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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IQ Mischer Verständnisfrage


Autor: Frank (Gast)
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Könnte mr jemand von Euch mal die Theorie hinter einem IQ Mischer 
erklären?
Mir ist mathematisch klar ,wie man mittels eines 2 Fach Superhets die 
Spiegelfrequenz unterdrückt.

Aber dieser IQ Mischer mischt das Eingangssignal mit 2 verschiedenen 
Oszillatoren. Der eine davon ist lediglich um 90 grad Phasenverschoben. 
Ich erhalte also 2 Datenströme. OK, aber in diesen 2 Datenströmen ist 
mit sicherheit auch die Spiegelfrequenz enthalten, da eine 90 Grad 
Verschiebung alleine diese nicht unterdrückt.

Was muß man denn mit den beiden IQ Signalen machen, um daraus dann das 
heruntergemischte Signal (ohne Spiegelfrequenz) zu erhalten?

Autor: Zacc (Gast)
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Nein, es sind beide um 90 Grad verschoben, und es sind 2 Mischer, 
ueblicherweise. Welcher Typ ist es denn ? AD8346 oder so ?

Autor: Michael (Gast)
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Google mal in dem Zusammenhang nach Hilbert Transformator...

Autor: Frank (Gast)
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@Zaqq,

was für ein Typ von Mischer ist egal ,ich verstehe nicht ,wie das
Mit der Speigelfrequenzunterdrückung funktioniert. Welche Effekte 
spielen dabei eine Rolle. Schickt man das demodulierte I oder Q z.B. 
einzeln in ein Spektrometer ,dann sieht man sehr wohl die 
Spiegelfrequenzen.

Z.B. ich habe 2 Eingangssignale. Eines 12 Mhz -1 Khz(In 1) und 12 Mhz +1 
Khz(In 2).
Die Beiden Eingangssingnale habe ich zu einem Summensignal S Addiert.


Ich möchte NUR das 12 Mhz +1 Khz herausfilderen ,indem ich S mit
(12 Mhz 0 Grad) und (12 Mhz 90 Grad) multipliziere. Dann habe ich I und 
Q.
Aber  in I als auch in Q ist die Spiegelfrequenz 12 Mhz -1 Khz 
Enthalten!!! Ich will aber nur die 12 Mhz +1 Khz.
Dann habe ich mein I und Q man mit meiner Soundkarte verbunden und ein 
Decoderprogramm benutzt. Und siehe da die Spiegelfrequenz war weg!!!
Was hat also  die Software mit dem I und Q Signal gemacht? Den letztem 
Schritt der Transformation verstehe ich nicht. Denn dieser liefert mir 
nämlich das gewünschte In 2 Signal.

Autor: Frank (Gast)
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@Michael

Die Hilberttransformation ist eine Integraltransformation und hat auf 
den ersten Anblick nichts mit komplexen Zahlen zu tuhen. Das ist ne 
normale Funktion F(x). Wie ich damit aus I und Q mein Signal 12 Mhz +1 
von dem unerwünschten 12 Mhz -1 trennen soll , ist mir schleierhaft.

Am besten ist es wenn mir jemand einen genaue Funktion aufschreibt ,die 
etwa so aussieht.

F(X) = Irgendetwas mit Q und Irgendetwas mit I und als Konstante 12 Mhz.


http://de.wikipedia.org/wiki/Hilbert-Transformation

Autor: Randy (Gast)
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> Dann habe ich mein I und Q man mit meiner Soundkarte verbunden und ein
> Decoderprogramm benutzt. Und siehe da die Spiegelfrequenz war weg!!!
> Was hat also  die Software mit dem I und Q Signal gemacht?

Der Trick ist dass durch die Mischung einmal normal, und einmal mit dem 
LO um 90° verschoben, zwar die Spiegelfrequenz immer noch auf deine 
Empfangsfrequenz abgebildet wird, aber mit unterschiedlichen 
Phasenlagen.
Das Programm hat einmal das I und Q Signal addiert um die Signale 
oberhalb des LO zu bekommen, und einmal subtrahiert für die 
Signalanteile unterhalb des LO (oder umgekehrt, je nach Phasenlage der 
LOs an den Mischern)

HTH
Randy

Autor: Frank (Gast)
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@Randy


Könntest Du mir villeicht zu Deinem Beispiel eine konkrete Formel 
aufschreiben?


Randy wrote:
Schritt 1)
Das Programm hat einmal das I und Q Signal addiert um die Signale
oberhalb des LO zu bekommen

s 1 =   I + Q

Schritt 2)
und einmal subtrahiert für die
Signalanteile unterhalb des LO

s 2 = I - Q

und Dann ?

dann habe ich wieder 2 getrennte I und Q Signale und die Spiegelfrequenz
ist immer noch nicht weg :-(

Autor: Netbird (Gast)
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Hallo,
durch Mischung von zwei um 90Grad verschobenen Frequenzen entsteht ein 
SSB- Signal mit oberem bzw. unterem Seitenband, je nach Phasenlage. Das 
heißt aber, dass eines der Seitenbänder unterdrückt wird!
Genau erklären kann ich Dir das im Moment nicht, unter SSB Modulation 
solltest Du aber fündig werden ..

Autor: Rene (Gast)
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Wohl alles eher Praktiker als Mathematiker hier :-)

Na ich habe mal ein wenig gegoogelt und konnte dazu nichts finden,
was eienen Praktiker weiterbringt.
Keinen Pseudocode aber auch garnichts direkt anwendbares im Internet zu 
diesem Problem zu finden.

@Frank
eine genaue Formal kann ich Dir dazu leider auch nicht nennen. 
Vermutlich steckt da noch ein wenig mehr Mathematik hinter. Villeicht 
sollte man sich mal so ein DRM Empfänger Programm nehmen und das Reverse 
engineeren.
Diese Dinger arbeiten auch mit 2 (IQ) Stereopaar Eingängen.
Aber Dein Problem ist ja vermutlich einfacher als DRM zu decodieren. Du 
willst ja lediglich heruntermischen und die Spiegelfrequenz 
unterdrücken.

Habe ich das richtig verstanden?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Das Verfahren wurde schon in den ersten Einseitenband-Funkgeräten 
eingesetzt ("Phasenmethode"), um die teuren Quarzfilter 
("Filtermethode") einzusparen.
Auch unter "Weaver"-Methode zu finden. Spezialfall "dritte Methode" mit 
vier Mischern und Doppelumsetzung.
Die Hilpert-Transformation ist eine sehr theoretische Beschreibung eines 
breitbandigen 90-Grad-Phasenschiebers, zur genauen Umsetzung in die 
Praxis müßte der Signalverlauf bis unendlich weit in die Zukunft bekannt 
sein. Aber das ist bei der Fouriertransformation ähnlich, mit einigen 
Kompromissen klappt das dann doch in der Praxis.
Die "Nachbearbeitung" im PC besteht in zwei weiteren 90 Grad 
Verschiebungen , denn von den drei Signalen an den Mischern, LO, HF und 
NF, müssen zwei um 90 Grad verschoben sein. Hier macht man das an LO und 
NF, das zweite sieht man nur nicht, da es in der ofware passiert. Es 
kann mit einer Digitaltiefpaßfilterung verknüpft sein. Man könnte auch 
die HF über Phasenschieber auf beide Mischer geben, dann wäre die NF nur 
zu addieren oder subrtahieren.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Man kann anscheinend zwei FIR-Tiefpässe so berechnen, das ein Signal, 
das gleichzeitig auf beide Eingänge gegeben wird, an den Ausgängen 
gegeneinander um 90 Grad phasenverschoben herauskommt, und das über 
mehrere Oktaven. Mit passiven Filtern war das immer eine sehr 
komplizierte Angelegenheit. ( der Elrad "Polyphasen-Exciter" war so ein 
Beispiel). Die absolute Phasenlage ist unwichtig, nur die Verschiebung 
gegeneinander muß für eine gute Spiegelfrequenzunterdrückung möglichst 
exakt 90 Grad sein.
Durch die zweimal 90 Grad sind die Signale insgesamt 180 Grad 
verschoben, damit entsteht durch Addition oder Subtraktion eine 
Auslöschung der unerwünschten Seite. Man stellt das gern mit 
Zeigerdiagrammen dar, aber sehr einsichtig ist das leider auch nicht.

Autor: Ziff (Gast)
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Der Poster, Frank, meinte ja es mathematisch drauf zu haben. Man kann 
nun das Schema eine IQ Mischers nehmen, und davon die Signale 
durchrechnen.
Der LO wird intern auf ein 0 und 90 Grad Signal augesplittet. die IF 
muss man extern 0 und 90 Grad anlegen und RF kommt raus. Also

RF = (LO_0+IF_0-IF_0)+(L0_90+IF_90-IF_90)

und jetzt muss man die Terme einsetzten.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ja das wäre eine mögliche Aufwärtsmischung, wie gesagt, zwei der drei 
Signale an den Mischern müssen verschoben sein, eines darf identisch 
sein. Aber Frank will einen Abwärtsmischer ( Empfänger  ) bauen, da kann 
man die eine Verschiebung in den PC verlagern. So machen das alle SDR 
"software defined receiver".
Zum Senden müßte man die NF erst mal zur 90 Grad Phasenaufspaltung durch 
den PC schicken, das geht dann genauso. Auch in der DREAM-Software ist 
eine DRM-Sender enthalten, das wurde schon praktisch von Funkamateuren 
erprobt.

Autor: Hans-Christian (Gast)
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Hallo Frank,

mir hat folgendes Tutorial sehr beim Verständnis geholfen:

http://dspguru.com/info/tutor/QuadSignals.pdf

Gruss
Hans-Christian

Autor: Rene (Gast)
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Also kann man die Phasenverschiebung ohne die Hilberttransformation 
lösen, indem man das Q Signal ersteinmal mittels eines einfachen Delays 
verzögert.
Die Delayzeit kann man ja ganz einfach berechnen ,denn man kennt bereits 
die LO Oszillatorfrequenz.

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