Ich habe einen Direktmischer Empfänger der I/Q Signale aus gibt. Diese möchte ich nun, um die Verarbeitung nach dem AD Wandler zu vereinfachen, mittels Hardware Tiefpassfilter oberhalb der Kanalbandbreite, sagen wir mal 20 KHz, möglichst steilflankig unterdrücken. Welchen Filtertyp verwende ich da am besten? Von der Steilflankigkeit her wäre mir ein Elliptisches Filter am liebsten. Das hat aber im Übertragungsbereich einen gewissen Amplitueden und Phasengang. Geht das trotzdem oder muss es ein Butterworth Filter sein? Gruss D.W.
Damit das Aliasing weg ist musst du sogar analog filtern. Welches Filter wie gut geeignet ist, das hängt von mehreren Dingan ab die du hier nicht genannt hast. Wie schnell ist deine Abtastrate? Wo liegst dein gewünschter Durchlassbereich? 0 Hz bis 20 kHz? Wie stark soll der Sperrbereich mindestens unterdrückt werden? z. B. 80 dB. Welcher maximale Rippel im Durchlassbereich ist erlaubt/gewünscht? Wie aufwändig darf das werden (Kosten/Fläche/Anzahl der Bauteile/...)?
Gustl B. schrieb: > Damit das Aliasing weg ist musst du sogar analog filtern. > > Welches Filter wie gut geeignet ist, das hängt von mehreren Dingan ab > die du hier nicht genannt hast. > > Wie schnell ist deine Abtastrate? Die liegt wohl um die 38 KHz. Ist aber Sache der Softwareleute. > Wo liegst dein gewünschter Durchlassbereich? 0 Hz bis 20 kHz? 0 - 20 KHz, ja. > Wie stark soll der Sperrbereich mindestens unterdrückt werden? z. B. 80 > dB. Bestmöglich. 60 dB wäre da wünschenswert. > Welcher maximale Rippel im Durchlassbereich ist erlaubt/gewünscht? Wenn ich das wüsste würde ich nicht fragen. Überlicherwise sehe ich immer Butterworthfilter für diese Anwendung. Wohl weil die schön glatt sind im Durchlassbereich. > Wie aufwändig darf das werden (Kosten/Fläche/Anzahl der Bauteile/...)? Das ist noch tbd. Gruss D.W.
Dirk W. schrieb: > Die liegt wohl um die 38 KHz. Ist aber Sache der Softwareleute. Also kannst du damit sowieso nur Frequenzen bis 19 kHz ohne Aliasing erkennen. Damit ist dein Wusch schlicht nicht möglich. Selbst wenn du mit den für Audio üblichen 44.1 oder 48 kHz abtasten würdest muss das Filter schon sehr steil werden. Bei 44.1 kSamples/s hast du gerade mal 2 kHz Luft nach oben. Und innerhalb dieser 2 kHz willst du von 0 dB auf -60 dB kommen. Das ist sportlich, und wird in der Realität nicht gemacht. Da geht es entweder schon vor den 20 kHz schon deutlich runter, oder es wird erst einige kHz drüber richtig stark unterdrückt. Hier in diesem Thread https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/the-limits-of-44-1k-filters-and-latency.31104/ sind ein paar Bildchen die sowas zeigen. Oft wird daher überabgetastet und zwar stark. Hier im Datenblatt eines ADCs für Audio https://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1801.pdf sogar 64-fach. Wenn man den also so betreibt, dass der mit 44.1 kHz Audioabtastwerte ausgibt, dann wird das Analogsignal tatsächlich mit 2822.4 kHz abgetastet. Das macht das Filterdesign entspannter, denn du kannst dir dann einen Sperrbereich aussuchen der deutlich über den 20 kHz beginnt und brauchst keine so starke Filtersteilheit.
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Gustl B. schrieb: > Dirk W. schrieb: >> Die liegt wohl um die 38 KHz. Ist aber Sache der Softwareleute. > > Also kannst du damit sowieso nur Frequenzen bis 19 kHz ohne Aliasing > erkennen. Damit ist dein Wusch schlicht nicht möglich. > > Selbst wenn du mit den für Audio üblichen 44.1 oder 48 kHz abtasten > würdest muss das Filter schon sehr steil werden. Bei 44.1 kSamples/s > hast du gerade mal 2 kHz Luft nach oben. Und innerhalb dieser 2 kHz > willst du von 0 dB auf -60 dB kommen. Das ist sportlich, und wird in der > Realität nicht gemacht. Da geht es entweder schon vor den 20 kHz schon > deutlich runter, oder es wird erst einige kHz drüber richtig stark > unterdrückt. > > Hier in diesem Thread > https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/the-limits-of-44-1k-filters-and-latency.31104/ > sind ein paar Bildchen die sowas zeigen. > > Oft wird daher überabgetastet und zwar stark. Hier im Datenblatt eines > ADCs für Audio > https://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1801.pdf > sogar 64-fach. Wenn man den also so betreibt, dass der mit 44.1 kHz > Audioabtastwerte ausgibt, dann wird das Analogsignal tatsächlich mit > 2822.4 kHz abgetastet. Das macht das Filterdesign entspannter, denn du > kannst dir dann einen Sperrbereich aussuchen der deutlich über den 20 > kHz beginnt und brauchst keine so starke Filtersteilheit. Soweit ich das bis jetzt verstanden habe brauchen die Softwareleute von größer 20 kHz bis zur Abtastfrequenz bei 38 KHz die bestmögliche Dämpfung. Das Warum entzieht sich meiner Kenntnis. Ich werde aber jetzt mal nachfragen wie das mit einer höheren Abtastrate aussieht. Gruss D.W.
I/Q bedeutet, es müssen zwei möglichst identische Filter sein. Ein elliptisches LC-Filter könnte vielleicht durch die Streuungen der Induktivitäten zu ungenau sein. Das wirkt sich vermutlich vor allem auf die Seitenbandunterdrückung einer SSB-Demodulation aus. https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM#Tiefpassfilter-Berechnung da habe ich mal ein elliptisches Tiefpassfilter vorgerechnet.
Dirk W. schrieb: > Soweit ich das bis jetzt verstanden habe brauchen die Softwareleute von > größer 20 kHz bis zur Abtastfrequenz bei 38 KHz die bestmögliche > Dämpfung. Nein. Wenn man mit 38 kHz abtastet, dann kann man nur Frequenzen bis 19 kHz erfassen ohne Aliasing. Und weil ihr aber 20 kHz als oberste Frequenz haben wollte geht das schlicht nicht. Selbst wenn ihr dann ab 20 kHz stark dämpfen würdet, dann wird es schon bei Frequenzen zwischen 19 kHz und 20 kHz Aliasing geben und diese Frequenzen können nicht von Frequenzen zwischen 0 kHz und 1 kHz unterschieden werden. Was ich braucht bei einer gewünschten maximalen Frequenz von 20 kHz ist eine Abtastrate die nicht nur doppelt so hoch ist, sondern am Besten sogar deutlich höher liegt als das Doppelte. Bei 48 kSampel/s kann der Frequenzbereich bis 24 kHz erfasst werden. Da habt ihr also 4 kHz Platz um vom Durchlassbereich in den Sperrbereich zu kommen. Geht, aber je mehr Platz/Abstand man hat im Frequenzbereich, desto einfacher die Filterei.
Wie gross ist den das Frequenzband, welches heruntergemischt werden sollte. Bisher haben wir gehoert, was herauskommen sollte. Was ist denn oberhalb ? Rauschen ? Harmonische eines Prozesses ? Wie viel die Unterdrueckung sein soll haengt auch mit dem Signal-to-noise des Nutzsignales ab.
Moin, Dirk W. schrieb: > Welchen Filtertyp verwende ich da am besten? Von der > Steilflankigkeit her wäre mir ein Elliptisches Filter am liebsten. Das > hat aber im Übertragungsbereich einen gewissen Amplitueden und > Phasengang. Geht das trotzdem oder muss es ein Butterworth Filter sein? Das ist halt so 'ne Frage wie: Ich will ein Eis, welche Sorte soll ich nehmen? Butterworth ist ein Filter fuer die Unentschlossenen ohne Ahnung. Da macht man nix grob falsch, aber optimal ist wahrscheinlich anders. Also wenn's Eis waere: plain vanilla. Du musst mit dir und den SW-Entwicklern im Klaren sein, was du/die brauchen und was du/die ggf. kompensieren koennen. Und eine Anforderung wie "moeglichst gut" ist keine Anforderung, sondern Shice. Du kannst dir z.b. einen Cauer mit >20dB Ripple im Durchlass reinbauen und entweder es ist voellig wurscht, was der mit deinem Nutzsignal macht oder wenns nicht wurscht ist, kannst du Ripple und/oder Gruppenlaufzeit auf der digitalen Seite wieder "geradebiegen" (weil da eh ein DSP oder sowas ist, was sonst nur in der Nase popelt) oder eben nicht. Dann geht kein Cauer - oder nur einer mit weniger fiesen Faxen. Dann solltest du noch wissen, was an Toleranz der beiden Filter untereinander noch zulaessig ist - das limitiert dein Analogdesign wahrscheinlich auch etwas. Denn du wirst es nicht schaffen, 2x exakt das gleiche Analogfilter aufzubauen. Gruss WK
Christoph db1uq K. schrieb: > I/Q bedeutet, es müssen zwei möglichst identische Filter sein. > Ein elliptisches LC-Filter könnte vielleicht durch die Streuungen der > Induktivitäten zu ungenau sein. Das wirkt sich vermutlich vor allem auf > die Seitenbandunterdrückung einer SSB-Demodulation aus. > > https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM#Tiefpassfilter-Berechnung > da habe ich mal ein elliptisches Tiefpassfilter vorgerechnet. Ich hatte so ein switched capacitor Filter im Auge. https://www.mouser.de/datasheet/2/609/MAX7400_MAX7407-3131030.pdf Aber im Moment geht die Diskussion Richtung Erhöhung der Abtastrate. Gruss D.W.
Gustl B. schrieb: > 20 kHz stark dämpfen würdet, dann wird es schon bei Frequenzen zwischen > 19 kHz und 20 kHz Aliasing geben und diese Frequenzen können nicht von > Frequenzen zwischen 0 kHz und 1 kHz unterschieden werden. Ja, sowas reden die Softwareleute auch, allerdings gehts da um Frquenzen im Bereich der Abtastrate, also das was in diesem Spektrum aus dem Mischerchip raus kommt. Und das wollen sie möglichst weg haben weil sie eben nicht softwaremässig wegfiltern können. Ich habe jetzt mal eine Abtastrate von 150 kHz vorgeschlagen, mal sehen was die sagen. Gruss D.W.
Moin, Ein SC-Filter als Antialiasingfilter ist schon so ein bisschen wie Teufel mit Beelzebub austreiben. Da brauchste dann noch 2 analoge Extrafilter, eines vorher und eines nachher. OK, die koennen dann lasch sein, da wird dann wohl jeweils eines 2. Kajuete reichen. Hier der dezente Hinweis drauf im Datenblatt: > The high clock-to-corner frequency ratio (100:1) also > eases the requirements of pre- and post-SCF filtering. > At the input, a lowpass filter prevents the aliasing of fre- > quencies around the clock frequency into the pass- > band. At the output, a lowpass filter attenuates the > clock feedthrough. Aber dafuer ist das ripplemaessig ja ein arg entschaerfter Cauer, da macht ja weder Amplitude noch Phase so richtig Faxen. Gruss WK
> switched capacitor Filter so etwas haben die Briten im Portsdown-Projekt 2018 auch für einen I/Q-Tiefpass benutzt: https://wiki.batc.org.uk/images/5/5b/PdFM_V2_Sht_1.pdf Ein LTC1569-7, je nach Digital ATV - Datenrate umschaltbarer Takt. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/15697fs.pdf Oben links kommen die Signale aus einem Raspi als digitaler Datenstrom, nach den Filtern sind es zwei analoge Signale. Ein Jahr später im Portsdown-Projekt 2019 wurde alles mit einem Lime-SDR ersetzt.
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Purzel H. schrieb: > Wie gross ist den das Frequenzband, welches heruntergemischt werden > sollte. Bisher haben wir gehoert, was herauskommen sollte. Was ist denn > oberhalb ? Rauschen ? Harmonische eines Prozesses ? Wie viel die > Unterdrueckung sein soll haengt auch mit dem Signal-to-noise des > Nutzsignales ab. Für uns ist der Bereich von 0 - 20 kHz relevant, das ist die maximale Kanalbandbreite die wir brauchen. Darüber hinaus kommt halt die Differenz vom LO zu irgendeinem HF Signal raus, was eben an der Antenne anliegt. Im Empfängerchip sind schon zwei Tiefpassfilter integriert, aber das reicht wohl noch nicht. Problematisch sind in diesem Fall alle Frequenzen die, zusammen mit der Abtastfrequenz und deren Vielfachen, in diesen Arbeitsbereich von 0 - 20 kHz fallen und sich als Nebenempfangsstellen äussern. D.h. für mich sieht das so aus, als würde sich die Abtastfrequenz zusammen mit einer, um 38,4 KHz neben der Sollfrequenz liegenden Störfrequenz, in den Arbeitskanal reinmischen und da sagen dann die Softwareleute, sie können die Sollfrequenzen nicht von den Störfrequenzen unterscheiden. Da ich aber kein Bitschieber bin habe ich davon keine Ahnung. Gruss D.W.
Diese Filter sind schon aus den 90ern, da werden auch damalige Preise verlangt: https://www.mouser.de/c/semiconductors/active-filters/?series=LTC1569-7 16-18€ pro Stück, immerhin noch lieferbar. Auch der MAX7403 liegt bei 11€: https://www.mouser.de/c/?q=MAX7403ESA%2B und davon braucht man zwei.
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Dergute W. schrieb: > Dann solltest du noch wissen, was an Toleranz der beiden Filter > untereinander noch zulaessig ist - das limitiert dein Analogdesign > wahrscheinlich auch etwas. > Denn du wirst es nicht schaffen, 2x exakt das gleiche Analogfilter > aufzubauen. Ja, das Problem sehe ich auch. Aber demnächst gibts ein meeting zu dem Thema danach bin ich wohl schlauer. Gruss D.W.
Schnellere Wandler (bzw DeltaSigma Wandler) ermöglichen deutlich einfachere HW-Filter zu verwenden. Gut für den Phasengang und HW-Kosten. Rechenleistung sollte in 2024 ja kein Thema sein ...
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