Hallo, ich stehe vor der Aufgabenstellung, ein frequenzmoduliertes Signal mit einem µC zu messen. Dies sollte möglichst hochauflösend passieren. Gegeben ist ein Signal mit z.B. einer Trägerfrequenz von 100-500kHz, 0-3.3V, Sinus oder Rechteck, welches sich um wenige +/- kHz ändern kann. Wenn beispielsweise die Trägerfrequenz 500kHz beträgt und es eine Bandbreite von 6kHz hat, würde es sich von 497 bis 503kHz ändern. 500kHz kann ich mit meinen µC nicht wirklich hochauflösend messen, der Unterschied zwischen 500kHz und 503kHz beträgt nur ein paar Bit. Wenn ich dieses Signal per Demodulation so ändern kann, dass dieses in eine Gleichspannung von 0-3.3V übersetzt wird, könnte ich dieses mit einem 12bit ADC messen. Da mir 12bit eigentlich noch zu wenig sind, könnte ich einen extern ADC verwenden oder dieses Signal wiederum in eine niedrige Frequenz (VCO) umwandeln, welche ich z.B. mit 32bit Timer genau messen kann. Vermutlich wäre der extern ADC die einfachste Möglichkeit. Aber wie setze ich die Demodulation am besten um? Danke für alle Tips! Wenn ich irgendwelche Daten vergessen habe, sagt mir was ich nachliefern muss.
Genügend schnelle sample&hold Schaltung per Timer (Frequenz des unteren Seitenbands) triggern. Tiefpass dahinter und mit 12+kHz Adc messen. FFt drauf. Stichwort Undersampling.
Moin, Was willst du messen - Die Frequenz des Traegers, des Modulationssignals, den Frequenzhub, oder was, oder alles? Was ist ueber das FM Signal bekannt und konstant? Und warum so genau? 12Bit oder mehr, nur weils der ADC im Datenblatt hergibt? Was passiert weiter mit dem/n Messergebnis/sen? Gruss WK
Ainen gudden! STM Fan schrieb: > ich stehe vor der Aufgabenstellung Wenn Du wüßtest wovon Du redest könnte man Dir vielleicht helfen. ? Dwianea hirnschaden
>Wenn ich dieses Signal per Demodulation so ändern kann, dass dieses in >eine Gleichspannung von 0-3.3V übersetzt wird, könnte ich dieses mit >einem 12bit ADC messen. Gleichspannung geben die meisten FM-Demodulatoren aus, wie der gute alte Koinzidenzdemodulator. oder aber auch PLL-Demodulatoren. Oder Du gibst die 500kHz in einen Monoflop mit entspechender Zeitverzögerung, so daß man eine PWM erhält, die man dann mit einem C glätten kann.
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Ainen gudden! STM Fan schrieb: > Wenn ich dieses Signal per Demodulation so ändern kann, dass dieses in > eine Gleichspannung von 0-3.3V übersetzt wird, könnte ich dieses mit > einem 12bit ADC messen. Du weißt ja nichmal was Du messen willst. Die Informationen in einem FM-Signal stecken nämlich ganz woanders. ? Dwianea hirnschaden
Wie genau brauchst du die Frequenz denn? Wie schnell ändert sich die Frequenz?
Stimme Maxx zu, da könnte mit 'undersampling' gehen. Wenn Du 500kHz mit
100ks/s ( vllt. ok für den uC) abtastest siehst du 'Gleichspannung',
weil du jede 5. Welle an der gleichen Stelle erwischt. 503kHz siehst du
dann als 3kHz, der Abtaster mischt direkt runter ('direct down
conversion'). der ADC ist aber kritisch, insbesondere der 'sample/hold'
Teil.
Geht, aber nicht so schlicht.
Cheers
Detlef
Martin schrieb: > STM Fan schrieb: >> Sinus oder Rechteck, > > Beachtet die Forderung von STM Fan Die Oberwellen des Rechtecks werden auch mit runtergemischt, das macht keinen pinzipiellen Unterschied. Cheers Detlef
STM Fan schrieb: > Wenn beispielsweise die Trägerfrequenz 500kHz beträgt und es eine > Bandbreite von 6kHz hat, würde es sich von 497 bis 503kHz ändern. Das ist nicht die Bandbreite sondern der Spitzenhub. In dem Fall +-3KHz. Die Bandbreite bei extrem kleinen Hub errechnet sich (Hub + Mod-Frequenz)*2 Mit Hilfe einer Gilbertzelle kann man das als Gleichspannung ausgeben lassen, wenn man wenn man die modulierte Trägerfrequenz auf Eingang 1 gibt und die unmodulierte Trägerfrequenz um 90° phasenverschoben auf den Eingang 2 gibt. So arbeiten auch die ganzen ZF Demodulatoren welche in analoge ZF-ICs gebacken sind. Die Kunst ist es aus dem FM modulierten Träger , welches ja zwischen 100KHz und 500KHz betragen kann, den reinen Träger mit 90° Phasenverschiebung zu gewinnen. Ralph Berres
Mit was ist Moduliert, Musik Sprache oder mit einem Sinusdauerton? Wie wäre es mit einem SDR-Empfänger? Das Prinzip ist wie ein Direktmischempfänger. Das Mischergebnis kommt auf den Audioeingang eines Computers. Der Rest ist dann Software. Auf dem Bildschirm wird ein Spektrum abgebildet, an dem man auch die Bandbreite der Signale sehen kann. Ich selbst habe aber damit weiter keine Erfahrung, ich habe es nur bei jemand anderen gesehen.
Trägerfrequenz, sowie Bandbreite sind noch nicht festgelegt (können kalibriert werden). Es handelt sich um einen Positionssensor, der analog eine Frequenz erzeugt und über eine zweiadrige Leitung ausgibt (GND, Signal). Die Position soll jetzt zurückgerechnet werden. Die Position ändert sich relativ langsam. Evtl. sollen über die selbe Leitung auch auf anderen Frequenzbändern Schalterstellungen übertragen werden.
STM Fan schrieb: > Trägerfrequenz, sowie Bandbreite sind noch nicht festgelegt Kleiner Tipp: Melde Dich wieder, wenn Du weißt, was Du willst. Und dann beginne mit den Antworten auf: Dergute W. schrieb: > Was willst du messen - Die Frequenz des Traegers, des > Modulationssignals, den Frequenzhub, oder was, oder alles? > Was ist ueber das FM Signal bekannt und konstant?
Ah, ja, alle Konstanten sind variabel. Alles andere ist ansonsten relativ. Aber genau muss es sein, 12 bit absolute Position (rate ich mal). Mir fällt dazu nur der Thread ein, warum das Forum so anfängerfeindlich waere. Warum sind eigentlich manche Gäste in ihren Formulierungen so forumsfeindlich? Wenn sich dein Sensor 'sehr langsam' ändert, geht sein Frequenzhub gegen 'sehr klein'. Du brauchst also zuerst eine Oszillatorschaltung mit 'sehr kleinem' Störhub resp. Phasenrauschen. Da kann es passieren, dass ich den Sensor durch die Gegend schiebe und du merkst nix davon, weil der Nutzhub der Sensor-FM im Störhub untergeht. Geht vielleicht, aber über Kostenrahmen schweigt des Gastes Höflichkeit eh erst mal. Bei sehr kleinem Hub nähert sich ein FM-Spektrum in seiner Charakteristik der AM an, siehe Phasenrauschen. Es ist schon sehr sportlich, daraus allein eine Richtung der Bewegung des Sensors herauszufinden, oder ist das auch egal? Daraus folgt, dass dein Demodulator an seinem Umsetzoszillator fast noch hoehere Forderungen stellt. Demodulation ist Multiplikation: denk mal drüber nach, was Rauschen mit Rauschen multipliziert ergibt. Ich rate auch mal, dass 'Sinus oder Rechteck' oben sich auf die Trägerfrequenz bezieht. Dessen Modulationsfrequenz wäre dann also die Ableitung der Sensorbewegung nach der Zeit. Da hast du noch die Aufgabe, die Richtung der Sensor-Bewegung unterzubringen.
Dein Problem war ja: STM Fan schrieb: > 500kHz kann ich mit meinen µC nicht wirklich hochauflösend messen, der > Unterschied zwischen 500kHz und 503kHz beträgt nur ein paar Bit. Wenn die Trägerfrequenz oder zumindest der Bereich für minimale und maximale Frequenz für die Messung fest und bekannt ist, kannst du das ev. analog heruntermischen auf wenige kHz. Dann ist die Messung mittels µC in besserer Auflösung möglich. Beispiel: 500kHz +/- 3kHz mit z.B. 490kHz oder 510kHz mischen, du erhältst dann 10kHz +/-3kHz. Das sollte dann wesentlich leichter und mit besserer Auflösung auswertbar sein. Nur so eine Idee ... Günter Lenz schrieb: > Mit was ist Moduliert, Musik Sprache oder mit einem Sinusdauerton? > Wie wäre es mit einem SDR-Empfänger? So wie ich das entnehme, liefert der Sensor eben eine Frequenz um eine Mittenfrequenz herum. Die Ablage von der Mittenfrequenz wäre ein Maß für den Sensorwert und den will er wohl bestimmen. Ich glaube fast, der Ausdruck "frequenzmoduliertes Signal" ist hier missverständlich verwendet worden. Aber der TO könnte das mal aufklären.
Moin, STM Fan schrieb: > Es handelt sich um einen Positionssensor, der analog > eine Frequenz erzeugt und über eine zweiadrige Leitung ausgibt (GND, > Signal). Ein Link mit Infos zu dem Sensor koennte evtl. weiterhelfen. > Die Position soll jetzt zurückgerechnet werden. Die Position ändert sich > relativ langsam. Positionen in km,m,mm? Aenderung in Jahren, Tagen, Sekunden, Yoctosekunden? > > Evtl. sollen über die selbe Leitung auch auf anderen Frequenzbändern > Schalterstellungen übertragen werden. Hört sich erstmal ganz ungut an. Solange obige Parameter noch voellig in der Luft haengen... Apropos: Was ist das denn fuer eine Leitung? Wie lange, welche Daempfung, was laufen fuer Leitungen in der Naehe,etc.pp? Kanns sein, dass die "Leitung" auch mal irgendwann drahtlos werden soll? Sieht aus, als braeuchte man erstmal ein Geraet, um Rosinen einzeln aus der Nase zu ziehen... Gruss WK
HildeK schrieb: >So wie ich das entnehme, liefert der Sensor eben eine Frequenz um eine >Mittenfrequenz herum. Die Ablage von der Mittenfrequenz wäre ein Maß für >den Sensorwert und den will er wohl bestimmen. Wenn es nur eine langsam schleichende Frequenzänderung ist, ist doch einfach ein Frequenzzähler bestens geeignet und genau ist es auch.
Dergute W. schrieb: > Sieht aus, als braeuchte man erstmal ein Geraet, um Rosinen einzeln aus > der Nase zu ziehen... Das funktioniert aber nur bei einem Stutenkerl ;-) HildeK schrieb: > Beispiel: 500kHz +/- 3kHz mit z.B. 490kHz oder 510kHz mischen, du > erhältst dann 10kHz +/-3kHz. Das sollte dann wesentlich leichter und mit > besserer Auflösung auswertbar sein. Wenn die Meßrate nicht sehr hoch sein muß, muß man weder schütteln, rühren noch mischen. Ein ATtiny2313 schafft 100 Messungen/s bei 5-stell. Auflösung direkt ohne Vorteiler: http://mino-elektronik.de/fmeter/fmeter.htm Selbst mit BASCOM gibt's eine schnelle Lösung: http://mino-elektronik.de/fmeter/fm_software.htm#bsp12 Ein richtiger STM-Fan kann die Meßrate locker auf >= 1000 Messungen/s steigern: Input Capture beim F4xx. Bislang ist alles aber noch unklar.
Guenter W. schrieb: > Wenn sich dein Sensor 'sehr langsam' ändert, geht sein Frequenzhub gegen > 'sehr klein'. Vielleicht geht es gar nicht um ein frequenzmoduliertes Signal, sondern einfach um ein Signal, dessen Frequenz linear (oder zumindest streng monoton) von der Position abhängt, i.e. die Information liegt in der Abweichung des Signals von der Nennfrequenz.
Vor gefühlt 10k Jahren gab es mal eine TV-Sendung 'Heiteres Beruferaten'. Ich wünsche mir bald ein Unterforum 'Heiteres Schaltungsraten'. (natürlich mit der Verteilung der Preisgelder in bitcoin)
STM Fan schrieb: > ich stehe vor der Aufgabenstellung, ein frequenzmoduliertes Signal mit > einem µC zu messen. Dies sollte möglichst hochauflösend passieren. Dopplerfilter?
Ralph B. (rberres) schrieb: >Mit Hilfe einer Gilbertzelle kann man das als Gleichspannung ausgeben >lassen, wenn man wenn man die modulierte Trägerfrequenz auf Eingang 1 >gibt und die unmodulierte Trägerfrequenz um 90° phasenverschoben auf den >Eingang 2 gibt. >So arbeiten auch die ganzen ZF Demodulatoren welche in analoge ZF-ICs >gebacken sind. Nö. So arbeiten die nicht (wenn Du FM-ZF Koinzidenz-Demodulatoren meinst). Auf Eingang 1 kommt die modulierte Frequenz, und auf Eingang 2 ebenfalls, nur eben mit einer durch einen Phasenschieber-LC-Schwingkreis je nach Frequenzabweichung verursachten Phasenverschiebung, was dann der Gilbertzelle nach RC-Filterung eine entsprechende Ausgangsspannung entlockt. Das was Du beschrieben hast, ist eine simple Mischung zweier Frequenzen.
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Jens G. schrieb: > Nö. So arbeiten die nicht (wenn Du FM-ZF Koinzidenz-Demodulatoren > meinst). Doch das funktioniert genau so Jens G. schrieb: > je nach Frequenzabweichung verursachten Phasenverschiebung, was dann der > Gilbertzelle nach RC-Filterung eine entsprechende Ausgangsspannung > entlockt. Nein die Phasenverschiebung ist gegenüber dem Träger genau 90° Da ist die FM Ausbeute am größten und die AM Unterdrückung am besten. Wäre er 0° dann wäre es ein AM-Demodulator. Das kann man am Zeigerdiagramm der Seitenbänder bei einer Modulation beweisen. Ralph Berres
Klar ist die (in Ruhelage) um 90° verschoben, aber es ist eben keine unmodulierte Trägerfrequenz, sondern immer noch dieselbe FM, nur eben durch den Schwingkreis je nach Frequenzauslenkung variabler Phasenverschiebung um die 90° herum (sozusagen eine modulierte Schwingkreisverstimmung ;-)
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Wie wäre es mit der Billigstdemodulation durch Tiefpass (es werde AM) und Diode (es werde Basisband)?
Das einfachste und wahrscheinlich guenstigste ist einen PLL mitlaufen zu lassen und dessen Steuerspannung am VCO zu messen.
Jens G. schrieb: > Klar ist die (in Ruhelage) um 90° verschoben, aber es ist eben keine > unmodulierte Trägerfrequenz, sondern immer noch dieselbe FM, nur eben > durch den Schwingkreis je nach Frequenzauslenkung variabler > Phasenverschiebung um die 90° herum (sozusagen eine modulierte > Schwingkreisverstimmung ;-) dann käme als Ausgangsprodukt genau 0 raus Ralph Berres
Ainen gudden! STM Fan schrieb: > Trägerfrequenz, sowie Bandbreite sind noch nicht festgelegt (können > kalibriert werden). Es handelt sich um einen Positionssensor, der analog > eine Frequenz erzeugt und über eine zweiadrige Leitung ausgibt (GND, > Signal). Dann mußt Du Dir mal alle Tips durch den Kopf gehen lassen und Butter bei die Fische tun. Du baust ein Experiment mit einer Übertragungsstrecke Deiner Wahl, einer Frequenz Deiner Wahl, einem Hub Deiner Wahl und einem Wandler Deiner Wahl auf und läßt Dich überraschen. ? Dwianea hirnschaden
Jens G. schrieb: > Klar ist die (in Ruhelage) um 90° verschoben, aber es ist eben keine > unmodulierte Trägerfrequenz, sondern immer noch dieselbe FM, nur eben > durch den Schwingkreis je nach Frequenzauslenkung variabler > Phasenverschiebung um die 90° herum (sozusagen eine modulierte > Schwingkreisverstimmung ;-) so ich habe mir das ganze noch mal genauer durch den Kopf gehen lassen. Du hast natürlich in sofern recht, das die Phasenverschiebung am Referenzschwingkreis natürlich nicht frequenzunabhängig 90° bleibt. Selbst wenn das fm modulierte Signal als Quelle verwendet wird. Die Phasenverschiebung ändert sich mit der Frequenz. Da lag wohl ein Missverständnis vor. Wenn allerdings bei jeder Frequenz die Phasenverschiebung 90° bliebe dann käme tatsächlich immer eine Gleichspannung von Null raus ( NF ) und die doppelte Frequenz ( welche ja im Tiefpass eh weggefiltert wird). Wenn man eine feste Frequenz als Referenz vorgibt, dan hat man auch einen PM Demodulator aber mit einer unendlich kleinen Bandbreite. Genaugenommen müsste man das FM-Signal für den Referenzeingang um eine feste Zeit verzögern, welche so bemessen ist das bei der Mittenfrequenz eine Phasenverschiebung von 90° entsteht. Revox hat das bei seine Tuner A76 so gemacht, in dem sie eine Verzögerungsleitung benutzt haben. Nur so ist eine ideal lineare Demodulatorkennlinie zu realisieren, welche für einen niedrigen Klirrfaktor anzustreben ist. Nutzt man ein einfachen Schwingkreis , so ergibt sich eine S-förmige Kennlinie, welche man mit einen Bandfilter im Referenzkreis etwas verbessern kann. Der Klirrfaktor ist dann naturgemäß höher, welches mit der frequenzabhängigen Verzögerungszeit zwischen Signal und Refrenzeingang zusammenhängt, da die Gruppenlaufzeit eines simplen Schwingkreises als Verzögerungsglied nicht konstant ist. Auf jeden Fall ist das ganze eine Multiplikation der beiden Signale also ein Mischer. Also möcht ich mich für das Missverständnis entschuldigen. Ralph Berres
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