Frequenzteiler mit AVR-Controller

von Burkhard Kainka
ELO 2009
Elektronik-Labor  Labortagebuch  ELO  

Die Aufgabe ist also eine Schaltung zu entwickeln, die ein Quarzsignal von 12 MHz für den DRM-Empfang verwenden kann. Für das Projekt wurde der DRM-Sender Langenberg auf 1593 kHz ausgesucht, der durchgehend sendet und WDR-Klassik ausstrahlt. Im Prinzip braucht man nur einen Direktmischer mit der Oszillatorfrequenz 1600 kHz.

Die erste Frage war also: Wie kann man 1,6 MHz aus 12 MHz ableiten? Man brauchte einen Teiler durch 7,5! Geht nicht? Doch, es geht. In der klassischen Funktechnik würde man die Frequenz erst verdoppeln und dann durch 15 teilen. Aber mit moderner Digitaltechnik kann sogar direkt durch 7,5 geteilt werden. Mit einem Mikrocontroller lässt sich ein Signal erzeugen, bei dem jeder zweite Impuls um einen Takt länger ist. In Bascom sieht das so aus:

 

Out1 Alias Portd.4

Do
Out1 = 1 '2+1
$asm
nop
$end Asm
Out1 = 0 '2+2
$asm
nop
nop
$end Asm '2+1
Out1 = 1
$asm
nop
$end Asm
Out1 = 0 '2+3
Loop

Hier wird ein Port in einer Endlosschleife immer wieder ein- und ausgeschaltet. Eine Portausgabe dauert zwei Quarztakte. Dazu kommt ein Rücksprung zum Anfang der Schleife mit drei Takten. Jeder nop-Befehl führt zu einer zusätzlichen Verzögerung um einen Takt. Insgesamt braucht die Schleife also 15 Takte und erzeugt in dieser Zeit zwei Impulse am Port, wovon einer um einen Takt länger auf dem Low-Pegel verharrt. Effektiv wurde also die Taktfrequenz von 12 MHz durch 7,5 geteilt, sodass sich ein Ausgangssignal von 1,6 MHz ergibt. Durch die ungleichen Pausenzeiten sind zwar noch andere spektrale Anteile vorhanden, sie stören jedoch nicht.

Der erste Versuch wurde mit einem ES-M32-Board von Modul-Bus durchgeführt, weil ich zufällig gerade eins mit einem 12-MHz-Quarz hatte (sonst werden 11,059 MHz verwendet) und weil die Programmierversuche über die eingebaute USB-Schnittstelle bequem übertragen werden können. Nachdem alle Nops richtig eingefügt waren konnte ich ein starkes Signal auf Mittelwelle 1600 kHz feststellen. Und damit war ein erster Empfangsversuch nicht mehr schwierig. Als Basis diente zuerst das Retroradio. Es wurde auf das starke Rauschen des DRM-Senders auf 1593 kHz eingestellt. Dann wurde das künstlich erzeugte Oszillatorsignal über einen Draht in 10 cm Abstand lose eingekoppelt. Das NF-Signal vom Poti kam den Sound-Eingang, wie schon in ELO beschrieben. Mit Dream konnte dann das DRM-Signal dekodiert werden.

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