Forum: HF, Funk und Felder ZF Filtern mit DSP


von rob_gold (Gast)


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Hallo,


hier ein paar kurze Frage zum Thema "ZF Filtern mit DSP", um eine 
Übersicht zum Thema zu erlangen.


-Kann man die ZF direkt hinter dem Mischer abgreifen und mit einem DSP 
weiterverarbeiten?

-Wenn ja, welche fertigen DSP-ICs sind am Markt erhältlich? Welche 
Qualität ist zu erwarten (Filterbreite, Abschwächung, Steilheit, 
Weitabselektion...)?

-Es geht vorrangig um den AFU-Empfang auf KW. Kann man bei einem 
bestehenden Empfänger die ZF hinter dem Mischer und vor dem Quarzfilter 
abgreifen und auf den DSP schicken (also das Gerät umrüsten)?

-Benötigt man zur Ansteuerung des DSP noch einen µController o.ä. oder 
geht das in der Regel auch analog über Potis (z.B. über AD-Eingänge des 
DSP)?


Viele Grüße!

von rob_gold (Gast)


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Eventuell hat ja auch jemand einen guten Link zum Thema?!

von Sascha (Gast)


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Hallo,
also in der Regel sollte eine ZF mit ALC und Eingangsabschwächer noch 
bestehen bleiben.

Such mal zu dem Thema Software Defined Radio kurz gesagt SDR im Web, und 
du wirst eine Menge finden.

Das mit dem DSP ist leider etwas aufwendiger.

Gruß Sascha

von usr (Gast)


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>-Kann man die ZF direkt hinter dem Mischer abgreifen und mit einem DSP
>weiterverarbeiten?
möglich, macht aber nicht viel Sinn
besser nach dem Quarzfilter
z.b. im Eigenbau TRX  PicAStar,schon etwas älter aber durchaus 
nachbaubar
http://www.google.de/search?q=picastar

je nach ZF müsste der A/D Wandler schon recht schnell sein
wenn dann gleich zum richtigen SDR  mit Direktsampling und FPGA
HPSDR, Hermes SDR, Perseus, QS1R  usw.

>-Wenn ja, welche fertigen DSP-ICs sind am Markt erhältlich? Welche
>Qualität ist zu erwarten (Filterbreite, Abschwächung, Steilheit,
>Weitabselektion...)?

da gibt  es  einige, aber entscheidend ist der A/D Wandler + Frontend

würde da mit nen SDR und PC anfangen, für den Anfang Soft Rocky, FA SDR. 
LimaSDR. YU1LM SDR usw.
mit  guter Soundkarte geht da schon einiges

von B e r n d W. (smiley46)


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> Kann man die ZF direkt hinter dem Mischer abgreifen
> und mit einem DSP weiterverarbeiten?

Je nach Empfänger hat die ZF eine Frequenz von z.B. 9 MHz. Dann muss die 
Samplrate mindestens 18 MHz betragen. Für ein Quadratur-Verfahren das 
viefache, also 36 MHz. Dies ergibt bei 16 Bit Auflösung eine ordentliche 
Datenmenge von 72 MByte pro Sekunde.

> würde da mit nen SDR und PC anfangen

Meist mischen die SDRs auf eine niedrige ZF von 12 kHz herunter, das 
liegt irgendwo in der Mitte des von der Soundkarte verarbeitbaren 
Bereiches.

Auf jeden Fall sollte zwischen Mischer und SDR ein Roofing Filter 
zwischengeschaltet sein. Ein breiteres Filter gestattet einen 
Panorama-Überblick mit z.B. 20kHz Breite, ein schmaleres ergibt eine 
bessere Großsignal-Festigkeit.

Die hier noch notwendigen ADCs benötigt eine Sample-Rate von z.B. 44 kHz 
und eine Auflösung von wenigstens 14 Bit. Die Lage sieht hier deutlich 
entspannter aus (Faktor 1000) im Vergleich zum direkten Sampeln per DSP.

von usr (Gast)


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>Meist mischen die SDRs auf eine niedrige ZF von 12 kHz herunter, das
>liegt irgendwo in der Mitte des von der Soundkarte verarbeitbaren
>Bereiches.

das machen RX mit zusätzlichen DSP

>Auf jeden Fall sollte zwischen Mischer und SDR ein Roofing Filter
>zwischengeschaltet sein. Ein breiteres Filter gestattet einen
>Panorama-Überblick mit z.B. 20kHz Breite, ein schmaleres ergibt eine
>bessere Großsignal-Festigkeit.

macht aber für nen SDR nicht viel Sinn, einen SDR für den ZF Bereich 
eines vorhandenen RX zusätzlich z.b.  zur Bandbeobachtung wäre denkbar

nen HF Bandpass vor dem SDR wäre dagegen immer sinnvoll

>Die hier noch notwendigen ADCs benötigt eine Sample-Rate von z.B. 44 kHz
>und eine Auflösung von wenigstens 14 Bit.

übliche Soundarten können heute 96/192 Khz Sample Rate und das bei 24 
Bit
das ergibt bei IQ SDR 96 bzw 192 khz nutzbaren Bereich

von W.S. (Gast)


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rob_gold schrieb:
> -Kann man die ZF direkt hinter dem Mischer abgreifen und mit einem DSP
> weiterverarbeiten?

Nein. irgendein richtiges Filter MUSS sein. Allein schon, um dem ADC 
keine Frequenzen über F_abtast/2 anzubieten, denn das ergibt Aliasse 
(Alii? "Aliens"? ;-)

Ansonsten denk doch mal nach: Wenn du breitbandig an den ADC gehst, dann 
muß der ADC schneller wandeln als die doppelte ZF plus Bandbreite. Bei 9 
MHz macht das rund 20 MHz Abtastfrequenz aus. Du müßtest also deine 
digitalen Filter mit 20 MSamples/s laufen lassen. Bei einem FPGA sicher 
kein Problem, weil man da für jeden Filtertap eine eigene MAC-Stufe 
bauen kann, also massivst parallelisiert. Aber bei einem DSP geht das 
ganz anders, da wird mit Schleifen gearbeitet:

 for tap=1 bis soundso do ergebnis:= ergebnis + 
sample[tap]*koeffizient[tap];

und das evtl auch in komplex. Da brauchst du wegen der n-fachen Schleife 
eine irrsinnig hohe Taktfrequenz, die du nicht hast. Nimm doch mal 
soundso = 100 an und den Schleifeninhalt zu 10 CPU-Takten, da kommst du 
auf nen Pentium mit 20 GHz Systemtakt...

Wenn du hingegen nach dem Filter das Signal abgreifst, dann hast du ja 
bereits ein sehr bandbreitebegrenztes Signal. Das kannst du mittels 
Undersampling abgreifen, also nur mit etwas mehr als der doppelten 
Bandbreite samplen. Das entspricht eigentlich einem Mischen auf eine 
zweite ZF von 0 und dort AD-wandeln. Du brauchst eben bloß etwas zum 
Samplen, was deutlich schneller als die halbe Periodenzeit deiner ZF 
ist. Heraus kommt dabei ein Alias auf der Frequenz 0, den du dann viel 
bequemer mit nem weniger exotischen ADC wandeln kannst - und die 
Datenrate ist eben auch viel geringer, nämlich etwas mehr als die o.g. 
doppelte Bandbreite deines ersten Filters. Das kann dann ein DSP viel 
eher verarbeiten.

W.S.

von B e r n d W. (smiley46)


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>> hier ein paar kurze Frage zum Thema "ZF Filtern mit DSP"
> das machen RX mit zusätzlichen DSP
> macht aber für nen SDR nicht viel Sinn

Dazu sollte sich  rob_gold mal äußern. Will er das im Rucksack mitnehmen 
oder steht sowiso immer ein PC daneben.

>> Die hier noch notwendigen ADCs benötigt eine Sample-Rate von
>> z.B. 44 kHz und eine Auflösung von wenigstens 14 Bit.
> Soundarten können heute 96/192 Khz Sample Rate und das bei 24 Bit

Es kann auf Null gemischt werden oder auf eine niedrige ZF. Aber eine 
unnötig hohe Sampelrate macht für einen DSP ca. Faktor 4 bezüglich der 
benötigten Rechenleistung aus, nicht zu sprechen vom zusätzlichen 
Stromverbrauch des batteriebetriebenen Gerätes.

> Benötigt man zur Ansteuerung des DSP noch einen µController o.ä.
> oder geht das in der Regel auch analog über Potis

Ein DSP benötigt auf jeden Fall Software und steile Filter benötigen 
viel Rechenleistung. Der Datenstrom muss in Echtzeit abgearbeitet werden 
ohne Lücke, sonst gibt es Aussetzer. Soll eine Visualisierung 
stattfinden würde ich einen kleinen Mikrocontroller vorsehen für das 
Human Interface. Der Aufwand für solch ein Projekt sollte nicht 
unterschätzt werden.


Nachtrag
> irgendein richtiges Filter MUSS sein. Allein schon, um dem ADC
> keine Frequenzen über F_abtast/2 anzubieten

Der SDR-Benutzer sieht davon nichts, da die meisten Soundkarten schon 
ein anti aliasing Filter eingebaut haben. Im Eigenbau mit DSP muss man 
sich auch darum kümmern.

von usr (Gast)


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wenns Eigenbau und portabel sein soll

http://www.tracey.org/wjt/temp/picastar-all.pdf

die erforderliche Software  ist frei verfügbar

von usr (Gast)


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