Einfacher Direktmischempfänger mit IC "MCP2036"
In Bearbeitung
Stand: 10. Juli 2018

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In der Juni 2018-Ausgabe der Zeitschrift "FUNKAMATEUR" endeckte ich auf den Seiten 541-543 einen Beitrag, der mein Interesse erweckte. Er stammt von Dr. Martin Ossmann und trug den Titel "Schaltkreis für induktive Sensoren als Empfänger-Frontend". Darin wird die etwas zweckentfremdete Verwendung von Bausteinen des Typs "MCP2036" [1],[2] zum Aufbau einfacher Direktmischempfänger beschrieben, wobei die mögliche obere Frequenznutzungsgrenze bei etwa 10 MHz liegt.


Abb.1  Blockschaltbild des "MCP2036"

Die zum Empfang benötigten Oszillatorsignale werden im Originalbeitrag mithilfe von ATMEL-Prozessoren des Typs 328p erzeugt. Diese werden zusätzlich auch zur Decodierung unterschiedlichster im Langwellenbereich empfangbarer Datensignale mitverwendet, was mich allerdings weniger interessierte. Mir ging es stattdessen vorallem um Empfang in den unteren Amateurfunkbändern durch   Weiterverarbeitung der bereitgestellten NF-Ausgangssignale Danach ergab sich eine extrem einfache Basisanordnung, so wie sie Abb.2 zu entnehmen ist.
Im Gegensatz zum Original, sollte das benötigte Oszillatorsignal dabei von einem externen Oszillator erzeugt werden. Hierfür bot sich die Nutzung eines beim Verfasser bereits vorhandenen Frequenzgenerators mit dem IC "Si5351a" an [3]. Derartige Bausteine arbeiten in einem Frequenzbereich von einigen Kilohertz bis etwa 160 Mhz. In nahezu idealer Weise können sie die zum Betrieb der "MCP2036" benötigten Rechteck-Oszillatorsignale mit einem Pegel von einigen Volt Spitze/Spitze bereitstellen.


Abb.2  Schaltbild der Empängerbasisversion


Auf der danach für erste Versuche entworfenen Platine ( Abb.3 ) ist noch ein Potentiometer erkennbar. Es diente der NF-Pegeleinstellung, aber nachdem diese Aufgabe inzwischen über einem externen Verstärker erledigt wird, wurde hierauf inzwischen verzichtet.


Abb.3 Platine der Empfängerbasisversion  ( hier noch in Vorgängerversion )

Abb.4 zeigt die für erste Empfangsversuche benutzte Gesamtanordnung. Sichtbar sind dabei auch der externe Oszillatorbaustein mit einem "Si5153a". Seine Steuerung erfolgt durch einen Baustein ARDUINO Pro-Mini via I2C-Bus. Ein "LM386" arbeitet als zusätzlicher NF-Verstärker. Als Antenne wurde eine abstimmbare Aktivloop benutzt. Mit dieser Anordnung konnten unterschiedlichste Signale beginnend vom Längstwellenbereich bis etwa 10 MHz aufgenommen werden. Darunter befanden sich besonders auch solche in den Amateurbändern 80m, 40m und 30m. Empfangsversuche mit einer breitbandigen Mini-Whip-Antenne nach PA0RDT stehen derzeit noch aus.


Abbb.4  Empfängeranordnung mit externem Si5351-Oszillator und LM386-NF-Verstärker


Alternative Oszillatorlösung mit ARDUINO-Boards
aus der FEATHER-Serie von ADAFRUIT


Als Alternativlösung für den benötigten Si5351-Oszillator bot sich auch eine mit Bausteinen aus der FEATHER-Serie von ADAFRUIT [4],[6] aufgebaute Variante an ( Abb.5 ). Zur Serie gehören neben Basisbausteinen mit unterschiedlichen Prozessoren* auch spezielle Versionen für verschiedenste zusätzliche Aufgaben. Als Besonderheiten seien noch die integrierte USB-Schnittstelle, sowie die Lade- bzw. Puffereinrichtung für 3.7V-Li-Po-Akkus genannt. Die in Abb.5 dargestellte VFO-Version setzt sich danach aus einem Basisboard mit ATMEL328p-Prozessor ( Abb.6 ), einem aufgestecktem Prototypenboard und einem Board mit OLED-Display in der Top-Position zusammen. Bei dem in Verbindung mit dem Prototypenboard benutzten Si5351-Baustein handelt es sich um eine Version von ADAFRUIT [5],[7], die aus räumlichen Gründen an einer Längsseite gem. Abb.7 gekürzt werden musste. Eine dabei leider verloren gegangene Masseverbindung musste durch eine zusätzliche Drahtbrücke ( im roten Kreis ) ersetzt werden. Abb.5 sind mehrere über Taster von der OLED-Platine steuerbare Funktionen zu entnehmen. Hinzugefügt wurde noch ein zusätzlicher Taster. Auf der Platineunterseite wurde er zwischen Porteingang #10 und einem Massepunkt verdrahtet. Durch Schliessen des Kontaktes lassen sich aktuell eingestellte Frequenzen im EEPROM des Prozessors ablegen und dienen als neue Startfrequenz.  
Wer an der entsprechenden Sketch-Variante interessiert ist, der sollte mir einen E-Mail schicken.

* Standardmäßig sind die Feather-Boards mit Prozessoren des Typs "Atmel32u4" ausgestattet. Das erfordert ein zusätzliches vorheriges Einbinden in die Auswahlliste der Arduino-IDE, wobei die entsprechende Vorgehensweise auf den zugehörigen Seiten von ADAFRUIT aber gut beschrieben ist. Nicht erforderlich ist diese Maßnahme bei Verwendung von Boards, die den Prozessor "Atmel328p" verwenden. Sie sind mit einem separaten USB zu Seriell-Baustein ausgestattet. In der IDE lassen sich diese ansonsten wie 3V-Pro-Mini's behandeln. Interessant sind sie dabei nicht zuletzt auch aufgrund ihres gegenüber anderen Versionen deutlich günstigeren Preises. Weiterhin gibt es noch Feather-Boards, die den  Prozessor "M0" verwenden, aber hierzu kann ich mangels eigener Erfahrungen keine Angaben machen.
In programmtechnischer Hinsicht waren bei Einsatz der Feather-Bausteine nur wenige Besonderheiten zu beachten. Es scheint mir allerdings angeraten zu sein, am Beginn des "SETUP" immer erst einmal ein Delay von mindestens 3-4 Sekunden einzufügen.
Bei Boards mit 32u4-Prozessoren ist bei Übertragung serieller Daten befehlsmäßig zwischen Nutzung der USB-Schnittstelle ( Befehl: Serial ) und Verwendung der Txd/RxD-Ports ( Befehl: Serial1 ) zu unterscheiden. 


Abb.5  alternative VFO-Lösung mit ADAFRUIT-Boards aus der FEATHER-Serie


Abb.6  Feather-Basisboard in der Version mit Prozessor "ATMEL 328p"  ( 51x23x8 mm  )


Abb.7  Feather-Prototypenboard mit ( modifiziertem ) Si5351-Board von ADAFRUIT
siehe Text


Linkliste

[1]  http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22186A.pdf
[2]  https://www.reichelt.de/ICs-MCP-1-2-/MCP-2036-I-P/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=5471&ARTICLE=90040
[3]  http://www.kh-gps.de/uni_vfo.htm
[4]  https://www.adafruit.com/feather
[5]  https://www.adafruit.com/product/2045
[6]  https://www.exp-tech.de/plattformen/adafruit-feather/
[7]  https://www.exp-tech.de/module/sonstige/5853/adafruit-si5351a-clock-generator-breakout-board-8khz-to-160mhz

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