Der IQ-Detektor  

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Ein Software Defined Radio hat meist ein Frontend mit IQ-Ausgang bei 12 kHz zum Anschluss direkt an die Soundkarte. Alles weitere passiert in der Software. Im Zusammenhang mit dem Elektor SDR-Shield kam die Frage auf, ob man die Signalverarbeitung nicht auch in Hardware gießen könnte. Das würde nämlich bedeuten, dass mit der geeigneten Arduino-Software ein völlig autonomer Empfänger entstehen könnte. Die Aufgabe ist also ein AM-Demodulator für IQ-Signale. Und es hat sich gezeigt, dass das einfacher geht als gedacht.



Der erste Versuch basiert auf einem ZF-Filter mit zwei Festinduktivitäten. Mehr oder weniger zufällig kam eine Arbeitsfrequenz von 16 kHz dabei heraus, weil Kondensatoren mit 22 nF gerade herumlagen. Mit einem Koppelkondensator von 1 nF entsteht ein gutes Bandfilter mit der passenden Bandbreite.

Die beiden Signale I und Q sollten mit einer Phasenverschiebung von 90 Grad zusammengemischt werden. Bei 16 kHz stimmt das recht genau, weil der Kondensator von 1 nF da gerade einen kapazitiven Widerstand von 10 kOhm hat. Der Q-Kanal wird also bei der Arbeitsfrequenz um 90 Grad verschoben, während der I-Kanal ohne Phasenverschiebung eingekoppelt wird. Wie erwartet verstärken sich die Signale bei + 16 kHz und heben sich bei -16 kHz auf. Es entsteht also tatsächlich eine brauchbare Spiegelunterdrückung. Die erste Aufgabe der Signalverarbeitung ist damit gelöst.

Die zweite Aufgabe ist die Signalfilterung. Dafür ist das Bandfilter da. Das hat ja schon bei alten Radios gut funktioniert und läuft jetzt nur auf einer kleineren Frequenz. Und dann kommt noch der AM-Demodulator in Form einer Detektor-Diode. Zur Unterstreichung der historischen Kontinuität wurde eine mehr als 50 Jahre alte OA161 verwendet. Dahinter kommt ein hochohmiger Kopfhörer oder ein niederohmiger Kopfhörer mit Übertrager. Und schon hört man etwas. Der Klang ist sehr angenehm und weich, was wohl hauptsächlich dem Bandfilter zu verdanken ist.




Die erste Schaltung funktionierte nur bei den stärksten Signalen gut und brachte noch keine sehr hohe Lautstärke. Deshalb wurde noch eine ZF-Verstärkerstufe eingefügt. Nun kann der AM-Gleichrichter mit Vorspannung arbeiten. Deshalb funktioniert auch eine Si-Diode. Das Ergebnis ist eine gute Empfindlichkeit und hohe Lautstärke an einem 32-Ohm-Kopfhörer.





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