"DSP: aller Anfang ist leicht"
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Vorbemerkung:
Entstanden für ein OV-Treffen als Versuch, daran zu erinnern, dass Amateurfunk ein technisches Hobby ist. Der Anspruch an sich selbst als Funkamateur sollte deutlich höher liegen als die Bedienung des Gerätes zu beherrschen: das sollte damals die Botschaft sein. Amateurfunk ist deutlich mehr als reine Kommunikation! Soviel zu Intention und Zielgruppe.

Analoges Filter:
vom Eingang bis Ausgang analoge Signale

Digitales Filter: an Eingang und Ausgang Wandler analog <-> digital, intern digitale Signalverarbeitung.

Was macht der ADC?
Er liefert in festen Zeitintervallen ein digitales Datum, dass die jeweilige Amplitude des analogen Signals angibt.

Welche Bedeutung hat die Wahl der Abtastfrequenz?
Eine zu hohe Wahl schadet prinzipiell nicht, eine zu niedrige führt zu unerwünschten Effekten.

Was macht man mit den Zahlen?
Klare Sache, man rechnet mit ihnen! Das Ergebnis geht an den DAC.

Beispiel 1: Signal mit Störspitze
Durch gleitende Mittelwertbildung wird das Störsignal fast ganz eliminiert. An diesem Beispiel zeigt sich ein wesentlicher Unterschied zwischen analogen und digitalen Filtern. Bei digitalen Filtern werden zur Verarbeitung des Signals zur Zeit t Informationen über das Signal zur Zeit t-1 UND t+1 mit berücksichtigt, sozusagen Vergangenheit und Zukunft mit einbezogen. Analoge Filter arbeiten immer in der Gegenwart.

Beispiel 2: verbrummtes Signal
Jetzt ist die Störung dauerhaft, das Nutzsignal dagegen nur kurzzeitig vorhanden. Auch hier gelingt mit gerimgem Rechenaufwand die Elimination des Störsignals.

Symbolische Darstellung der Signalverarbeitung:
die mathematische Darstellung ist nicht jedermanns Sache. Aug mehr Gegenliebe stöß die Darstellung der Verarbeitungsschritte durch ein Blockdiagramm, dass aus nur 3 verschiedenen Elementen aufgebaut ist. Diese sind die Addition, die Multiplikation und die Verzögerung.

Eigenschaften realer Bandpassfilter 1:
nahezu ideale Durchlasskurve, von Mittenfrequenz unabhängig! Das muss man gesehen und gehört haben!

Eigenschaften realer Bandpassfilter 2:
vereinfachte Blockdiagramme zeigen einen im Prinzip einfachen Aufbau. Nur ist leider nicht mehr wie in den beiden Beispielen erkennbar, warum diese Art der Verarbeitung als Filter funktioniert. Das ist leider nicht schnell und anschaulich machbar. Der Entwurf solcher Filter ist etwas für Spezialisten (kann man lernen, braucht aber Zeit)! Mit Hilfe von Programmem bestimme sie die Faktoren alpha_i, beta_j je nach Anforderungen an das Filter.

Eigenschaften realer Bandpassfilter 3:
Das Bild zeigt einen weiteren wesentlichen Unterschied zwischen den Filtertypen auf. Beim digitalen Filter ist die Laufzeit durch das Filter frequenzunabhängig.

Blockschaltbild des DSP-10 1:
Das ist ein DSP-TRX für 2 m von W7PUA. Am Blockschaltbild kann man manches entdecken, was DSP in einem TRX leisten kann.
Die zweite ZF liegt im Bereich zwischen 10 kHz und 20 kHz, danach erfolgt die digitale Signalverarbeitung. Die Demodulation von SSB erfolgt ohne Quarzfilter und Balancemodulator. Wie das funtkioniert? Ein Rückblick auf die Erzeugung von SSB mittel der Phasenmethode hilft!

Blockschaltbild des DSP-10 2:
Auch FM wird per DSP demoduliert (arctan-Detektor). Es lässt sich zeigen, dass alle im Amateurfunk vorkommenden analogen Signale demoduliert werden können, wenn das Signal im Doppelpack vorhanden ist. Einmal ohne (I), einmal mit Phasenverschiebung von 90 Grad (Q).


Blockschaltbild des DSP-10 3:
Eine ganz tolle Sache wird ebenfalls durch möglich. FFT im Kasten meine "schnelle Fouriertransformation". Das liest und hört sich so gut wie es ist. Aus den Werten aufeinanderfolgenden Spannungswerte, die der ADC liefert (die Spannungen oder Pegel muss man sich über eine Zeitachse aufgetragen denken) wird das Frequenzspektrum des Eingangssignals berechnet (die Amplituden der Frequenzen kann man über einer Freqeunzachse auftragen). In Echtzeit wird vom Zeit- in den Frequenzbereich transformiert.

SDR 1:
In its basic form, a software defined radio (SDR) is a digital computer connected to an antenna and controlled by software. (ARRL SDRWG)

SDR 2:
AC5OG, jetzt K5SDR, nomen est omen, beschrieb ein SDR in der QEX.
Der analoge Empfangsteil besteht primär aus einem Direktüberlagerungsempfänger spezieller Art. Dieser Tyaloe-Detektor nach N7VE liefert die für diw weitere Verarbeitung mit DSP erforderlichen Signale I und Q.

Wie ist der ultimative DSP-TRX aufgebaut?
Klare Sache, an die Antenne kommt der ADC, dann geht es los mit DSP. Im Prinzip alles ganz einfach :-)


Peter - DJ2ZS

www.mydarc.de/dj2zs/