Konverter 0...30MHz für SDR#

Mit dem USB-Stick "GiXa Technology TV Digital + FM Radio DVB-T DVBT USB 2.0 Stick TV Digital Fernsehen mit Radio (FM / UKW) & DAB Funktion + Video Bearbeitung Software + Antenne + Fernbedienung Digital TV Tuner HDTV MPEG2 MPEG4 WINDOWS XP 2000 VISTA 32bit / 64bit W7 Linux DVBT W 7 Fernsehr Receiver DVBT Mobile / Tragbar TV / Fernsehen" (Amazon,  14,90€) und der Freeware SDR# (http://rtlsdr.org/softwarewindows#windows_software) erhält man ein SD-Radio, das den Frequenzbereich 60MHz...2,1GHz überstreicht.

Leider funktioniert das nicht für Frequenzen unterhalb 60 MHz . Interessant ist hier insbesondere der Frequenzbereiche für Lang-, Mittel- und Kurzwelle, also der Bereich 0...30Mhz. Für diesen Bereich habe ich einen Konverter mit dem Toschiba-IC TA7358AP zusammengelötet. Dieser IC arbeitet ähnlich wie der NE602, hat aber zusätzlich eine HF-Vorstufe:

Konverter für SDR#


Konverter für SDR#

Am Eingang findet sich ein Tiefpassfilter, welches Frequenzen oberhalb 30MHz, insbesondere den UKW-Bereich mit seinen starken Sendern, bedämpft. Der 60MHz Schwingkreis an Pin 7 erzwingt, dass der 20MHz-Quarz auf seiner 3. Oberwelle schwingt. Wegen des breitbandigen Eingangs sollte die Antenne nicht zu lang sein, um Kreuzmodulation u.a. Störungen zu vermeiden: Bereits bei einer Antennenlänge von 2m steigt hier der Störpegel um ca. 6dB.

Spektrum 41m Rundfunkband

Frequenzspektrum des 41m-Rundfunkbandes, Empfang mit 2m Antennendraht


Ergänzung
Die Dämpfung des oben skizzierten Eingangsfilters war viel zu hoch. Ich hatte es mit einem Berechnungstool im Internet berechnet - das taugte wohl nix!
Ich habe es durch folgendes Doppel-Pi-Filter ersetzt:
Doppel-Pi-Filter
Danach konnte ich etliche Amateurfunkstationen  im 80m und 40m Amateurband empfangen. Die Empfindlickeit ist eindeutig besser als die meines Scanners XR100 von Stabo (getestet im 40m-Band: Von einem Rundfunksender, der beim SDR# gut lesbar war, zeitweise jedoch im Rauschen verschwand, war im XR100 nur Rauschen zu hören).

Auch Amateurfunkstationen in SSB im 40m-Band kamen deutlich besser als mit dem XR100.

SSB 40m-Band Tipp: SSB-Signal mit Zoom auf ~1cm Breite bringen und Empfangsmarker (rot) knapp daneben setzen.

Messwerte dieses KW-Konverters:
Messwerte für KW-Konverter SDR#

Möglicherweise ist ein nachgeschalteter Tiefpass für ~100MHz hilfreich, der diese Oberwellen der Oszillatorfrequenz abdämpft.
Diese Überlegung erwies sich im Versuch als nicht zutreffend: Während der Nutzpegel um 8dB sank, kam die Oberwelle 120MHz um 15dB stärker durch!

Anmerkungen:
Was bringt ein längerer Antennendraht?
Empfangsfrequenz  7.935kHz:
Drahtlänge            Signal              Noise           S/N
2m                    -25dB               -60db           35dB
4m                    -10db               -45db           35dB
bringt nichts!
 
Was bringt Preselektion?
(hier mit Tiefpass 500kHz getestet)
Empfangsfrequenz 548kHz :
Drahtlänge 2m         Signal              Noise            S/N
ohne TP 500kHz        0dB                 -45db            45dB
mit TP 500kHz         -4dB                -55dB            51dB!
bringt 6dB!
Tiefpass 500kHz
Schaltbild des hierbei verwendeten Tiefpasses 500kHz.
Allgemein: Mit Preselektion erhöht sich Empfangsleistung, weil eine längere Antenne verwendet werden kann.

Ich wünsche viel Spaß mit diesem Konverter bei Erkundung der Kurzwellenbänder!

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Der Aufbau eines 4-kreisigen Preselektors mit einem 3-fach Drehkondensator ist angedacht. Hier das Ergebnis der Simulation:
Preselektor, 4-kreisig
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Nun ist dieser Preselektor mit einem 3-fach-Drehko aus der Vorkriegszeit realisiert. Die berechnete Dämpfing von ~7dB wird nur bei der tiefsten Frequenz (3,5MHz) erreicht, bei 10MHz beträgt sie unakzeptable 24dB. Abhilfe brachte ein Sourcefolger am Hochpunkt des 4ten Schwingkreises an Stelle der induktiven Auskopplung.

Nun ist die Anschaltung einer längeren Antenne möglich. Leider brachte ein 10m langer Draht nicht die erwartete Steigerung des Geräuchabstands (S/N), lediglich nur ~4dB und somit weniger, als die oben beschriebene Preselektion durch den Tiefpass.
                                                                                       
4-Kreis-Preselektor

Hier die Wirkung dieses Preselektors an einem 10m-Langdraht-Antenne. Ohne Preselektor steigt der Rauschmatsch damit im gesamten Frequenzbereich des Konverters auf etwa -35dB#. Bei der Einstellungdes Preselektors auf 3,5MHz  wird davon der abgebildete Frequenzbereich selektiert. Die12dB-Bandbreite des Preselektors beträgt geschätzte 500kHz. Der Rauschmatsch kommt folglich direkt von der Antenne und entsteht weniger durch Intermodulatuion.

Ergänzung:
Obwohl ich von dem 4-Kreis-Preselektor ein höheres S/N erwartet habe, war ich überrascht , als ich feststellen musste, dass ich damit - in Verbindung mit dem oben beschriebenen Konverter - ein schwaches SSB-Signal im 40m-Band einwandfrei mit Q=5 lesen konnte, während es  in meinem Amateur Transceiver Yaesu FT-100 gerade eben ahnbar war (Q=0).

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Ergänzung im Mai 2015

Natürlich bringt Preselektion auch Vorteile, wenn man den Stick ohne diesen Konverter in seinem nativen Frequenzbereich 60MHz ... 1200MHz betreibt.

Mit geeigneter Preselektion (z.B. durch meine X-300 Amateurfunkantenne für 2m und 70cm) und einem entsprechenden Vorverstärker (z.B. UHF/VHF/FM, 25dB, s. Foto) leistet so ein Stick Erstaunliches und ist bzgl. der Empfindlichkeit fast mit Amateurfunk-Empfängern vergleichbar - falls sich keine zu starken Signale im preselektierten Bereich finden. So sind hier im 2m-Amateurband FM-Signale ab ca. 0,5µV (Eingang Vorverstärkers) bereits gut lesbar, bei SSB-Signalen genügen schon 100nV, die im Wasserfalldiagramm gerade eben sichtbar werden!

SDR mit VorVr

Emfindlichkeit des SDR# in der abgebíldeten Konfiguration an einer 2m-Amateurfunkantenne:
Empfindlichkeit SDR#

Als Beispiel hier der Screenshot eines CQ-Contestbetriebs in SSB:
SSB-Empfang mit SDR-Stick
Das ausgewählte Signal mit ca. 0,2µV am VorVr ist einwansfrei lesbar.

Ohne Preselektion  finden sich auf Grund des großen Empfangsbereichs (60MHz...2,1GHz) immer genügend starke Sender, deren Kreuzmodulation alle schwächeren Sender im Rauschmatsch verschwinden lässt.

Ganz ohne VorVr und hier im vorderen Odenwald:
Empindlichkeit des DAB+Sticks
Auch das Signal des stärksten Senders hier (FFH) reicht also nicht für einen befriedigenden Stereo-Empfang. Selbst gute FM-Receiver erreichen bei 50µV gerade mal ein SNR von ~45dB, Rauschen macht sich da deutlich störend bemerkbar - genau wie beim hier in dieser Konfiguration schwachen "Bayern 5 aktuell" schon bei Mono.
Für ein SNR von 70dB wird bei Stereo  ~85dBf  (~5mV an 75 Ohm) Antennenleistung benötigt!

Höhere Empfangsleistungen als mit der X-300 erzielt man im UKW-Bereich bereits mit einer einfachen 75cm-Wurfantenne direkt am Stick.
Der o.a.. VorVr  bringt dann auch nichts mehr, lediglich einen Anstieg des Rauschmatsches um 20dB.

Einen Tipp zur "Eichung" des SDR#Sticks gibts hier.