Mal den Frage: Wenn ich ein Signal bei einer Frequenz von ein paar MHz habe, und das jeweils mische mit einem anderen Signal gleicher Frequenz, und einer 90 Grad phasenverschobenen Version des anderen Signals, dann bekomme ich ja die Amplitude der I- und Q-Anteile des Ursprungssignals. Wenn ich nun die Amplitude des Ursprungssignals wissen moechte (unabhaengig von der Phase), muss ich diese beiden Anteile quadrieren und addieren, bekomme das Betragsquadrat. Wie macht man sowas mit analoger Elektronik?
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Braldi schrieb: > vl so: > Beitrag "Betrag bilden mit OpAmp" ? Und was hat der verlinkte Thread mit der gesuchten Vektorrechnung zu tun?
Das ist der Betrag - ich will aber die quadrierte Amplitude. Also: nichts, direkt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Analogmultiplizierer genauer hier http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Analog_multiplier_diagram.svg logarithmieren -> vedoppeln -> radizieren == x^2
Danke schonmal - gibt es ein IC der sowas macht ? Es gibt ja log. Detektoren, Addieren ist auch kein Problem...aber dann muss ich noch zurück
im Allgemeinen umgeht man diesen Aufwand. Du erzeugst deine 2. Frequenz, die Referenzfrequenz über eine VCO-PLL mit Quadraturausgang. Dann multiplizierst du den I/Q Anteil und tiefpassfilterst den Q Anteil und fütterst damit den VCO deiner PLL. Damit hast du zwei Probleme erschlagen: 1.) deine Referenzfrequenz wird der Eingangsferquenz folgen können, sowohl in Frequenz wie in der Phasenlage 2.) die Phasenlage der Referenzfrequenz folgt exakt der Eingangsfrequenz um 90 Grad versetzt. 3.) durch 1.) und 2.) wird der I-Anteil beim Mischen immer den korrekten Betrag der Amplitude darstellen (nach Tiefpassfilterung) Ergo: mit dieser Methode (Costas Loop zB.) brauchst du keine Analogquadrierungen/radizierer mehr sondern der Betrag/Magnitude ist direkt ablesbar. Gruß hagen
Hallo Hagen, das ist sehr interessant, danke! Wie sieht es aber aus wenn im Signal noch andere Frequenzen vorkommen? Kann ich dann den VCO sozusagen auf eine der Frequenzen locken? Also den Frequenzbereich des VCO einschraenken auf einen erlaubten Bereich? Baut man sowas diskret auf oder mit z. B. einem AD607 ? Und was ist die Bandbreite von so einem loop? Vielen Dank nochmal!
Braldi schrieb: > Wie sieht es aber aus wenn im Signal noch andere Frequenzen vorkommen? > Kann ich dann den VCO sozusagen auf eine der Frequenzen locken? Also den > Frequenzbereich des VCO einschraenken auf einen erlaubten Bereich? Ja das kannst du natürlich. Jede VCO hat einen Regelbereich und dieser wird vom Entwickler nach Bedürfnis der Anwendung festgelegt. Das kann bis dahin führen das man nur mit einer festen Referenzfrequenz arbeitet und nur die Phasenlage +-90 Grad nachregelt. Im Grunde hast du dann eine DFT durchgeführt für nur diese Referenzfrequenz. Der VCO der PLL regelt also nur noch die Phasenlage aus so das sie auf 0 bzw. 90 Grad zur empfangenen Frequenz liegt. Wird nun das empfangene Signal mit der I-Frequenz der Quadratur-PLL gemischt dann hast du nach Tiefpassfilterung exakt die Magnitude, eg. Amplitude/Energie der gesuchten Frequenz als DC Signal. Das was als Q-Anteil am VCO der PLL anliegt ist nichts anderes als der Imaginäre Teil bei der DFT. Der I-Anteil wäre der Realanteil der DFT verschoben auf 0 Grad Phasenlage, also der Wert wenn der imaginäre Part der DFT gleich 0 ist. >Und was ist die Bandbreite von so einem loop? Die die man konstruktiv vorgesehen hat, ist also eine Frage der jeweiligen Anwendung. Das hängt vom Fangbereich, der Regelgeschwindigkeit und gesuchten Genauigkeit der PLL ab. Normalerweise erzeugt ein Sender mit einem zB. 10MHz Quartz mit einer gebenen Toleranz seine Sendesignale. Auf Empfängerseite der gleiche Quartz und die sich maximal ergebenden Toleranzen dieser beiden Frequenzen bestimmen den Fangbereich der PLL auf Empfängerseite. Somit kann man nur auf diese 10MHz+-x rechnen. Oder man möchte einen größeren Fangbereich der eventuell einstellbar ist und hat damit einen durchstimmbaren Funkempfänger etc.pp. gebaut. >Baut man sowas diskret auf oder mit z. B. einem AD607 ? Keine Ahnung, kenne das Teil nicht. Aber nach Überfliegen des Datenblattes denke ich schon das man damit was anfangen kann in deiner Richtung. Die Frage ist aber was ist deine anvisierte Richtung konkret ? Das geht nämlich aus deinen Fragen nicht eindeutig hervor, sie sind eher allgemeiner Natur. Die IQ-Demodulation kann man diskret, teildiskret wie mit dem AD607 bis hin zu digital direkt mit dem per ADC digitilisiertem Basisband per Software durchführen. Mit all diesen Wegen kann man eine LockIn IQ-Demodulation auf fester Frequenz, per PLLs, Costa Loops etcpp. synchron und asynchron durchführen. Letzendlich steht dahinter immer die gleiche Mathematik die der DFT. Gruß hagen
Braldi schrieb: > Wie sieht es aber aus wenn im Signal noch andere Frequenzen vorkommen? Das hängt von den enthaltenen "Stör-Frequenzen" ab. Angenommen du suchst ein reines Sinussignal und als Störung hat du ein nicht teilerfremdes Rechtecksignal. Eine der sinusförmigen Oberwellen dieses Rechtecksignales ist also gleich der gesuchten Frequenz. Dann hast du als Magnitude der IQ Demodulation die Amplitude des gesuchten Sinuses plus dem Anteil der Oberwellen des Rechtecksignales das stört. Oder das Störsignal ist teilerfremd periodisch dann hast du Schwebungen auf dem IQ-demodulierten DC-Signal die der Differenzfrequenz entspricht aus gesuchter Frequenz und Störfrequenz. Das ist manchmal sogar erwünscht und wird beim Runtermischen in der HF Technik benutzt die sogenannte Zwischenfrequenz (ZF) entsteht. Gruß hagen
Super, Hagen, danke fuer die ausfuehrliche Antwort! Ja, im Grunde will ich eine DFT bei einer genau bekannten Frequenz machen. Das ganze dient dazu, ein Fehlersignal abzuleiten, das der Amplitude des Signals bei dieser Frequenz entspricht. Es wird dann auf diese Amplitude gelockt, ohne weiter ins Detail zu gehen. Wie man vermutlich merkt, habe ich nicht wirklich eine Ausbildung in E-Technik, sondern bin ein unbedarfter Physiker. Die Loesung im Moment sieht so aus, dass heruntergemischt wird auf 455 kHz und dann gefiltert per Keramikfilter und dann detektiert (per AD 8307) - Superhet. Funktioniert, aber: Der Filter limitiert die Bandbreite des Locks auf ein paar kHz, ich haette es gerne schneller. Das mit einem ADC + DSP (vl mit Goertzel?) zu loesen wuerde mich auch reizen, aber dafuer braeuchte ich sicher noch laenger, mangels Erfahrung. Der Grund dass ich so allgemein frage, ist das es mich interessiert, ich aber nicht den Hintergrund habe. Costas loop hatte ich noch die gehoert, ist aber das was ich suche! Was waere denn ein geeigneter Quadratur-VCO ? Ich kenne nur die Dinger von Mini Circuits, aber die scheinen nur einen Ausgang zu haben. Im Grunde soll die Frequenz ja fix sein, und nur die Phase steuerbar. Geht sowas mit einem Quarz? Falls man einen bei der genauen Frequenz auftreiben kann. Der AD 607 scheint mindestens eine IF von 400 kHz zu wollen (ist AC gekoppelt). Ich wuerde aber ja auf DC locken wollen. Das scheint sich auszuschliessen. Zu den Stoerfrequenzen: Das sind weitere Sinussignale ein paar MHz entfernt. Also nichts was auf dieser Frequenz Komponenten hat. Na ja, ich les mich da mal weiter ein. Man sollte hier im Forum ein Bier ausgeben koennen!
Eine DFT bei einer bekannten Frequenz macht keinen Sinn. Du willst Seitenbaender messen ? Nochmals. Du moechtest einen AFC, der auf einen Resonator lockt? Der Resonator kann sich veraendern, Der VCO muss drauf kleben bleiben ? Oder was soll das Ganze? Bitte das Setup und den Zweck beschreiben. Wir haben auch Physiker hier und raffen as Problem dann schon.
Ich glaube sofort dass hier genug Leute sind die das verstehen, ich wollte das nur so einfach wie moeglich halten. Ich sehe aber ein dass man dann nicht mehr versteht was ich brauche. Also: Wir haben einen optischen Resonator in den wir einen Laser koppeln. Die Frequenz dieses Lasers soll so stabilisiert werden, dass er resonant ist. Die Detektion erfolgt durch optisches Heterodyning, dazu wird der Laserstrahl aufgeteilt, und der Teil der durch den Resonator geht wird um 10 MHz verschoben, der andere Teil 'am Resonator vorbei' ist der lokale Oszillator. Der Carrier ist also bei 10 MHz. Zum locken werden jetzt mit einem EOM Seitenbaender bei +/- 3 Mhz aufmoduliert. Also haben wir einen Traeger bei 10 Mhz, und Seitenbaender bei +/- 3 MHz. Das Teil wird durch den Resonator geschickt. Wenn der Laser nicht resonant ist, ist die Amplitude der Seitenbaender unterschiedlich, die Phase der Seitenbaender wird auch durch den opt. Resonator veraendert. Im Grunde will ich sowas wie Pound-Drever-Hall in Transmission. Eine Version des Locks: Die opt. Phase von LO und Probe wird stabilisiert, die Amplitude des Seitenbandes bekomme ich dann durch heruntermischen bei der bekannten Frequenz/Homodyne. Stabilisiere ich diese Amplitude auf den richtigen Wert, bin ich resonant. Nachteil: Man braucht zwei verschachtelte Locks, die in nicht trivialer Weise instabile Punkte haben. Absolutwert des Seitenbands ist der Lockpunkt. Auch nicht besonders schnell (kHz). Zweite Version: Beide Seitenbaender werden per Heterodyne detektiert, die Differenz gibt das Fehlersignal. Keine Phaseninformation noetig und robust. Also auch kein opt. Phasenlock. Aber langsam wg. des Filters (paar kHz). Daher also der Versuch das anders zu machen, so wie oben gefragt. Anstelle von Heterodyne Homodyne. In meinen Augen hoert es sich gut an, den opt. Phasenlock durch einen elektronischen zu ersetzen. Was ich also will: Von meinen Seitenbaendern bekannter und fester Frequenz aber beliebiger Phase die Amplitude so schnell und praezise wie moeglich messen.
Doch. Auf alle Faelle. Entschuldige die Verzoegerung. Wie schon vermutet ist eine DFT fuer die feste Frequenz quatsch. Denn du willst die Seitenbaender messen. Das macht man per Synchrongleichrichtung. Lass einen Synchrongleichrichter bei 10MHz laufen. Diesen Synchrongleichrichter, zB einen Mixer, oder einen MC1496 treibst du mit diesen 10 MHz um 90 Grad phasen verschoben gegenueber der Referenz. ZB per Allpass verzoegert. Je nach Ungleichgewicht der Seitenbaender erhaeltst du eine Negative oder Positive Gleichspannung. Diese gibst per Integrator auf das Stellglied. Die Regelbandbreite kann sicher in den kHz sein. Ich denke, dass das Hauptproblem mechanische Vibrationen sein werden. Ich waer sonst auch per PN erreichbar.
Danke, T. roll, aber: die Phase des 10 MHz Carriers ist unbekannt und veränderlich, da durch den optischen Resonator verschoben, in Abhängigkeit von der Verstimmung. Um ein zum Carrier 90° phasen-verschobenes Signal zu bekommen, muss ich immer noch einen Phasenlock haben. Außerdem werden die Phasen der Seitenbänder auch noch durch den opt. Resonator verschoben (verschieden i.A.), es sind also nicht nur aufmodulierte Seitenbänder.
Aber die phase des 3 MHz ist fest. Die frequenz wird durch das EOM vorgegeben. 3 MHz haben eine Wellenlaenge von 100m, wo soll da die Phase hin? Die 90Grad sind nicht so kritisch. Damit gibt man das Ungleichgewicht vor. Einen Phasenfehler quasi. Die Frequenz ist ja fest, daher ist ein Allpass genuegend.
Wenn es nur der EOM wäre, ja. Aber dann kommt noch der optische Resonator und verschiebt die Phase in Abhängigkeit von der Frequenz: gar nicht für exakte Resonanz, sonst eben entsprechend eines harmonischen Oszillators. Im Allgemeinen also verschiedenen für alle Komponenten.
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