HF Bandpaesse

  • Hallo,


    ich weiss wie Bandpaesse funktionieren ( Bandbreite, Flankensteilheit, Einfuegedaempfung, ...)
    Trotzdem ist mir mittlerweile nicht mehr so klar, welche Funktion sie in einer Empfangsschaltung haben.


    Sind sie alleine dafür da, um nachfolgenden Schaltgruppen die Arbeit zu erleichtern?


    Wenn ein starker Sender harmonische Ausstrahlungen macht und einer dieser Harmonischen liegt genau im Bandpass: Dieser bleibt doch in voller Schönheit erhalten?


    Warum werden bei guten Directsampling SDRs analoge Bandpaesse vor die ADCs geschaltet? Subjektiv ist der gefilterte Bandausschnitt ruhiger und naheliegende Stationen können weggefiltert werden, beeinflussen nicht mehr die Randfrequenzen.


    Warum nimmt man nicht digitale Filter, die doch eigentlich eine wesentlich bessere Wirkung haben müssten ( bis zur Frequenz xxxx Hz kommt alles in die Tonne)?


    73 de Hajo


  • Sind sie alleine dafür da, um nachfolgenden Schaltgruppen die Arbeit zu erleichtern?


    Sie sind vornehmlich dazu da, um die nachfolgenden Baugruppen mit ihren Nichtlinearitäten von der Belastung durch die breitbandigen Summensignale (Empfangssignale und Rauschen) zu entlasten und in leichter verarbeitbare Häppchen aufzuteilen. Da Rauschleistungen abhängig von der Bandbreite sind, wird auch die Rauschleistung reduziert. Mehr dazu am Schluss.


    Quote

    Wenn ein starker Sender harmonische Ausstrahlungen macht und einer dieser Harmonischen liegt genau im Bandpass: Dieser bleibt doch in voller Schönheit erhalten?


    Korrekt. Da es sich um einen Band-Pass handelt geht Alles durch was ins Band passt.


    Quote

    Warum werden bei guten Directsampling SDRs analoge Bandpaesse vor die ADCs geschaltet? Subjektiv ist der gefilterte Bandausschnitt ruhiger und naheliegende Stationen können weggefiltert werden, beeinflussen nicht mehr die Randfrequenzen.


    Zum einen aus dem gleichen Grund wie oben schon erwähnt: um den Analog/Digital Converter von den gleichzeitig in Summe anstehenden Signalleistungen zu entlasten und andererseits um Spiegelfrequenzempfang durch Aliasing an der Abtastfrequenz zu vermeiden.


    Quote

    Warum nimmt man nicht digitale Filter, die doch eigentlich eine wesentlich bessere Wirkung haben müssten ( bis zur Frequenz xxxx Hz kommt alles in die Tonne)?


    Bevor ein digitales Filter zur Anwendung kommen kann, muss ein analoges Signal erst einmal in einem Analog/Digital Wandler digitalisiert werden.


    Generell kann man annehmen: Aktive Bauelemente wie Verstärker und auch A/D Wandler sind nicht ideal und weisen immer eine gewisse Nichtlinearität im Übertragungsverhalten auf. An der nichtlinearen Kennlinie einer Übertragungsfunktion oder durch Quantisierungsfehler bei der Wandlung entstehen durch Multiplikation/Mischung aller gleichzeitig anstehenden Signale Mischprodukte, die mathematisch mit den Gesetzen einer Taylor-Reihe oder einer Potenzreihe beschrieben werden können. Es entstehen also nach den mathematischen Gesetzmäßigkeiten unendlich viele Mischprodukte unterschiedlicher Frequenzen mit unterschiedlichen Amplituden (=Intermodulation). Siehe: http://hochfrequenzbraune.de/N…n_und_Intermodulation.pdf


    Diese unerwünschten Intermodulationsprodukte sind um so ausgeprägter je mehr Signale gleichzeitig verarbeitet werden müssen und je stärker diese Signale sind. Darum versucht man dieses Problem dadurch klein zu halten, in dem man die Zahl der in Summe gleichzeitig anstehenden Singale begrenzt. Und das geht am besten mit einem passiven Bandpassfilter, das dem nichtlinearen aktiven Bauelement vorgeschaltet wird. Großzügig dimensionierte passive Bandpassfilter weisen geringe bzw. vernachlässigbare NIchtlinearitäten im Vergleich zu aktiven Elementen auf.


    Ist ein analoges Signal erst einmal so digitalisiert, dass keine nennenswerten unerwünschten MIschprodukte dabei entstanden sind, kann danach nach Belieben mit Hilfe von Digital Signal Prozessing gefiltert werden.


    Mehr Background:
    Basics of Designing a Digital Radio Receiver
    Understanding High Speed ADC Testing and Evaluation



    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Edited 17 times, last by DL4ZAO ().

  • Danke Günter,


    für den Hinweis auf die realen Probleme der Umwandlung von Welt in Zahlen.


    Da sich mein Halbwissen auf die Interpretation von vereinfachenden Graphiken reduziert und ich dann sehr schnell dies mit meinem digitalen Verständnis koppele, hatte ich die Umrechnung von analogen Signalen in einen digitalen Datenstrom unterschlagen und kam zu keinem Ergebnis.


    Will sagen: Wenn man versucht alles auf seine gewisse Logik in einem geschlossenen System herunterzubrechen, bleibt die Parallelwelt der Realität weitgehend unbeeindruckt.


    73 de Hajo

  • Ja, Hajo,
    wir vergessen leicht, dass ein Analog-Digital-Converter im Grunde ein analoges aktives Bauelement mit nicht-idealer Übertragungsfunktion ist. Und damit sind bei einem SDR vor der A/D Wandlung die gleichen Dinge wie bei einem analogen Empfänger Frontend zu berücksichtigen.


    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • Günter,


    unerwarteter Weise, doch noch eine Frage: ADC
    In dem Artikel "Understanding Highspeed ..." auf Seite 14 oben links NOISE POWER RATIO (NPR, dB) habe ich Interpretationsdchwierigkeiten, da sie scheinbar einer früheren Aussage widersprechen, dass grössere Geschwindigkeiten bei der Umwandlung verbunden mit einem größeren Speicher im Ergebnis ein kleineres Rauschen produzieren ...


    Aber lass mich die Frage mal auf mein einfaches Verstarndnisraster runterbrechen:


    Wenn man ADCs vergleichen könnte und ein 8bit System mit einem 16bit vergleicht, steigen dann die Nebenprodukte linear (wahrscheinlich nicht) und eine steigende Geschwindigkeit macht doch die Sache auch nicht besser.


    Günter, wenn Du keine Lust mehr hast, sag es ruhig, ich kann es verstehen.


    73 de Hajo

  • Hajo ich kann diese Stelle nicht finden.


    Aber ich kann mir vorstellen, dass damit die "Process Gain" gemeint ist. Die Tatsache, dass eine Verdoppelung der Sampling Rate eine Verbesserung des Grund-Rauschens um 3dB bewirkt. Das nutzt man ja auch bei den Direct-Conversion Receivern aus, in dem man nach der Wandlung mit einem Decimationsfilter den Empfangsbereich runterrechnet. Mit einem 128 MBit/s Wandler kann ich theoretisch nach Nyquist einen Empfangsbereich von 64MHz realisieren. Decimiere ich den Bereich so dass ich nur noch Segmente von 6,4Mhz Breite gleichzeitig empfangen kann, kann ich durch dieses "Oversampling" theoretisch einen Prozessgewinn von 10log(Samplerate/Bandbreite) = 23dB verbuchen, der mir mein MDS um diesen Betrag verbessert.


    Sie Seite 2 unter "Oversampling and Process Gain" in dem schon oben erwähnten Artikel:
    http://www.analog.com/media/en…les/480501640radio101.pdf


    73
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • Günter,


    das war es. So hatte ich mir das Oversampling vorgestellt. Jetzt tauche ich mal wieder ab und lese noch etwas, in der Hoffnung auf Erkenntnisgewinn.


    Noch einen schönen Tag


    Es 73 de Hajo

  • Hallo Günter,


    jetzt doch noch eine Nachfrage:


    Wenn ich vor den SDR eine schmalbandige abstimmbare Magnetantenne hänge, kann ich mir den Bau von Tief- und Bandpaesse ersparen? Oder ist mir wieder ein Denkfehler unterlaufen?


    Da ich fast nur auf den schmalen CW- Segmenten unterwegs bin, stört mich die eingeschränkte Bandbreite nicht sehr und den Verlust an Signalstärke ... Zumindest benötige ich keinen Abschwächer.


    Grund der Frage: Ich habe gerade eine prima Travelloop von PD7MAA auf dem Tisch stehen und habe im Vergleich zur EndFed ein scheinbar ruhiges Band.


    73 de Hajo

  • Hallo Raimund, hallo Hajo,


    ich glaube, ihr solltet Euch mal über die Definition von breit- und schmalbandig unterhalten. Für den einen sind 100kHz (die z.B. ein Magloop noch empfängt) sehr schmal, für den anderen sind 40 kHz (CW-Bereich auf 40m) schon ganz schön breit.


    Und SDR heisst nicht zwangsläufig grafische Darstellung eines Bandausschnuttes. SDR ist auch ein RX-Konzept so wie es Doppelsuper oder Direktüberlagerer es auch sind.