UHF Sende-/Empfangsanlage < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 17:13 Mi 04.08.2010 | | Autor: | Infinit |
Hallo Herby,
ich nehme mal an, dass es sich bei Deinem Gerät um einen Überlagerungsempfänger handelt, bei dem das Empfangssignal über eine Zwischenfrequenz in einen Bereich heruntergemischt wird, in dem sich das Signal einfacher verarbeiten lässt. Fast alle Signale weisen eine Trägerfrequenz auf, auf die der Empfänger abgestimmt wird. Dies geschieht mit Hilfe phasen- und frequenzsensitiver Regelkreise, die als Eingangssignal das Empfangssignal bekommen und daraus mit Hilfe eines Oszillators eine Frequenz generieren, die der Trägerfrequenz entspricht. Gibt man solch einem Regelkreis ein Signal, das breitbandiger als unbedingt notwendig ist, so wirken Rauschstörungen verstärkt als Störgrößen bei der Generierung der Oszillatorfrequenz. Dies ist dann eine Oszillatorstörspannung, da diese Rauschgrößen die Frequenz- und Phasenreinheit des Oszillatorsignals stören.
Eine Spiegelfrequenz kann zu Ärger beim Filtern mit Hilfe einer Zwischenfrequenz führen, da diese den Betrag des zu fiternden Signals auswerten und dabei nicht erkennen können, ob das gefilterte Signal oberhalb oder unterhalb der Zwischenfrequenz liegt. Die Spiegelfrequenz ist eine unenrwünschte zweite Empfangsfrequenz, die im doppelten Zwischenfrequenzabstand zur eigentlich gewünschten Empfangsfrequenz liegt. In Wikipedia findest Du unter "Spiegelfrequenz" eine anschauliche Beschreibung.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 10:00 Fr 06.08.2010 | | Autor: | Herby |
Hallo Infinit,
vielen Dank für deine Erläuterungen ![[hut]](/images/smileys/hut.gif "[hut]")
> ich nehme mal an, dass es sich bei Deinem Gerät um einen
> Überlagerungsempfänger handelt, bei dem das
> Empfangssignal über eine Zwischenfrequenz in einen Bereich
> heruntergemischt wird, in dem sich das Signal einfacher
> verarbeiten lässt.
ja, es sind sogar drei Mischer an Bord 
> Fast alle Signale weisen eine
> Trägerfrequenz auf, auf die der Empfänger abgestimmt
> wird. Dies geschieht mit Hilfe phasen- und
> frequenzsensitiver Regelkreise, die als Eingangssignal das
> Empfangssignal bekommen und daraus mit Hilfe eines
> Oszillators eine Frequenz generieren, die der
> Trägerfrequenz entspricht. Gibt man solch einem Regelkreis
> ein Signal, das breitbandiger als unbedingt notwendig ist,
> so wirken Rauschstörungen verstärkt als Störgrößen bei
> der Generierung der Oszillatorfrequenz. Dies ist dann eine
> Oszillatorstörspannung, da diese Rauschgrößen die
> Frequenz- und Phasenreinheit des Oszillatorsignals stören.
ok und die hohe Flankensteilheit braucht man dann sicher, um die Bandbreite klein zu halten -- oder den Rauschbereich zu beschränken ![[haee]](/images/smileys/haee.gif "[haee]")
> Eine Spiegelfrequenz kann zu Ärger beim Filtern mit Hilfe
> einer Zwischenfrequenz führen, da diese den Betrag des zu
> fiternden Signals auswerten und dabei nicht erkennen
> können, ob das gefilterte Signal oberhalb oder unterhalb
> der Zwischenfrequenz liegt. Die Spiegelfrequenz ist eine
> unenrwünschte zweite Empfangsfrequenz, die im doppelten
> Zwischenfrequenzabstand zur eigentlich gewünschten
> Empfangsfrequenz liegt.
allet klar!
> In Wikipedia findest Du unter
> "Spiegelfrequenz" eine anschauliche Beschreibung.
aber ich kann dort leider die Begründung, dass eine steile Tiefpassflanke eine hohe Spiegelfrequenzunterdrückung gewährleistet noch nicht herauslesen.
LG
Herby
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:18 Fr 06.08.2010 | | Autor: | Calli |
> aber ich kann dort leider die Begründung, dass eine steile
> Tiefpassflanke eine hohe Spiegelfrequenzunterdrückung
> gewährleistet noch nicht herauslesen.
Hallo Herby, mach Dir folgendes klar:
• Wo liegt die Spiegelempfangsfrequenz auf der Frequenzachse bezüglich der gewünschten Empfangsfrequenz ?
• Wie sollte das Filter der Vorselektion beschaffen sein, um einen Empfang der Spiegelfrequenz zu unterdrücken ?
Ciao Calli
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:10 Mo 09.08.2010 | | Autor: | Herby |
Hi Calli,
> > aber ich kann dort leider die Begründung, dass eine steile
> > Tiefpassflanke eine hohe Spiegelfrequenzunterdrückung
> > gewährleistet noch nicht herauslesen.
> Hallo Herby, mach Dir folgendes klar:
>
> • Wo liegt die Spiegelempfangsfrequenz auf der
> Frequenzachse bezüglich der gewünschten Empfangsfrequenz
> ?
bei [mm] f_s=2*f_z+f_e [/mm] wenn [mm] f_z=f_o-f_e
[/mm]
s=Spiegelfrequenz
e=Empfangsfrequenz
o=Oszillatorfrequenz
z=Zwischenfrequenz
> • Wie sollte das Filter der Vorselektion beschaffen
> sein, um einen Empfang der Spiegelfrequenz zu unterdrücken
> ?
Das Filter sollte eine geringe Bandbreite aufweisen, damit genau die Spiegelfrequenz nicht passieren kann <-- daher die steile Flanke (richtig?)
thx
LG
Herby
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:53 Di 10.08.2010 | | Autor: | rainerS |
Hallo Herby!
> Moin Calli,
>
> > > Das Filter sollte eine geringe Bandbreite aufweisen,
> > ![[notok]](/images/smileys/notok.gif "[notok]") Bandbreite und Flankensteilheit sind
> > unterschiedliche Stiefel!
> > Die erforderliche Bandbreite des Filters richtet sich
> nach
> > dem Frequenzumfang des Empfangssignals.
>
> ok, dann ist in der Vorselektion eine geringe Bandbreite
> des Filters nötig, d.h. unsere Flankensteilheit fällt
> wieder hinten runter!
Im Prinzip ja, aber nicht ganz. Die Bandbreite und die Flankensteilheit sind (theoretisch zumindest) unabhängige Parameter eines Bandpassfilters. Auf die Zwischenfrequenz ist ja noch das Nutzsignal aufmoduliert. Die Bandbreite des Filters muss also so groß sein, dass das Nutzsignal nicht gestört wird. Bei Amplitudenmodulation ist das die doppelte Frequenz des Nutzsignals, bei Frequenzmodulation hängt sie vom Frequenzhub ab (siehe ![[]](/images/popup.gif) http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzmodulation#Kenngr.C3.B6.C3.9Fen_der_Frequenzmodulation).
Damit ist deine Mindestbandbreite vorgegeben. Das sagt dir aber nur, wie breit die Filterkurve des Bandpasses minestens sein muss; du möchtest außerdem im Durchlassbereich eine möglichst flache Kurve sehen, sonst wird das Nutzsignal zu sehr verzerrt. Die Flanken des Filterfrequenzganges müssen so steil sein, dass sowohl die Spiegelfrequenz als als die Oszillatorfrequenz sicher unterdrückt werden. Der Idealfall wäre ein Bandpass mit einem Rechteck als Übertragunsfunktion.
Viele Grüße
Rainer
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:48 Mi 11.08.2010 | | Autor: | Herby |
Salut Rainer,
herzlichen Dank für deine Erläuterung, ich glaube aber mittlerweile, dass das Problem des Verständnisses an einer ganz anderen Stelle zu suchen ist
> > ok, dann ist in der Vorselektion eine geringe Bandbreite
> > des Filters nötig, d.h. unsere Flankensteilheit fällt
> > wieder hinten runter!
>
> Im Prinzip ja, aber nicht ganz. Die Bandbreite und die
> Flankensteilheit sind (theoretisch zumindest) unabhängige
> Parameter eines Bandpassfilters. Auf die Zwischenfrequenz
> ist ja noch das Nutzsignal aufmoduliert. Die Bandbreite des
> Filters muss also so groß sein, dass das Nutzsignal nicht
> gestört wird. Bei Amplitudenmodulation ist das die
> doppelte Frequenz des Nutzsignals, bei Frequenzmodulation
> hängt sie vom Frequenzhub ab (siehe
> http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzmodulation#Kenngr.C3.B6.C3.9Fen_der_Frequenzmodulation).
>
> Damit ist deine Mindestbandbreite vorgegeben. Das sagt dir
> aber nur, wie breit die Filterkurve des Bandpasses
> minestens sein muss; du möchtest außerdem im
> Durchlassbereich eine möglichst flache Kurve sehen, sonst
> wird das Nutzsignal zu sehr verzerrt.
um was für eine Kurve handelt es sich hier? Also nicht die Form, sondern was wird mit dieser Kurve ausgedrückt?
> Die Flanken des
> Filterfrequenzganges müssen so steil sein, dass sowohl die
> Spiegelfrequenz als als die Oszillatorfrequenz sicher
> unterdrückt werden. Der Idealfall wäre ein Bandpass mit
> einem Rechteck als Übertragunsfunktion.
mmh - ich denke, dass ich noch gar nicht so richtig verstanden habe, was eigentlich genau passiert, wenn ein Signal auf einen Filter trifft. Könnte mir jemand diesen Vorgang beschreiben?
LG
Herby
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(Antwort) fertig | | Datum: | 15:51 Mi 11.08.2010 | | Autor: | rainerS |
Hallo Herby!
> Salut Rainer,
>
> herzlichen Dank für deine Erläuterung, ich glaube aber
> mittlerweile, dass das Problem des Verständnisses an einer
> ganz anderen Stelle zu suchen ist
>
>
> > > ok, dann ist in der Vorselektion eine geringe Bandbreite
> > > des Filters nötig, d.h. unsere Flankensteilheit fällt
> > > wieder hinten runter!
> >
> > Im Prinzip ja, aber nicht ganz. Die Bandbreite und die
> > Flankensteilheit sind (theoretisch zumindest) unabhängige
> > Parameter eines Bandpassfilters. Auf die Zwischenfrequenz
> > ist ja noch das Nutzsignal aufmoduliert. Die Bandbreite des
> > Filters muss also so groß sein, dass das Nutzsignal nicht
> > gestört wird. Bei Amplitudenmodulation ist das die
> > doppelte Frequenz des Nutzsignals, bei Frequenzmodulation
> > hängt sie vom Frequenzhub ab (siehe
> >
> http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzmodulation#Kenngr.C3.B6.C3.9Fen_der_Frequenzmodulation).
> >
> > Damit ist deine Mindestbandbreite vorgegeben. Das sagt dir
> > aber nur, wie breit die Filterkurve des Bandpasses
> > minestens sein muss; du möchtest außerdem im
> > Durchlassbereich eine möglichst flache Kurve sehen, sonst
> > wird das Nutzsignal zu sehr verzerrt.
>
> um was für eine Kurve handelt es sich hier? Also nicht die
> Form, sondern was wird mit dieser Kurve ausgedrückt?
Das ist die Übertragungsfunktion, schau mal hier: Die Kurve gibt an, um welchen Faktor sich die Amplitude eines Sinussignals bei gegebener Frequenz verändert, wenn es durch den Filter geht.
Ein idealer Bandpass hat als Übertragungsfunktion ein Rechteck: alle Frequenzen außerhalb des gewünschten Bereichs werden vollständig unterdrückt, alle innerhalb des Bereichs ungehindert durchgelassen. Die in dem Wikipedia-Artikel gezeigte Kurve kommt diesem Ideal recht nahe: da die Flanken der Kurve recht steil sind, werden bereits wenig außerhalb des durch die Bandbreite B bezeichneten Bereichs liegende Frequenzen stark gedämpft.
>
> > Die Flanken des
> > Filterfrequenzganges müssen so steil sein, dass sowohl die
> > Spiegelfrequenz als als die Oszillatorfrequenz sicher
> > unterdrückt werden. Der Idealfall wäre ein Bandpass mit
> > einem Rechteck als Übertragunsfunktion.
>
> mmh - ich denke, dass ich noch gar nicht so richtig
> verstanden habe, was eigentlich genau passiert, wenn ein
> Signal auf einen Filter trifft. Könnte mir jemand diesen
> Vorgang beschreiben?
Bei einem Sinussignal ist es einfach: du liest anhand der Übertragungsfunktion ab, um wieviel es gedämpft wird.
Ein reales Signal, das ja aus der Überlagerung vieler Sinusschwingungen unterschiedliche Frequenz und Amplitude besteht, wird jeder Sinusanteil mit dem zu dieser Frequenz gehörenden Wert der Filterfunktion multipliziert. Daher werden diejenigen Anteile, deren Frequenz weit außerhalb des Durchlassbereiches liegen, praktisch vollständig unterdrückt. In der Nähe der oberen bzw. unteren Grenzfrequenz ist die Unterdrückung nicht vollständig, weil die Flanke nicht senkrecht ist.
Formal betrachtet, wird das Signal im Frequenzraum mit der Übertragungsfunktion multipliziert. Das Signal im Frequenzraum ist nichts anderes als die Fouriertransformierte der Eingangssignals, und das Ergebnis ist die Fouriertransformierte des Ausgangssignals. Gemäß den Gesetzmäßigkeiten der Fouriertrafo ist daher das Ausgangssignal die Faltung des Eingangssignals mit der Übertragungsfunktion.
Zurück zum Zwischenfrequenzfilter. Ein Beispiel: Beim typischen Mittelwellenempfänger haben wir Trägerfrequenzen von 800 bis 1200kHz, die Zwischenfrequenz beträgt 455kHz. Das Mittelwellennutzsignal ist auf max. 4,5kHz begrenzt.
Bei der kleinstmöglichen Trägerfrequenz von 800kHz muss die Oszillatorfrequenz entweder (800-455)kHz= 345kHz oder (800+455kHz) = 1255kHz betragen. Man nimmt die größere der beiden, da sonst sowohl die Oszillatorfrequenz als auch die Spiegelfrequenz näher an der Zwischenfrequenz liegen (1145kHz statt 2055kHz).
Durch die Amplitudenmodulation des Trägersignals entsteht ein Signal mit Frequenzen im Bereich 800kHz-4,5kHz und 800kHz+4,5kHz. Nach der Mischung enthält das ZF-Signal Frequenzen von 450,5-459,5kHz. Damit dieses Signal nicht gestört wird, muss also der Bandpass diese Frequenzen ohne Dämpfung durchlassen. (Das Signal bei der Spiegelfrequenz hat natürlich auch 9kHz Bandbreite.)
Das ist aber noch nicht alles: die Frequenzen unterschiedlicher Mittelwellensender liegen um mindestens 10kHz auseinander. Das heisst aber, dass im ungünstigsten Fall bei 810kHz ein anderer Mittelwellensender strahlt, aus dessen Signal nach der Mischung mit 1255kHz ein Signal im Bereich von 440,5-449,5kHz entsteht. Der ZF-Filter soll auch dieses Signal zuverlässig dämpfen. Gewünscht ist also: von 450,5-459,5kHz keine Dämpfung, aber unterhalb von 450kHz und oberhalb von 460kHz vollständige Dämpfung. Die Flanke der Übertragungsfunktion sollte also innerhalb eines Frequenzbereiches von nur 0,5kHz von 0 auf 100 gehen. Das ist Flankensteilheit.
In der Praxis wird bereits in der Eingangsstufe des Empfängers mit einem oder mehreren abstimmbaren Schwingkreisen auf die Frequenz 800kHz gefiltert. Diese Filterung ist aber nicht so gut wie die in der ZF-Stufe.
Viele Grüße
Rainer
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:12 Do 12.08.2010 | | Autor: | Herby |
Hallo Rainer,
vielen lieben Dank für diese ausführliche und anschauliche Erklärung.
> > > Im Prinzip ja, aber nicht ganz. Die Bandbreite und die
> > > Flankensteilheit sind (theoretisch zumindest) unabhängige
> > > Parameter eines Bandpassfilters. Auf die Zwischenfrequenz
> > > ist ja noch das Nutzsignal aufmoduliert. Die Bandbreite des
> > > Filters muss also so groß sein, dass das Nutzsignal nicht
> > > gestört wird. Bei Amplitudenmodulation ist das die
> > > doppelte Frequenz des Nutzsignals, bei Frequenzmodulation
> > > hängt sie vom Frequenzhub ab (siehe
> > >
> >
> http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzmodulation#Kenngr.C3.B6.C3.9Fen_der_Frequenzmodulation).
> > >
> > > Damit ist deine Mindestbandbreite vorgegeben. Das sagt dir
> > > aber nur, wie breit die Filterkurve des Bandpasses
> > > minestens sein muss; du möchtest außerdem im
> > > Durchlassbereich eine möglichst flache Kurve sehen, sonst
> > > wird das Nutzsignal zu sehr verzerrt.
> >
> > um was für eine Kurve handelt es sich hier? Also nicht die
> > Form, sondern was wird mit dieser Kurve ausgedrückt?
>
> Das ist die Übertragungsfunktion, schau mal
> hier: Die Kurve gibt
> an, um welchen Faktor sich die Amplitude eines Sinussignals
> bei gegebener Frequenz verändert, wenn es durch den Filter
> geht.
>
> Ein idealer Bandpass hat als Übertragungsfunktion ein
> Rechteck: alle Frequenzen außerhalb des gewünschten
> Bereichs werden vollständig unterdrückt, alle innerhalb
> des Bereichs ungehindert durchgelassen. Die in dem
> Wikipedia-Artikel gezeigte Kurve kommt diesem Ideal recht
> nahe: da die Flanken der Kurve recht steil sind, werden
> bereits wenig außerhalb des durch die Bandbreite B
> bezeichneten Bereichs liegende Frequenzen stark gedämpft.
>
> >
> > > Die Flanken des
> > > Filterfrequenzganges müssen so steil sein, dass sowohl die
> > > Spiegelfrequenz als als die Oszillatorfrequenz sicher
> > > unterdrückt werden. Der Idealfall wäre ein Bandpass mit
> > > einem Rechteck als Übertragunsfunktion.
> >
> > mmh - ich denke, dass ich noch gar nicht so richtig
> > verstanden habe, was eigentlich genau passiert, wenn ein
> > Signal auf einen Filter trifft. Könnte mir jemand diesen
> > Vorgang beschreiben?
>
> Bei einem Sinussignal ist es einfach: du liest anhand der
> Übertragungsfunktion ab, um wieviel es gedämpft wird.
>
> Ein reales Signal, das ja aus der Überlagerung vieler
> Sinusschwingungen unterschiedliche Frequenz und Amplitude
> besteht, wird jeder Sinusanteil mit dem zu dieser Frequenz
> gehörenden Wert der Filterfunktion multipliziert. Daher
> werden diejenigen Anteile, deren Frequenz weit außerhalb
> des Durchlassbereiches liegen, praktisch vollständig
> unterdrückt. In der Nähe der oberen bzw. unteren
> Grenzfrequenz ist die Unterdrückung nicht vollständig,
> weil die Flanke nicht senkrecht ist.
>
> Formal betrachtet, wird das Signal im Frequenzraum mit der
> Übertragungsfunktion multipliziert. Das Signal im
> Frequenzraum ist nichts anderes als die
> Fouriertransformierte der Eingangssignals, und das Ergebnis
> ist die Fouriertransformierte des Ausgangssignals. Gemäß
> den Gesetzmäßigkeiten der Fouriertrafo ist daher das
> Ausgangssignal die Faltung des Eingangssignals mit der
> Übertragungsfunktion.
>
> Zurück zum Zwischenfrequenzfilter. Ein Beispiel: Beim
> typischen Mittelwellenempfänger haben wir
> Trägerfrequenzen von 800 bis 1200kHz, die Zwischenfrequenz
> beträgt 455kHz. Das Mittelwellennutzsignal ist auf max.
> 4,5kHz begrenzt.
>
> Bei der kleinstmöglichen Trägerfrequenz von 800kHz muss
> die Oszillatorfrequenz entweder (800-455)kHz= 345kHz oder
> (800+455kHz) = 1255kHz betragen. Man nimmt die größere
> der beiden, da sonst sowohl die Oszillatorfrequenz als auch
> die Spiegelfrequenz näher an der Zwischenfrequenz liegen
> (1145kHz statt 2055kHz).
>
> Durch die Amplitudenmodulation des Trägersignals entsteht
> ein Signal mit Frequenzen im Bereich 800kHz-4,5kHz und
> 800kHz+4,5kHz. Nach der Mischung enthält das ZF-Signal
> Frequenzen von 450,5-459,5kHz. Damit dieses Signal nicht
> gestört wird, muss also der Bandpass diese Frequenzen ohne
> Dämpfung durchlassen. (Das Signal bei der Spiegelfrequenz
> hat natürlich auch 9kHz Bandbreite.)
>
> Das ist aber noch nicht alles: die Frequenzen
> unterschiedlicher Mittelwellensender liegen um mindestens
> 10kHz auseinander. Das heisst aber, dass im ungünstigsten
> Fall bei 810kHz ein anderer Mittelwellensender strahlt, aus
> dessen Signal nach der Mischung mit 1255kHz ein Signal im
> Bereich von 440,5-449,5kHz entsteht. Der ZF-Filter soll
> auch dieses Signal zuverlässig dämpfen. Gewünscht ist
> also: von 450,5-459,5kHz keine Dämpfung, aber unterhalb
> von 450kHz und oberhalb von 460kHz vollständige Dämpfung.
> Die Flanke der Übertragungsfunktion sollte also innerhalb
> eines Frequenzbereiches von nur 0,5kHz von 0 auf 100 gehen.
> Das ist Flankensteilheit.
>
> In der Praxis wird bereits in der Eingangsstufe des
> Empfängers mit einem oder mehreren abstimmbaren
> Schwingkreisen auf die Frequenz 800kHz gefiltert. Diese
> Filterung ist aber nicht so gut wie die in der ZF-Stufe.
![[super]](/images/smileys/super.gif "[super]")
damit habe ich dann "erstmal" keine weiteren Fragen.
LG
Herby
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![[ok]](/images/smileys/ok.gif "[ok]"){kind=small}
) Je größer die Flankensteilheit des Filters desto besser die Weitabselektion (Unterdrückung der Spiegelempfangsfrequenz).
