Ist ein einstellbarer Filter höherer Ordnung realisierbar ?

[Hans-werner M. (hanswerner)]

Eine Frage an die HF und Signalverarbeitungs-Experten.
Wie lässt sich ein Bandpass höherer Ordnung (4-6) mit einstellbarer 
Mittenfrequenz und einstellbarer Bandbreite realisieren ?
Die Dämpfung soll möglichst gleich bleiben.
Es geht nur um die Frage ob und wie so etwas technisch realisierbar 
wäre.
Habe keine konkrete Anwendung. Will nur was lernen.

1. Möglichkeit (HF-Bereich)
Heruntermischen und dann einen Festfrequenzfilter anwenden. Das löst das 
Problem mit der einstellbaren Mittenfrequenz; nicht die Frage der 
Bandbreite.
2. Möglichkeit (DSP)
Problem: Die Filterkoeffizienten müssen alle zuvor berechnet und 
gespeichert werden. Oder ständig neu berechnen und laden.
3. LC-Filter oder Sallen-Key-Filter
Problem: Mehrere Stufen müssen gleichzeitig verstellt werden. 
Mehrachsige Potentiometer oder Drehkondensatoren die alle synchron sein 
müssen.
4. Vier-Quadranten-Multiplizierer als einstellbarer Bandpass (Geht das 
?)
5. Switched-Capacitor-Filter verwenden. Bisher habe ich nur SC-Filter 
mit einstellbarer Mittenfrequenz gefunden. Unabhängig davon einstellbare 
Bandbreite war bisher Fehlanzeige.

[Ulrich (Gast)]

Das lässt sich machen. Einige der Möglichkeiten sind ja schon genannt. 
4.-6 ter Ordnung wären nur 2-3 LC Filter.

Im HF Bereich lassen sich Kapazitätsdioden nutzen, wenn keine sehr 
geringe Dämpfung gebraucht wird und ein eher kleiner Verstellbereich. 
Der Gleichlauf ist eine Frage des Abgleichs, und kann schwer werden. Bei 
nur 2-3 Kreisen geht es aber noch.

Das runter, oder auch hoch mischen geht auch. Hier kann man ggf. den 
Filter bei der ZF in der Bandbreite Variabel machen, z.B. per 
Digitalpoti (LF)  oder PIN-Diode (HF).

Im mehr NF Bereich gehen aktive Filter mit Digitalpoties oder als 
switched Capacitor - wobei ich heute eher Digitalpoties vorziehen würde. 
Für grobe Verstellungen müssen wohl auch noch ein paar Kondensatoren 
umgeschaltet werden. Dabei kann man natürlich auch die Bandbreite in 
Grenzen verstellen. Extreme Werte (hohe Güte) können aber Problematisch 
werden.  Beim Lockin-verstärker kenne ich so ähnliche Filter (4. 
Ordnung, Umschaltung über recht viele (ca. 50) CMOS Schalter - 
Digitalpoties gab es damals noch nicht) - recht aufwendig, aber es ging.

Beim DSP stellt sich die Frage was man danach mit dem Signal machen 
will. Man muss ggf. nicht wieder zurück ins analoge. Das neu berechnen 
der Filterkoeffizienten sollte nicht so schwierig sein - und so oft wird 
man den Filter eher nicht verstellen.

[Wolfgang H. (Gast)]

Hi, Hans-werner,

> Eine Frage an die HF und Signalverarbeitungs-Experten.
> Wie lässt sich ein Bandpass höherer Ordnung (4-6) mit einstellbarer
> Mittenfrequenz und einstellbarer Bandbreite realisieren ?
> Die Dämpfung soll möglichst gleich bleiben.
> Es geht nur um die Frage ob und wie so etwas technisch realisierbar
> wäre.

Angenommen, Du willst ein industrielles Produkt mit geringem Aufwand für 
Fertigung und Abgleich.
Dann nimm einen hoch auflösenden und sehr schnellen AD-Wandler.
Anschließend behandle dessen Datenstrom, äh, eher Daten-Sintflut, mit 
FPGAs und dezimiere, mische und filtere digital. Spezielle Bausteine 
dazu habe ich unterem bei TI gesehen.
Das Ergebnis mische wieder in den Zielbereich.

Ciao
Wolfgang Horn