Forum: HF, Funk und Felder Verständnisfrage zu IQ-Daten bei AD-Umsetzung


von tacheles13 (Gast)


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Hi, würdet Ihr mit bitte bei folgendem Verständnisproblem weiterhelfen?

Szenario 1:
Ein (einfacher) AD-Umseter tastet ein Signal mit 32 MHz ab. Gemäß 
Shannon/Nyquist kann ich damit eine maximale Bandbreite von 16 MHz 
darstellen, ansonsten kommt es im Spektrum zu Aliasing.

-> Prinzipiell richtig, wenn ich jetzt mal nur an das Amplitudenspektrum 
denke, oder?


Szenario 2:
Ein AD-Umsetzer (wieder 32 MHz) liefert je Abtastung ein I/Q-Datenpaar. 
Damit wird dann wieder das Spektrum berechnet.

-> Das wäre, was man allgemein als "komplexe Auswertung" der Abtastwerte 
bezeichnet, richtig?
-> Wie kann es überhaupt sein, dass der ADU I/Q-Werte gewinnt? Der 
tastet doch einfach nur die Amplitude ab und lässt einen Timer 
mitlaufen, um das später wieder richtig zuzuordnen, oder nicht? Bzw. wie 
ist es überhaupt möglich aus einem einzelnen Abtastwert ein I/Q-Paar zu 
machen? Mir ist zwar klar, dass jedes Signal in einen Inphase- und 
Quadrature-Teil zerlegt werden kann, aber was bringt das wenn ich ein 
Signal messe, das viele verschiedene Frequenzen mit jeweils eigenen 
Phasen hat? :-[
-> Wieso kann man nun auch eine größere Bandbreite als nur 16 MHz 
darstellen?
-> Hat das Phasenspektrum etwas damit zu tun? Was?

Mit der Erklärung, dass 32MHz-I/Q-Abtastung sozusagen 64 MHz entspricht, 
komme ich leider nicht zurecht. Das ist wohl auch nur eine 
"Not-Erklärung", oder? Denn die Fourier-Transformation benötigt ja 
zunächst mal nur Amplitudenwerte, die zeitlich sortiert sind bzw. in der 
Reihenfolge auftauchen wie sie abgetastet wurden.

Vielen Dank vorab!

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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tacheles13 schrieb:
> Wie kann es überhaupt sein, dass der ADU I/Q-Werte gewinnt? Der
> tastet doch einfach nur die Amplitude ab und lässt einen Timer
> mitlaufen, um das später wieder richtig zuzuordnen, oder nicht?

Tut er eh nicht. Es sind zwei ADC, mit je einem Mischer davor, dein 
Signal wird mit einem Sinus und einem um 90° verschobenen Sinus gemischt 
und erst dann (zweimal) abgetastet. Die doppelte Abtastung hat zur Folge 
dass du entweder die maximale Frequenz nach oben schiebst, oder mit der 
halben abtastrate auskommst, je nachdem was du brauchst.

: Bearbeitet durch User
von B e r n d W. (smiley46)


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Hallo Tacheles13

Du kannst mit 2 AD-Wandlern mit der doppelten Rate abtasten, wobei der 
zweite um 90° phasenverschoben arbeitet oder mit einem AD-Wandler und 
der vierfachen Abtastrate. Dann ergibt (Wert1-Wert3) -> i und 
(Wert2-Wert4) -> q. Wenn Du Dir die 4 Werte auf den Einheitskreis 
verteilt vorstellst, wird das klar.

Der AD-Wandler ist der Mischer.

von Ulrich H. (lurchi)


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Die I/Q Daten brauchen in der Regel 2 ADCs und die Bereitstellung des 
I/Q Signals, etwa durch 2 Mischer.

Die I/Q Daten kann man als Komplexe Werte betrachten und dann ein 
Complexe FFT machen. Das Erbenis sind dann Frequenzen von -16 MHz bis + 
16 MHz. Diese Frequenz ist als Offset zur Mischerfrequenz zu sehen.

Der Vorschlag von BerndW macht die Misching sozusagen in Software. 
Damitkommt man dann nicht 32 MHz Abtastrate aber nur auf 8 MHz 
Mischfrequenz und einen Bereich +-8 MHz für FFT, also im Endergebnis auf 
die 0 - 16 MHz die man auch mit der reellen FFT aus den Daten bekommen 
hätte.

von tacheles13 (Gast)


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Hallo und vielen Dank für Eure Antworten.
Tut mir leid, dass ich mich erst jetzt wieder zurückmelde.

Wenn ich Euch soweit richtig verstanden habe, wird das Signal zeitgleich 
von von zwei ADCs abgetastet. Diese arbeiten jedoch phasenverschoben 
(sin & cos), was dazu führt, dass der eine Signalanteil gerade und der 
andere ungerade ist. Dies führt zu einem reellen (Cos-) und einem 
imaginären (Sin-) Spektrum = Komplexe Auswertung.

Habe mal noch folgende Seite zum Verständnis gefunden:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ma/1/mc/ma_12/ma_12_01/ma_12_01_03.vlu/Page/vsc/de/ma/1/mc/ma_12/ma_12_01/ma_12_01_07.vscml.html

Das geht doch in die Richtung, oder?

von B e r n d W. (smiley46)


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Mit Fourier-Transformation hat das nichts zu tun. Es muss einen zweiten 
Vorgang geben, welcher nochmals einen Teil der Signale um 90° dreht. 
Damit ist das eine Seitenband um 180° gedreht, das andere nicht. Werden 
jetzt beide Signale subtrahiert, bleibt ein Seitenband übrig, bei einer 
Addition das andere.

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