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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Bandpass für 5,7 MHz Signal


Autor: Michael (Gast)
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Hi @ all

Ich muss ein Signal mit einem DSP auswerten. Zuerst muss das Signal
digitalisiert werden. Anschließend muss ein Bandpass über das Signal
gelegt werden. Der Bandpass ist ein IIR-Filter 30. Ordnung.

Die Frequenz, die aus dem Signal gefiltert werden soll beträgt ca.
5,7MHz.

Nun zu meiner Frage:

Wie groß muss die Abtastrate sein, damit ich aus dem Signal, die 5,7MHz
herrausfiltern kann?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Also nach Nyquist sollte die Abtastung mindestens die doppelte Frequenz
also 11,4 MHz sein, sonst geht nichts. Es sei denn, Unterabtastung sei
zugelassen, wenn sicher ist, dass störende Frequenzen unterhalb 5,7 MHz
nicht vorkommen. Wenn das Filter 30.Ordnung einen Sinn haben soll, muß
die Abtastung vermutlich wesentlich häufiger als das Minimum erfolgen.

Wie schnell ist denn der DSP, der das erledigen soll?

Autor: Michael (Gast)
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Das Problem ist halt das es keinen DSP gibt der dies schafft. 150MHz
Abtastrate ist für die meisten zu schnell. Wenn der Filter 100
Multiplikationen benötigt, dann sind das 15GMACs. Und da steigt jeder
DSP aus. Selbst die TigerSharks für 250Euro. Kennt jemand bessere DSP,
die es schaffen könnten.?

Autor: smay4finger. (Gast)
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FPGAs? Warum muß das ganze eigentlich digital geschehen?

mfg, Stefan.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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ja ich würde sowas auch zumindest analog vorfiltern. Für 5,74MHz gibts
Keramikfilter für den Stereo-Fernsehton, vielleicht passt das.
Dann kann das mit Unterabtastung auf niedrigerer Frequenzebene digital
weiterbearbeitet werden.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Oder mit I/Q-Signal ( 0Grad/90Grad-Oszillator und zwei identische
Mischer )auf Niederfrequenz heruntermischen, wenn auch
Phaseninformationen erhalten bleiben sollen

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Wie breit ist dein Bandpass? Warum brauchst du 150 MHz Abtastrate wenn
du ein Signal das um 5.7 MHz liegt herausfiltern willst?

Autor: Michael (Gast)
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Das ganze ist momentan analog aufgebaut. Der Filter muss per Software
verändert werden können. Deshalb muss der Filter dynamisch sein.

Zum Thema FPGA:
Ich arbeite schon seit langem mit FPGAs. Die FPGAs, die speziell für
DSP sachen ausgelegt sind, also der Virtex 4SX, ist auch nicht gerade
billig. Zudem sind diese Bausteine auch immer schwer zu besorgen.
Benutzt den Wizard um einen Filter zu erstellen, dann kann der Wizard
nur FIR-Filter erzeugen, bei dehnen Dämpfung zu schwach ist.

Ich habe mit Matlab einen Filter erzeugt (IIR-Bandpass 30. Ordnung) Mit
Hilfe der Matlab-Toolbox kann man einen VHDL-Code erzeugen lassen.
Diesen muss man dann wieder in ISE einbinden, das ganze copalieren und
dann mal sehen wie schnell das ganze ist. (Bis jetzt hatte ich aber
noch keine Zeit für die Realisierung)

@Christop Kessler

Deine Lösung hört sich sehr interressant an. Nur leider ist sie ein
benig kurz beschrieben und ich kann mir darunter nicht so genau was
vorstellen. Vielleicht kannst Du Deine Idee etwas genauer beschreiben.
Macht die Bauteiltolleranz nicht Probleme?

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Solange du nicht konkrete Informationen rausrückst (Bandbreite des zu
verarbeitenden Signals, Bandbreite des Filters, Bereich in dem das
Filter "verändert" werden soll) kann man überhaupt nichts
beschreiben.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Für Kurzwellenempfänger wird in den letzten Jahren das "software
defined radio" SDR propagiert. Ein Oszillator, zum Beispiel ein DDS,
liefert Sinus und Cosinus, damit wird das interessierende Band ins
"Basisband", also auf Niederfrequenz heruntergemischt. Dort kann es
eine DSP-Software die mit der Soundkarte als (Zweikanal) -
Digitalisierer arbeitet weiterverarbeiten. Die beiden Kanäle heißen
"I" wie "in Phase" und "Q" wie "Quadratur", daher "I/Q".

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Autor: Icon (Gast)
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Aufjedenfall du muss runtermischen Mischer gibt es ja wie Sand am Meer

Autor: Michael (Gast)
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Aber durch das runtermischen verliere ich doch sicherölich
Signalinformationen

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Entweder gibst du endlich mal mehr Informationen raus, oder der Thread
muss wegen Sinnlosigkeit geschlossen werden.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Durch das Runtermischen gehen die Informationen verloren, die man nicht
braucht, nämlich die weit genug weg von der Mittenfrequenz. Wenn man
vorher einen Bandpass brauchte, kann man im Basisband einen Tiefpass
benutzen um Außer-Band-Signale zu unterdrücken.
Aber wie Andreas schon sagte, ohne genauere Daten ist das alles etwas
schwer zu beurteilen. Wieviele kHz oder MHz soll der Bandpass
durchlassen?

Autor: Michael (Gast)
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Die 3db Eckfrequenzen sind 5.52MHZ und 5,92MHz. also ist die Bandbreite
ca. 400k Hz

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Dann fällt die Bearbeitung mit der Soundkarte schon mal aus. Im letzten
"Funkamateur" ist eine einfache SDR-Schaltung, mit einem
Quarzoszillator auf der vierfachen Mittenfrequenz, das wären hier 22,8
MHz, und einem 74AC74 als Frequenzteiler mit
"sin/cos"-Rechteckausgängen. Die Mischer sind zwei Analogschalter von
Maxim. Das ganze soll als Bausatz angeboten werden. Damit müßte der
anschließende DSP zwei 200 kHz breite Signale bearbeiten, denn durch
die Mischung mit der Mittenfrequenz wird das Band auf die halbe Breite
zusammengemischt, das sind quasi positiv und negativ 200 kHz. Der DSP
muß das wieder über die Phasenbeziehungen auseinanderdividieren.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Erst mal würde ich mir Gedanken darüber machen was überhaupt wie stark
gedämpft werden muss bzw. nicht gedämpft werden darf. Wenn du auf einen
IIR-Filter 30ter Ordnung kommst musst du ja extreme Forderungen an
Dämpfung und Steilheit stellen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Das hier gibts als Bausatz zu kaufen, es müßte natürlich einen
22,8MHz-Oszillator bekommen, und die beiden Operationsverstärker durch
schnellere Typen ( AD812 o.ä.?) ersetzt werden. Die 22nF-Kondensatorern
und eventuell die 100pF passend verkleinert und ein DSP mit zwei
AD-Wandlern mit mehr als 400 kSamples/sec dahinter. Die ganze
Bauanleitung steht im aktuellen Heft Seite 1040-1041.

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