Projekt:TN-SDR

TN-SDR Status: beta
Beschreibung	Ein Mann braucht viele Uhren um zu sehen welche richtig geht! (Projektidee)
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• Hendi

Kurze Beschreibung

Unser Benutzer:FrodoZet@FrodoZet sprach mich nach Herberts Eclipsekurs an ob mir etwas einfällt, was man ungewöhnliches mit den dabei verwendeten ST Nucleo (ARM Cortex-M) Evaluationkits machen könnte. Nach reichlicher Überlegung fiel mir ein, man könnte einen direkt empfangenden Zeitzeichenempfänger bauen. Dieser sollte sich deutlich von den üblichen AM-Empfangsmodulen abheben.

Finanzierung

Hm, tja. Sollte nicht allzu teuer werden. Wird aber mehr kosten als die AM-Module.

Längliche Beschreibung

Was ? DCF77 mit seinem 1 bit/s Signal, das man mit etwas übung im Kopf decodieren kann, zusehen wie es einem die eh schon bekannte Uhrzeit mitteilt? Das ist ja wie Farbe beim trocknen zusehen! Ich bin raus!

könnte man auf den ersten Blick denken. Schließlich gibts bei Reicheltconradpollin überall die AM-Module dafür, und wenn es wirklich billig sein soll kauft man sie für die Hälfte des Gelds als komplette Uhr beim Discounter und baut das Modul aus [citation needed].

Mehr als nur Funkuhr

Das BCD-codierte 1 bit/s Amplitudenumgetastete Signal ist nicht das einzige was von DCF77 gesendet wird. Es gibt ein phasenmoduliertes Signal, bei dem der Sekundenanfang genauer zu erfassen ist als durch das Auswerten der Amplitudenabsenkung. Damit wäre schon ein Vorteil gegenüber dem AM-Empfang gebeben. Durch den Spreizcode ist es vermutlich auch durch Anwendung geeigneter Verfahren (Autokorrelation) störungsunempfindlicher zu detektieren.

Der Träger ist eine Normalfrequenz.

Und je nach Abstand vom Sender hat man bei Raumwellenempfang eine Abhängigkeit von der Ionosphäre, die sich in der Laufzeit des Signals aus Mainflingen zum Empfangsort äußert. Das erlaubt bestimmt das eine oder andere geophysikalische Experiment.

Der Empfänger sollte mindestens ein 1PPS-Taktsignal liefern und z.B. über UART Zusatzinformationen wie RSSI und Abweichung der Zeitmarke vom eigenen Oszillator realisieren, der lokale Oszillator kann dann auch anhand des DCF-Signals überwacht und diszipliniert werden.

Mehr als nur eine Funkuhr

Es gibt nicht nur den DCF77, sondern noch weitere derartige Aussendungen, Meinberg listet z.B. Anthorn/UK, Allouis/Frankreich und diverse Sites in Russland und Weißrussland die auch auf Langewelle arbeiten. Der (simultane) Empfang mehrerer Quellen ist prinzipiell geeignet, durch Hyperbelnavigation eine Positionsbestimmung vergleichbar GPS durchzuführen, allerdings auf die Satellitenlose, altmodische Art. Das taten die Amis früher mit LORAN, die Russen betreiben auch heute noch CHAYKA auf 100 kHz welches eine nette Ergänzung darstellen könnte.

Das würde mal zumindest zusätzliche Zeitmarken und Angaben über den Unterschied zwischen denen ermöglichen, z.B. über die relative time of arrival.

Realisierung

Elektronik

Ja, man braucht wohl außer dem ARM eine störunempfindliche Lang/Längstwellenantenne und einen AD-Wandler, der das direkt schluckt. Kriegt man hin.

Software

Hier wird man sich in Sachen DSP austoben können:

• AM-Demodulation mittel FFT oder Görtzel
• Korrelationsverfahren die unhörbare Signale hervorzaubern, wobei der erste erfolgreich empfangene Zeitzeichensender wiederum helfen könnte zu schätzen was von den anderen Sendern zu erwarten wäre etc.

Und was kommt raus?

Ein kleines Board mit MCU, AD-Wandler, Stromversorgung, Antenne und diversen Ausgängen.

• Zeitzeichen, davon sollte auch mindestens eins als Logiksignal (PPS, pulse per second) rauskommen.
• Zeitcode, z.B. um einen NTP-Server zu füttern per UART/REFCLOCK oder gleich ein mit eingegossener NTP?
• Disziplinierter Oszillator: Bei funktionierendem Zeitzeichenempfang die Abweichung und Alterung des Systemoszillatorquarz ermitteln und bei Ausfall der HF-Signale abschätzen, wie der weiterlaufende Systemtakt sich weiter benehmen wird und das kompensieren
• Statistik: Für jede Sekunde ausgeben welche Sender (Kürzel) empfangen werden mit welcher relativen Feldstärke (RSSI) und welcher Zeitabweichung vom Systemtakt, das ganze könnte in eine Datenbank laufen?
• Statistik gibt Aufschluß über Ionosphärenzustand und Ausbreitungsbedingungen, auf Website plotten was wann empfangen werden konnte?
• Angabe der Abweichungen der Ankunft der Zeitzeichen ermöglicht prinzipiell Positionsbestimmung. Preisfrage: Wie gut wird die? Positionierungsfehler gegenüber unserem stationären, bekannten Space ermitteln und in Statistik aufnehmen.

Projekttagebuch

Date	Name	Was
irgendwann im Januar 2017	Jochen, Hendi	Geburt der Idee
07.02.2017	Hendi	Diskussion über Projektfindung und ein Posting der time-nuts Mailliste (von PHK, ja dem FreeBSD-PHK!) https://www.febo.com/pipermail/time-nuts/2017-February/103742.html triggert die weitere Verfolgung des Themas.
08.02.2017	Hendi	Wikiseite erstellt

Referenzen

Protokollbeschreibung [[1]]