Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Spiegelfrequenzen


von Bernd (Gast)


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Hallo,

kann mir mal einer logisch erklären warum es diese Spiegelfrequenzen 
gibt und sie sich unendlich fortsetzen ? Irgendwo hab ich als Begründung 
gelesen da wir diskret abtasten und dies periodisch machen . Aber ein 
Sinus ist doch auch periodisch und hat nur 1 frequenz.

von Dogbert (Gast)


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Das sagt Whackypedia zum Thema.

http://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelfrequenz

Oder ist was anderes gemeint?

von dummy (Gast)


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schau mit einem Stroboskop auf ein Rad. Das dreht sich irgendwann 
scheinbar rückwaärts

von dada da (Gast)


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dummy schrieb:
> schau mit einem Stroboskop auf ein Rad.

und falls man keins zu Hand hat, kann man sich auch Video/Filmaufnahmen 
ansehen.

von M.N. (Gast)


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Verwechselst du zufällig Spiegelfrequenzen und Aliasing?

von Bernd (Gast)


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Ja ich kenn den Artikel. Da stehn viele Formeln. Aber eine genaue 
Erklärung findet man dort auch nicht.

von Bernd (Gast)


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Ja das mit dem Rad nennt sich Aliasing. Aber Spiegelfrequenzen sind was 
anderes .

von Harald W. (wilhelms)


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Bernd schrieb:

> Ja ich kenn den Artikel. Da stehn viele Formeln. Aber eine genaue
> Erklärung findet man dort auch nicht.

Meinst du wirklich die Spiegelfrequenz, die ein sog. Super oder
Überlagerungsempfänger hat, oder irgendetwas anderes? Spiegel-
frequenzen gibts nämlich nur, wenn zwei unterschiedliche Sinus-
wellen im Spiel sind.
Gruss
Harald

von hilmar (Gast)


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> kann mir mal einer logisch erklären warum es diese Spiegelfrequenzen
> gibt und sie sich unendlich fortsetzen ? Irgendwo hab ich als Begründung
Sie setzen sich nicht unendlich fort. Spiegelfrequenzen sind die 
Ausgangsprodukte eines Mischers. Zwei Frequenzen werden miteinander 
gemischt. Dabei entsteht eine obere und eine untere Spiegelfrequenz.
Die obere ergibt sich aus der Summe und die untere aus der Differenz der 
beiden Frequenzen. Eine von beiden ist erwünscht (als Mischergebnis) und 
die andere nicht. Welche, hängt vom Konzept der Frequenzaufbereitung ab. 
Die unerwünschte wird durch Filter unterdrückt bzw. so weit gedämpft, 
daß sie nicht mehr stört.
> gelesen da wir diskret abtasten und dies periodisch machen . Aber ein
> Sinus ist doch auch periodisch und hat nur 1 frequenz.
Das hat mit abtasten nichts zu tun, das ist eine rein analoge 
Geschichte. Auch in deinem Kofferradio ist das so. Und das ist analog 
(wenns nicht gerade ein DAB-Radio ist) :-)

von Bernd (Gast)


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Nein ich mein gar nichts mit Mischer. Wenn man ein kontinuierliches 
Signal abtastet und sich das abgetastete Signal im Frequenzbereich 
anschaut dann sieht man Spiegelfrequenzen.

z.B. Ein Sinus mit Frequenz 3 Khz wird mit 10 KHZ abgetastet.

Dann sieht man Spiegelfrequenzen bei 13 KHZ bei 23 Khz bei 33 KHZ usw.

Das mein ich. Nichts mit Mischer !

von hilmar (Gast)


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Dann meinst du wirklich Aliasing und keine Spiegelfrequenzen.
Siehe Vorposter... oder http://de.wikipedia.org/wiki/Alias-Effekt

von Helmut L. (helmi1)


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Bernd schrieb:
> Nein ich mein gar nichts mit Mischer. Wenn man ein kontinuierliches
> Signal abtastet und sich das abgetastete Signal im Frequenzbereich
> anschaut dann sieht man Spiegelfrequenzen.

Auch das abtasten ist ein Mischprozess. Nur wird hier nicht ein Sinus 
mit einem Sinus gemischt sondern z.B. ein Sinus mit einem Rechteck.

Und wie ist ein Rechteck zusammengesetzt nach Fourier?

Aus einzelnen Sinusschwingungen. Und da wird halt jetzt jede mit dem 
Eingangssinus gemischt und da kommt halt sowas raus am Ausgang.

Kann man auch bein Superhet so machen in dem man da Eingangssignal 
mittels Schalter abtastet.

von hilmar (Gast)


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Nochmal kurz zur Begriffsklärung:
Eine Spiegelfrequenz, das sagt ja der Name schon, ist die Spiegelung 
einer gewollten Frequenz an einer anderen, und zwar durch Mischung. 
Einmal Träger+Nutzsignal und einmal Träger-Nutzsignal. Der Träger ist 
damit der "Spiegel", an dem sich das Nutzsignal spiegelt. Und zwar in 
jeweils gleichem Abstand zum Spiegel, also dem Träger. Einmal oberhalb 
und einmal unterhalb.

Das nur nochmal zum Begriff "Spiegel"-Frequenz.

Aber du meinst eben den Alias-Effekt (siehe oben).

von hilmar (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Auch das abtasten ist ein Mischprozess. Nur wird hier nicht ein Sinus
> mit einem Sinus gemischt sondern z.B. ein Sinus mit einem Rechteck.

Hast du eigentlich auch recht, wenn man zum Beispiel einen Ringmischer 
nimmt. Da wird auch ein Sinussignal mittels eines Rechtecks umgechaltet, 
also im Prinzip abgetastet. Aber auch dort sind die Mischprodukte immer 
symmetrisch zum Träger (Summe und Differenz). Und das jeweils gewünschte 
wird herausgefiltert und das andere unterdrückt.

von Bernd (Gast)


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Aber ein Rechteck hat doch nur bei den ungeraden Oberschwingungen ? Aber 
die Spiegelfrequenzen sind auch bei den geraden ?

von Helmut L. (helmi1)


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Bernd schrieb:
> Aber ein Rechteck hat doch nur bei den ungeraden Oberschwingungen ? Aber
> die Spiegelfrequenzen sind auch bei den geraden ?

Aber auch nur wenn es exakt 50:50 ist. Ansonsten hast du auch bei den 
geraden einen Ausschlag auf dem SA. Von der Amplitude hast es nix 
gesagt.

von Bernd (Gast)


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Stimmt. Aber die Amplitude nimmt definitiv mit der Frequenz ab. Die 
Spiegelfrequenzen sind aber alle exakt gleich !!

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Bernd schrieb:
> Aber die Amplitude nimmt definitiv mit der Frequenz ab.

Nicht, wenn das Tastverhältnis des Rechtecksignals, mit dem gemischt
wird, gegen 0 geht, das Signal also zu einer periodischen Folge von
Dirac-Stößen wird. Genau das ist aber bei einer punktweisen Abtastung,
wie sie bspw. ein ADC ohne Vorfilterung macht, der Fall.

Schreib doch mal, in welchem Zusammenhang dich die Spiegelfrequenzen
interessieren. Wenn ich dich richtig verstehe, geht es nicht um
Superhets u.ä., sonst hättest du die Frage wahrscheinlich im HF-Forum
gepostet.

von Bernd (Gast)


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Also um was geht es bei mir.

Ich schicke in meinen DSP ein Sinussignal mit 3 KHZ rein.

Jetzt wird es halt mit z.B. 10 KHZ vom DSP abgetastet. Schick ich es 
jetzt ohne Tiefpassfilter wieder raus, dann erkennt man am OSZI diese 
unendlichen Spiegelspektren.

von Helmut L. (helmi1)


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Bernd schrieb:
> Schick ich es
> jetzt ohne Tiefpassfilter wieder raus, dann erkennt man am OSZI diese
> unendlichen Spiegelspektren.

Auch am Ausgang des DACs sollte ein Filter sitzen um genau so was zu 
vermeiden.

von Bernd (Gast)


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ja klar. Aber mir gehts ja drum woher die kommen :)

von alex (Gast)


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Steht doch wunderbar in dem Wikipediaartikel zu Alias-Effekt ;)

Wenn du nur die Abtastwerte hast, könnten diese durch ganzzahlige 
Vielfache erzeugt werden (siehe 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Aliasing_mrtz.svg)

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Bernd schrieb:
> Schick ich es jetzt ohne Tiefpassfilter wieder raus, dann erkennt man
> am OSZI diese unendlichen Spiegelspektren.

In welcher Form schickst du das Signal zum DSP hinaus?
Als Treppenfunktion oder als Nadelimpulse?

Bei der Treppenfunktion sollten die Spiegelanteile mit höherer Frequenz
abnehmen, bei den Nadelimpulsen nicht bzw. kaum.

Und bist du sicher, dass die Spiegelfrequenzen nicht vom Oszi selbst
erzeugt werden? Wenn sie von der DSP-Abtastung herrühren, müssten die
Spektrallinien bei 7, 13, 17, 23 ... kHz liegen.

von Wolfgang (Gast)


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Bernd schrieb:
> ja klar. Aber mir gehts ja drum woher die kommen :)

Dann guck dir mal das Spektrum von deinem Abtaster an. Da das kein 10kHz 
Sinus ist, sondern lauter δ-Pulse, ist das ein ganzer Lattenzaun mit 
Lattenabstand 10kHz. Und mit diesem Lattenzaun mischt du dein Signal. 
Folglich taucht neben jeder Latte im entsprechenden Abstand deine 
Signalfrequenz auf.

von hannes f. (smithanthem)


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Hi,
ich glaube ich verstehe was du meinst. Es geht prinzipell um die 
Tatsache, dass bei der Abtastung eines Signales sogenannt 
Spiegelfrequenzen bei vielfachen der Abtastfrequenz auftreten.

Du kannst dir das so vorstellen als ob du dein Eingangssignal mit einer 
Folge von Diracimpulen multiplizierst. Jeder dieser Impulse wird also 
mit dem aktuellen Funktionswert des Eingangssignales gewichtet und du 
erhältst nachdem die Amplitude quantisiert worden ist deine 
Eingangssamples.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/Digital.signal.discret.svg

Jede Multiplikation im Zeitbereich hat eine Faltung im Frequenzbereich 
zur Folge!! (Gilt auch umgekehrt)

Durch diese Faltung wird das Basissprektrum auf Vielfache der 
Samplingfrequenz übertragen. Der Beiweis hierfür wäre jetzt einwenig 
aufwendig. (Prinzipell wird die Fourier-Transformation des 
Originalsignales mit der Fourier-Transformation des abgetasteten 
Signales verglichen).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/NonoverlappedSpectrum.png

Die blaue Kurve im obigen Bild ist das Spektrum deines Eingangssignales. 
Die "negativen" Frequenzen entstehen dadurch, dass jedes Signal aus 
Sinus und Cosinus-Signalen zusammengesetzt werden kann. Ein Sinus und 
Cosinussignal besitzt eine positive und negative Frequenz 
(A*sin(w*t)=A/2j*(e^(j*w*t)-e^-(j*w*t)) -> daher die Spiegelung um die 
y-Achse.

Die grünen Kurven sind die Images (Spiegelungen) an ganzzahligen 
Vielfachen der Samplefrequenz.
Sobald die höchste im Signal vorkommende Frequenz über der halben 
Samplefrequenz liegt würden sich die blau und die grüne Kurve 
überlappen. Sprich das Eingangssignal würde verfälscht werden. Diesen 
Effekt nennt man Aliasing. Um Aliasing zu verhindern muss das 
Eingangssignal bandbegrent werden. -> Tiefpassfilter der bei 
Samplefrequenz/2 genügend Dämpfung hat. (Antialiasingfilter)

(Ein Mischer mulitpliziert ebenfalls 2 Signale im Zeitbereich - dadurch 
kommt es wiederum zu einer Faltung im Frequenzbereich - es entstehen 
Spiegelfrequenzen die von den Frequenzen der beiden Signale abhängig 
sind)
Erklärung zur Faltung: 
http://www.uni-koblenz.de/~physik/informatik/DSV/Faltung.pdf

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