I/Q-Mischer

Überlagerungsempfänger ohne Spiegelfrequenzprobleme

Ein üblicher Mischer in einem Superhetempfänger wie z.B. dem Elektor-DRM-Empfänger oder in einem Direktmischer empfängt grundsätzlich zwei Frequenzen, die Wunschfrequenz und die Spiegelfrequenz. Mit zusätzlichen Eingangsfiltern muss man dann für eine ausreichende Dämpfung der Spiegelfrequenz sorgen. Bei einem I/Q-Mischer erhält man von vornherein eine gute Spiegelfrequenzunterdrückung. Es handelt sich dabei um zwei Mischer, deren Oszillatorsignale genau um 90 Grad phasenverschoben sind. Verarbeitet man die Ausgangssignale I und Q z.B. mit geeigneter Software über die Kanäle R und L der Soundkarte, erhält man einen hochwertigen Empfänger, dessen Eigenschaften im Wesentlichen von der Software abhängen (Software Defined Radio).

Zur Erzeugung der phasenverschobenen Oszillatorsignale wird ein programmierbarer Taktgenerator mit vierfacher Frequenz verwendet. Ein doppeltes D-Flipflop 74HC74 teilt die Frequenz durch vier und erzeugt gleichzeitig die Phasenverschiebung. Jedes D-Flipflip übernimmt bei einer positiven Clock-Flanke den Zustand an seinem D-Eingang auf den Q-Ausgang. Der /Q-Ausgang ist jeweils zum Q-Ausgang invertiert. D1 ist mit Q2 verbunden und übernimmt jeweils den alten Zustand vom Flipflip 2. D2 ist dagegen mit /Q1 verbunden, übernimmt also den invertierten Zustand vom Flipflop 1. So entstehen phasenverschobene Signale an Q1 und Q2.

Die Oszillatorsignale steuern vier Analogschalter im 79HC4066, die zu zwei Umschaltern verbunden sind. Jeder geschlossene Schalter hat bei einer Betriebsspannung von 5 V einen On-Widerstand von ca. 30 Ohm, was einem idealen Schalter relativ nahe kommt. Die hohe Arbeitsgeschwindigkeit der HC-Serie ermöglicht den HF-Einsatz bis weit über 10 MHz.

Ein Empfänger mit dem IQ-Mischer besteht im einfachsten Fall nur aus einer Antennendrossel und zwei zusätzlichen Widerständen und Kondensatoren. Eine gute Software für den Empfänger ist das SDRadio von Alberto (http://digilander.libero.it/i2phd/sdradio/). Der Screenshot zeigt das Programm beim Empfang eines AM-Senders im 49-m-Band bei einer Oszillatorfrequenz von 5975 kHz. Rechts sieht man eine DRM-Station. Der Empfänger arbeitete mit der einfachen Schaltung ganz ohne zusätzliche Verstärkung an einer 10 m langen Drahtantenne.

Für die bequeme Abstimmung des programmierbaren Quarzoszillators wurde die ursprüngliche Software leicht angepasst. Die angezeigte Frequenz ist nun die durch vier geteilte Ausgangsfrequenz des Teilers. Außerdem führt eine neue Einstellung am Frequenz-Schieber automatisch zu einer Übertragung der Steuerdaten in das RAM des Clockbausteins. Die Bedienung ist damit ähnlich wie beim DDS-Generator.

Download Clock_iq.exe (Clock_iq.zip, 167KB, update 4.9.06)

Literatur: Klaus Raban, IQ-SDR-Minimalsystem für 40/80 m, Funkamateur 9/2006, S. 1040 ff
Siehe auch: Blueberry SDR, von Andre Adrian: http://home.arcor.de/andreadrian/sdr/