Hallo,
die angehängt Schaltung scheint ja eine der bekannten und einfachen
Sprachinverter Schaltungen zu sein.Leider verstehe ich nicht wo in der
Schaltung eine Modulation um einen Träger stattfindet.
IC3A und B sind ein Verstärker und Invertierer, danach geht das Signal
auf IC2A der als Differenzverstärker arbeitet. Über den Analogschalter
kann die Phasenlage des Differenzsignals umgeschaltet werden. Danach
folgt ein Tiefpass mit R14 und C8 und ein über einen Tief- und einen
Hochpass angesteuerter Impedanzwandler.
Wo findet hier die Modulation um ein Träger statt?
Der Träger kommt von Pin 4 des Connector links und schaltet das
Audiosignal wechselnd auf invertiert. Das ist wie die Multiplikation mit
einem Rechteck der zwischen -1 und 1 wechselt.
Liegt der Träger z.B. bei 4000 Hz dann wird das Band 300-3000 Hz auf
1000-3700 Hz spiegelverkehrt umgesetzt. Das ist die Invertierung.
Zusätzlich entstehen 4300-7000 Hz die weggefiltert werden.
Ja, Umschalter Y und Z bilden einen Polwendeschalter, oder
Kreuzschalter, auch ein Dioden-Ringmischer macht nichts anderes.
Umschalter X kann nur das Signal abschalten. Wenn man X1 noch beschalten
würde, könnte man zwischen normal und invertiert umschalten.
Der Oszillator ist im Bild nicht gezeigt, er schaltet Y und Z
gleichzeitig um.
Bernhard schrieb:> Der Träger kommt von Pin 4 des Connector
So ist es. Wozu der Steuereingang Pin 3 da ist, ist mir ein Rätsel.
(Muting? Ohne auf Masse zu schalten?)
Unsinn ist allerdings der Filter. Er sollte möglichst steilflankig bei
ca. 4 kHz liegen, tut er aber nicht. Es ist ein 3-poliger SK-Tiefpass
mit einer Grenzfrequenz von ca. 1400 Hz und einer Charakteristik, die
annähernd Butterworth entspricht. Real und ideal 3-polig im Anhang. Noch
idealer wäre ein noch viel steilerer Filter.
Danke an alle, mit bisschen Denkanregung (der Differenzverstärker als
Modulator) und Neuanordnung der Bauteile (Sallen-Key-Tiefpass) macht das
Teil plötzlich Sinn...
@Eins der drei ???: Was wäre deine alternative für den Tiefpass?
Trex schrieb:> @Eins der drei ???: Was wäre deine alternative für den Tiefpass?
Ich muss zugeben, keine praktische Erfahrung mit Sprachinvertern zu
haben. Aber ich stelle mir vor, dass z. B. bei ein 4 kHz Träger, bei dem
4,3 kHz Frequenzanteil ebenso wie 3,7 kHz auf 300 Hz gespiegelt wird,
ein recht unsauberes Ergebnis liefert. Bei einem idealen 3-poligen
Butterworth-Filter werden die 4,3 kHz gerade einmal 2 dB mehr als die
3,7 kHz gedämpft.
Mehr Filter ist nicht nur mehr Aufwand - es gilt auch, mit geringeren
Toleranzen zu arbeiten. Ich würde es aus dem Bauch heraus mal mit einem
7-poligen Filter, also zwei Op-Ammps mehr, versuchen. Siehe Anhang. Der
lässt sich ganz gut mit http://www.beis.de/Elektronik/Filter/Filter.html
dimensionieren. 4,5 statt 2 dB bei Δf = 600 Hz - auch nicht toll, aber
schon besser.
Besser wäre wohl noch ein elliptischer bzw. Cauer-Filter, aber dafür
weiß ich jetzt keine schnelle Dimensionierungshilfe. Auch statt
Butterworth ein Chebycheff mit 1 bis 2 dB Ripple könnte schon eine
weitere Verbesserung bringen.
> Ich muss zugeben, keine praktische Erfahrung mit Sprachinvertern zu> haben. Aber ich stelle mir vor, dass z. B. bei ein 4 kHz Träger, bei dem> 4,3 kHz Frequenzanteil ebenso wie 3,7 kHz auf 300 Hz gespiegelt wird,> ein recht unsauberes Ergebnis liefert. Bei einem idealen 3-poligen> Butterworth-Filter werden die 4,3 kHz gerade einmal 2 dB mehr als die> 3,7 kHz gedämpft.
Diese Problematik ist durchaus beherrschbar. So arbeitete etwa ein
analoger Profi-Voice-Scrambler mit mehreren unterschiedlichen
Invertierungs-Frequenzen, die in schneller Folge (20ms) gewechselt
wurden. Die Abhörsicherheit war dadurch weitaus höher als bei einer
simplen Sprachband-Invertierung mit Festfrequenz (Sprachverschleierung).
Der Schaltungsaufwand zur Filterung des Trägers war wohl beträchtlich.
Man erzielte damit aber trotzdem eine deutlich bessere Sprachqualität
als bei digitalen Sprachschlüsselgeräten, wie sie im schmalbandigen FM-
Betriebsfunk eingesetzt wurden.
Moin,
Eins der drei ??? schrieb:> Besser wäre wohl noch ein elliptischer bzw. Cauer-Filter, aber dafür> weiß ich jetzt keine schnelle Dimensionierungshilfe. Auch statt> Butterworth ein Chebycheff mit 1 bis 2 dB Ripple könnte schon eine> weitere Verbesserung bringen.
Naja, ich kann auch an einen 30 Jahre alten Golf Diesel noch neue
Alufelgen schrauben. Dann sieht er vielleicht schoener aus. Aber bringts
das wirklich?
Gruss
WK
Moin Weka,
wie viel ein besserer Filter bringt, weiß ich nicht. Ich schrieb
deshalb:
> Ich muss zugeben, keine praktische Erfahrung mit Sprachinvertern zu> haben.
Ich mache mir so meine Gedanken. Wenn Frequenzanteile bei der
Invertierung falsch (bzw. alias-)gespiegelt und dann das Gleiche bei der
Rück-Invertierung passiert, kann ein besserer Filter nicht von Nachteil
sein. Ein idealer Filter würde ein perfektes Ergebnis liefern, gar kein
Filter würde vielleicht auch funktionieren.
Man könnte jetzt mal die fehlerhaften Energieinhalte bzw. deren
Unterschied abschätzen. Was den Filter vielleicht wirklich weniger
wichtig macht, dürfte die Tatsache sein, dass bei Sprache die höheren
Frequenzanteile hauptsächlich aus Zischlauten besteht und weniger aus
Formanten. Zischlaute sind weitgehend Rauschen, und ob man das ein bzw.
zwei mal nicht richtig filtert ist - zumindest bei echtem Rauschen -
vollkommen egal. Deshalb könnte ein hochpoliges Filter bei Sprache doch
recht wenig Vorteile haben. Ja, Nachdenken hilft, um zu anderen
Erkenntnissen zu kommen.
Letztendlich muss der Versuch entscheiden. Vermutlich wird es ein
Plug-In "Laplace Filter" für Audacity geben und die Möglichkeit einer
Modulation auch, damit könnte man mal spielen. Das Ergebnis interessiert
mich schon.
Es hat mir keine Ruhe gelassen und ich war neugierig. Ich habe den
Versuch mit Audacity gemacht. Originalsignal mit 4 kHz multipliziert,
Tiefpass-gefiltert, wieder mit 4 kHz multipliziert und wieder
Tiefpass-gefiltert.
Der Unterschied zwischen einem 3-poligen (24dB/Oktave) und einem
6-poligen (48dB/Oktave) Tiefpass ist schon sehr deutlich, aber für
Versuche reicht ein 3er.
Im Anhang 3 Files, alle mit 4 kHz Trägerfrequenz und Tiefpass:
Das invertierte Test-File mit 48 kHz Tiefpass:
SpecInvert_Tagesschau_InvLPF48dB.mp3
Versucht mal, 'rauszukriegen, was das Original ist. In der Mitte der
Sequenz habt ihr eine Chance.
Das mit 24 dB/Oktave sowohl erzeugte als auch demodulierte Signal:
SpecInvert_Tagesschau_LPF24dB.mp3
Das mit 48 dB/Oktave sowohl erzeugte als auch demodulierte Signal:
SpecInvert_Tagesschau_LPF48dB.mp3
Moin,
Klar sind da steilflankige Tiefpassfilter eine gute Idee. Und klar sind
die mit Audacity auch g'schwind gemacht. Und vor dem Modulator braucht's
die eigentlich auch. Speziell, wenn ich mit einem Rechteck als LO
arbeite. Da mischt's mir ja die Oberwellen des Rechtecks auch noch mit
in mein Signal.
Muss man aber alles in Relation zur "echten" Schaltung sehen.
Wenn du versuchst, Filter mit 48 dB/Oct. - also achter Ordnung (=4
Teilfilter mit je einem OpAmp), in analog aufzubauen, kriegst du echten
Spass mit Bauteiltoleranzen. Und ganz schnell kanns dir passieren, dass
du irgendwelche Beulen oder Loecher im Durchlassbereich hast, die du
eigentlich nicht haben willst - oder dein Cauerfilter keine 0.5dB Ripple
hat wie berechnet, sondern 10dB; dafuer aber nochmal irgendwas im
Sperrbereich hochkommt...
Daher meine Bedenken gegenueber gepimpten Filtern.
Gruss
WK
Hi Weka,
du hast recht, wir sind uns einig. Ich schrieb ja auch schon:
> Mehr Filter ist nicht nur mehr Aufwand - es gilt auch, mit geringeren> Toleranzen zu arbeiten.
Für einen Versuch braucht man es nicht so genau zu nehmen, aber wenn die
Ansprüche etwas höher sind, sollte auch ein 7-poliger Filter (3 Op-Amps)
bei 4 kHz mit 1%-Bauelementen ausreichend genau realisierbar sein.
(1%-Kondensatoren gibt's bei Bürklin.) Ein bisschen Ripple oder eine
schwächer ausgeprägter Übergang ist ja auch nicht so tragisch. Könnte
man auch schnell mit Monte Carlo simulieren.
Ich muss noch etwas korrigieren: Ich schrieb oben, dass die
Sound-Beispiele mit 3- bzw. 6-poligen Filtern gemacht wurden, es sind
aber 4- und 8-polige Filter.
Grüße, ein ?
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