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Forum: HF, Funk und Felder Was macht ein RF-Frontend bzw Basisband?


Autor: na (Gast)
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Hallo!
Ich bin dabei, mich in das Thema HF und Funkübertragung einzuarbeiten, 
stehe dabei aber noch ziemlich am Anfang. Speziell geht es gerade um 
Basisband und RF-Frontend, wie z.B. hier gezeigt ist:

http://www.eas.iis.fhg.de/publications/reports/200...

Kann mir jemand erklären, was genau das RF-Frontend (grauer Kasten in 
der Abbildung mit PLL usw.) macht bzw. weitere ausführlichere Quellen 
dazu geben? Geht es hier nur darum, das Basisbandsignal auf eine 
Trägerfrequenz zu prägen bzw. im Empfänger abzuziehen? Was genau tun die 
einzelnen Signalstrecken dabei?

Vielen Dank für Antworten.

Autor: Nils (Gast)
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Hallo na,

das sind sehr allgemeine Fragen, die Du stellst. Was ist Dein 
Wissensstand zur HF-Technik?
Sind Begriffe wie Superhet, Mischer, PLL bekannt?

Gruß
Nils

Autor: na (Gast)
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Hallo Nils,
ja, die Fragen sind sehr allgemein, ich weiß. Mein Kenntnisstand ist 
eben noch nicht sehr weit gediegen.
Die Begriffe sind mir vom hören her bekannt und ich hab eine ungefähre 
Vorstellung was sie machen (z.B. PLL zum Taktvervielfachen)...aber mehr 
auch nicht.
Es geht mir erst einmal darum, die größeren Zusammenhänge einer 
RF-Signalstrecke zu erfassen, warum welches Teil gerade dort welche 
Aufgabe hat usw. . Die mathematischen Grundlagen sind mehr oder weniger 
rudimentär noch vorhanden.
Ist das evtl. die falsche Herangehensweise?

Autor: Nils (Gast)
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Hallo na,

>> Die Begriffe sind mir vom hören her bekannt ...

Ok. Wenn Du ein moduliertes HF-Signal hast, benutzt Du im einfachsten 
Fall einen 'Geradeaus-Empfänger'. Der besteht aus einem Schwingkreis und 
einem HF-Verstärker. Das ist dann Dein simples 'Frontend'. Danach 
erledigst Du die Demodulation.
Nun ist die Bandreite eines Schwingkreises (bei konstanter Güte) 
frequenzabhängig. Daher ist der Geradeaus-Empfänger kein wirklich gutes 
Konzept.
Man zählt nun Soll- und Haben der Elektrotechnik zusammen:
1) Konstante Bandbreite und hohe Verstärkung kann ich bei relativ 
niedrigen Frequenzen haben
2) Indem ich zwei Frequenzen multipliziere kriege ich Summe und 
Differenz dieser gemischten Frequenzen
Punkt 2) ist die Mischung von Empfangsfrequenz mit Oszillatorfrequenz
Punkt 1) der Zwischenfrequenzvertärker
Mache Dich am besten mit diessen Grundprinzipien vertraut, 
Einstiegspunkt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Superhet

Übrigens:
> PLL zum Taktvervielfachen
... nur sehr ungefähr. Die PLL sorgt für die Synchronisation eines 
Oszillators auf eine bestimmte Frequenz (via Phasenvergleich) und dient 
in der HF-Technik somit zu Frequenzstabilisierung von Oszillatoren.

Zu Deinen Fragen:

Als 'Frontend' bezeichnet man in der HF-Technik i.d. Regel den Teil, der 
aus HF-Selektion und -Verstärkung, sowie Mischung im ZF-1-Zweig (erste 
Zwischenfrequenz) besteht. Manche nehmen die Frequenzerzeugung (also 
Analoger Oszillator mit PLL oder DDS oder Kombination von beidem) in die 
Bezeichnung 'Frontend' mit rein.

In der von Dir zitierten Publikation wird das 'Frontend' noch weiter 
gefasst: Hier ist es der gesamte Teil von der Antenne bis zum Basisband.
Die Funktionsgruppen sind:
HF-Verstärkung und PLL-Oszillator mit Mischung (1.ZF)
Mischung ins Basisband (-> Quadratur-Verfahren)

Mit Letzterem hat es Folgendes auf sich:
Bei der Mischung ins Basisband wird der HF-Träger auf eine 
Zwischenfrequenz von 0 Hz abgebildet. Das Basisband ist dann der 
Modulationsinhalt selbst. Dazu wird das Eingangssignal mit zwei 
phasenverschobenen Trägern gemischt (0 und 90 Grad). Die 
Oszillatorfrequenz entspricht dabei der Trägerfrequenz des 
Eingangssignals. Durch die phasenverschobenen Signale im Basisband kann 
nun eine ZF-Aufbereitung erfolgen, insbesondere eine Trennung der durch 
die Mischung überlagerten Seitenbänder und eine anschließende 
Demodulation:
- Analog, z.B. durch Phasenschieber (Allpass-Filter)
- Digital durch DSP (Stichworte 'Hilbert-Transformation', 
'Fourier-Transformation')

Mit einer Suche nach 'SDR' (Software Defined Radio) findest Du 
umfangreiche Quellen zu diesem Thema.

Eine fundierte Einführung mit dem nötigen mathematischen Hintergrund ist 
z.B.:
Ohm, Lüke, Signalübertragung, Springer, 2007

Ich hoffe, meine 'Geschreibsel' ist einigermaßen nachvollziehbar für 
Dich.

Gruß
Nils

Autor: Nils (Gast)
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Achja, Nachtrag - gerade eingefallen: Ein sehr 'witziges' und sehr 
praxisbeogenes Buch, dass einige Aspkete der Basisband-Technik 
behandelt, ist:
Michael Arnoldt, Geradeaus- und Direktmischempfänger, Elektor-Verlag, 
1997

.. sollte man gar nicht meinen, aufgrund des Titels ...

Nils

Autor: na (Gast)
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He vielen Dank Nils. Nun habe ich einen guten Einstiegspunkt glaube ich.

Habe die Aufgabe, eine Testumgebung für ein RF-Frontend zu schaffen. 
Bisher habe ich noch nichts groß Richtung RF unternommen, daher erstmal 
langsam rantasten.

Bin leider gerade nicht in Deutschland, daher ist es schwierig, an 
deutschsprachig Gedrucktes zu kommen. Danke aber für die Tipps.

Autor: Nils (Gast)
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Hallo na,

> Habe die Aufgabe, eine Testumgebung für ein RF-Frontend zu schaffen.

Naja, ich weiß ja nicht, ob es eher rechnergestützte, bzw. DSP-basierte 
Auswertungen sein sollen.
Dann ist 'SDR' das richtige Stichwort. Zu diesen sehr mathematischen 
Auswertungen habe ich auch beim 'googeln' unter dem Bergriff 'bandpass 
sampling' einiges gefunden - dabei geht es um Unterabtastung von 
RF-Signalen bei vorheriger Filterung - z.Zt. beonders interessant im 
GSM-Bereich.

Bei 'harten' RF-Anwendungen geht es eher ans Eingemachte. Für diese 
Zwecke gibt das Jahrbuch
'The Arrl Handbook for Radio Communications 2007, ISBN 
978-0-87259-976-5' einen guten Überblick.
Ist eigentlich für Funkamateure gedacht - bietet aber einen guten Mix 
aus Grundlagen und Praxis - ist zudem international erhältlich.

Ok, viel Erfolg bei der Einarbeitung,

Gruß
Nils

P.S.: Wenn es eher um DSP-Auswertung geht, auch für Dich dieser Link:
Beitrag "Kleiner Tip - Link DSP Book"

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