numeriek integreren (de demodulatie ook: differentieren).

Ik heb uiteraard vervolgens geluisterd zowel via een eenvoudige transistor radio als via de FM software en het klinkt wel aardig. Omdat ik vooral op gangbare - niet perse HiFi - apparatuur wil luisteren is de kwaliteit goed genoeg.
Ik ben nog aan het zoeken naar de goede versterkingsfactoren voor de L+R vs L-R en de amplitude van de RDS is wat te groot, maar dat zijn alleen maar een paar paarameters.

Mijn oude buizenradio ga ik binnenkort ook maar weer eens afstoffen, want het aardigste is natuurlijk om het stereogeluid via zo'n oud krakend beest te horen. Jammer is alleen dat die oude radio de RDS niet zichtbaar maakt, maar goed, je moet er wat voor over hebben.

De RDS data is overigens een subset van de DLS data die bij een DAB service wordt meegestuurd, de laatste heeft een aanzienkijk hogere baudrate dan de RDS rate. Maar aangezien de meeste services alleen maar de titel van de muziek die wordt afgespeeld laten zien komt dat ook wel redelijk goed.

Omdat de hackrf geen duplex ondersteunt heb ik voor de huidige opzet zowel een SDR aan de "in" kant als de hackrf aan de "uit" kant nodig. Om de zaak te vereenvoudigen dacht ik dus dat ik de samplestroom die naar de Hackrf gaat evengoed naar de geluidskaart gestuurd kan worden. Het enige dat dan nodig zou zijn is een stukje electronica voor de shift van de frequentie.

Maar de "oplossing" om niet de samples van et FM signaal maar de samples van de MPX naar de geluidskaart te sturen is ook prima. Ik ging er alleen ten onrechte van uit dat zo'n DC gecentreerd signaal ook makkelijk zonder gedoe in frequentie te verschuiven zou zijn. Als eerder gezegd, een "mixer" in software is niet meer dan een complexe vermenigvuldiging.

Op zich wel logisch dat het in het analoge domein wat ingewikkelder is.

Overigens mag ik binnenkort spelen met een limeSDR, die heeft dan wel de mogelijkheid on tegelijk te zenden en te ontvangen.
Maar

Nogmaals dank voor de commentaren van de (meeste) commentatoren, ik kan weer verder

ps
(Z)weetvoetje refereerde aan zijn fm-bug, ik herinner me dat maar kan de beschrijving niet meer vinden

Ha jansenior,

Je verhaal is duidelijk en de ingeslagen weg werkt wel maar is net een b(r)ug te ver ;)
Wat ik uiteraard wel doe is direct DVB als ik een programma van satelliet DVBs moet omzetten naar DVBc dan ga ik niet naar analoog maar dan pak ik het MPEG signaal en zet dit digitaal naar DVBc om.
Kijk eens naar deze link er zijn er veel meer
https://www.elektronicatekoop.nl/boss-audio-systems-doorlus-...er-12-volt
Een bug is net wat te min voor je werk ;)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.