Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gauss oder B-Spline Filter in Hardware


von Peter (Gast)


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Hallo,

Ich habe ein analoges Signal x(t) welches ich gerne in Hardware mit 
einem B-Spline Filter(*) bestimmter Ordnung filtern würde.

Weiss jemand ob man so einen Filter überhaupt in der Praxis bauen kann? 
Ich mein, Tief-/Bandpässe & Co baut man in der Praxis über Butterworth, 
Cauer & Co. Aber wie könnte man das für B-Splines realisieren?

Oder auch Gauss?

LG
Peter

(*): Ein B-Spline der Ordnung N ist definiert als die N-fach wiederholte 
Faltung der Rechtecksfunktion, das heisst, ist in der Praxis nichtmal 
kausal.

von Lucky L. (rantanplan)


Angehängte Dateien:

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B-SPLINE SIGNAL PROCESSING: PART I

B-SPLINE SIGNAL PROCESSING: PART II
http://users.fmrib.ox.ac.uk/~jesper/papers/future_readgroups/unser9302.pdf

Sind zwei interessante papers die es sich zu googlen lohnt.
Ich hatte bis jetzt noch nichts von B-Splines gehört. Aber wenn ich mir 
die papers so anschaue, denke ich das eine Hardware realisation auf 
jedenfall mit einem FPGA möglich sein sollte.

bg

von Purzel H. (hacky)


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Was soll so ein B-Spline-Filter bringen ? Stetige Ableitungen ? Eine 
Interpolation in die Zukunft ist nicht moeglich, da die Zukunft nicht 
bekannt ist. Allenfalls eine Extrapolation.

von Peter (Gast)


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Hallo,

Danke für eure Antworten!

Lucky: Auf diese Papers beziehe ich mich eigentlich - zumindest 
indirekt. Klar, wenn mein Signal erstmal digitalisiert ist kann ich so 
einen Filter sicher implementieren - ob in einem FPGA oder in einem DSP.

Ich meine aber, ob es nicht möglich ist direkt ein Analogsignal in 
Hardware zu filtern (und erst danach samplen). Als Analogsignal denke 
ich dabei an ein sehr breitbandiges Signal wie z.B. ein UWB Signal 
welches sich mit herkömmlichen ADCs gar nicht so einfach samplen lassen 
würde.

Mein Lösungsansatz hätte ja gelautet: B-Spline Ordnung 1 ist ein 
(ideales) Rechteck und B-Spline Ordnung N ist ein (N+1)-fach gefaltetes 
(ideales) Rechteck. Wenn man das Rechteckfilter irgendwie approximieren 
könnte, könnte man das Eingangssignal einfach (N+1)-mal durchfiltern.

-> Kann man ein Rechteckfilter (natürlich approximiert) leicht in 
Hardware bauen?

Oktal Oschi: Es geht um eine neue, innovative Samplingmethode die bisher 
nur theoretisch beschrieben ist. Das Prinzip ist vereinfacht: Ein UWB 
Signal wird durch ein B-Spline der Ordnung N gefiltert, danach niedrig 
(<<Nyquistrate) abgetastet und durch einen komplexen, digitalen 
Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert.

Ich habe das in MATLAB nachgebaut und es funktioniert zu einem gewissen 
Grad theoretisch. Allerdings kann ich mir nicht vorstellen wie man das 
Filtern mit dem B-Spline in der Praxis (analog!) realisieren soll!

Und selbst wenn man das schaffen würde hat man trotzdem noch mit 
mindestens einem Problem zu kämpfen: Angenommen das UWB Signal welches 
ich samplen will hat eine Nyquistrate von 10Ghz und mit der 
beschriebenen Methode kann ich es mit 100kHz samplen. Für einen 
praktischen ADC darf das Eingangssignal dennoch keine wesentlich höheren 
Signalkomponenten als 100kHz besitzen, da der ADC einen impliziten 
Tiefpaßcharacter hat. Da ein B-Spline allerdings (theoretisch) eine 
unendliche Bandbreite hat, hat es das gefilterte Signal ebenfalls und 
Aliasing wäre die Folge.

LG
Pete

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