suche Lektüre über aufmodulieren auf eine Trägerwelle

Hallo zusammen,

Ich suche ein Buch oder etwas ähnliches, in dem vernünftig erklärt ist, wie das funktioniert ein Signal auf eine Trägerwelle zu legen, wie die Trägerwelle mit Signal drauf aussieht, wie man das Signal wieder herausholt, wie die Trägerwelle entsteht und wie Schaltpläne für sowas aussehen. Damit ich das möglichst schnell kapiere wie das geht, benötige ich unbedingt ein Buch mit vielen Beispielen von Schaltungen o.Ä..

Vorerst interessiert mich besonders der Bereich bei der Trägerwelle um die 10KHz, Die Information die auf der Trägerwelle liegen soll, geht bis auf 0,01 HZ runter. Übertragen muss ich nur über ein Kabel, nicht über Funk.

Seh ich das richtig, dass die Spannung der Information sozusagen einfach auf die Spannung der Trägerwelle addiert wird?

Viele Grüße und danke für Literaturhinweise aller Art,

Markus

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Markus Gronotte
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Markus Gronotte schrieb:

Das ist AM=Amplitudenmodulation. Eine Alternative ist die FM=Frequenzmodulation oder Phasenmodulation. Unter diesen Begriffen findet sich einiges. Eventuell unter "Telemetrie".

Offenbar ist die Multiplexer-Lösung doch nicht so brauchbar wie angenommen?

- Udo

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Udo Piechottka

"Udo Piechottka"

Hi,

Doch. Das gemultiplexte Signal soll ja aufmoduliert werden. Ich hoffe ja dadurch den Nebeneffekt zu erzielen, dass die durchschnittliche Amplitudenhöhe die hinterher im Soundblaster ankommt, mir als Eichungswert dienen kann.

Gruß,

Markus

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Markus Gronotte

Da gibt es viele, z.B.:

Rudolf Mäusl, Modulationsverfahren in der Nachrichtentechnik, Hüthig.

Beinhaltet die Mathematik zu AM (trivial) und Winkelmodulation (FM, Phi-M, nicht mehr so trivial) und erläutert gängige analoge Modulatoren und Demodulatoren. Es ist aber *kein Kochbuch*.

Ansonsten füllen Bücher über Modulationsverfahren aller Art hier jedenfalls eine Reihe im Bücherregal ;-)

Dazu kommt nochmal eine Reihe über DSP-Algorithmen, falls, so es meine Kristallkugel mir richtig sagt ;-) das Signal in einem PC demoduliert werden soll. Weil diskret abgetastet ist etwas anderes als kontinuierlich vorliegend.

Uff, Modulatoren haben viele Parameter ...

Vielleicht fangen wir doch lieber damit an: Hans Lobensommer, Handbuch der modernen Funktechnik, Franzis.

Erklärt auch ohne viel Mathematik gewisse Grundlagen (eben die, die man ohne viel Mathematik erklären kann ;-)

Nein, das siehst Du nicht richtig. Das wäre dann eine lineare Addition und keine Modulation ;-)

Gruß Oliver

P.s.: Eine A/D-Wandler-Karte mit 3 Eingängen ist eine A/D-Wandler-Karte mit 3 Eingängen ist ...

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
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Oliver Bartels

Markus Gronotte schrieb:

Hallo,

nein, eine einfache Addition von Signal und Tr=E4ger w=E4re gar keine=20 Modulation. Die einfache Amplitudenmodulation w=E4re eine Multiplikation der=20 jeweiligen Momentanwerte von Signalamplitude mit Tr=E4geramplitude.

Genaueres liest Du am besten in einem Buch nach.

Bye

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Uwe Hercksen

Markus Gronotte schrieb:

Wenn Du am Multiplexer ebenfalls ein GND- und ein definiertes Referenzsignal (>Max Amplitude) zu deinen Nutzsignalen aufschaltest und die Schaltfrequenz ausreichend hoch wählst (z.B. 50..100Hz), liegen abwechselnd alle 5 Signale auf dem Audiosignal, Du kannst über die Abfolge von Gnd und Referenz sauber die Synchronisation erreichen und hast einen Referenzpegel.

- Udo

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Udo Piechottka

"Udo Piechottka"

Hmm... Irgendwo habe ich wohl noch große Wissenslücken ;) Hatte eigentlich vor mit eine wesentlich höheren Frequen zu triggern wie die Trägerwelle. Mein ganze Ansatz mit den 10KHz war auch murks. Was ich wollte, war, mit 11,05 KHz den Multiplexer triggern und ne wesentlich niedrigere Sinuskurve nehmen wo das getriggerte Signal draufkommt. Ich glaube aber der Ansatz war wirklich Mist ^^

Die zweite Möglichkeit über die ich nachgedacht hatte war, die Triggerfrequenz genauso groß zu machen wie die Trägerfrequenz (11,05 KHz) denn es geht mir ja nur darum das Signal soweit zu verändern, dass es die Soundkarte aufnehmen kann, was bei ersterem Ansatz in diesem Posting nicht funktionieren sollte.

Beim zweiten bin ich mir nicht sicher. Naja... Bin ja auch erst im Grundstudium E-Technik da muss man mir solche Überlegungen noch verzeihen *g*

Gruß,

Markus

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Markus Gronotte

... wobei bei AM allerdings noch ein Offset in Höhe der halben maximalen Signalamplitude dazukommt, um den Träger weiterhin im Sendesignal zu halten. Sonst gibt es beim Nulldurchgang des Signals eine Phasenumkehr und bei keinem Signal auch keinen Träger => DSSB.

Gruß Oliver

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Oliver Bartels

So die einfache Theorie ;-)

In der Praxis werden dabei lustige Sachen geschehen, zum einen erzeugt die wohl zur Abtastung nicht ganz so synchrone Umschaltung der Eingänge der Geizwandlerkarte (tm ;-) ein nettes Zusatzspektrum (welches theoretisch beliebig breit ist, da Fouriertrafo mindestens eines periodischen Rechtecksignals, nämlich das, welches bei der Multiplexerei entsteht) zum anderen hat so eine Geizwandlerkarte auch einen Frequenzgang und einen ganz realen (zumeist) Sigma-Delta-Wandler mit digitaler Signalnachbearbeitung des "1 Bit" Sigma Delta Digitalsignals unter besonderer Berücksichtigung des angedachten Verwendungszwecks.

Und alleine deshalb ist die Muxerei am Eingang einer Soundkarte auch theoretisch eher eine Murkserei.

Ceterum Censeo: Eine A/D-Wandler-Karte mit 3 Eingängen ist eine A/D-Wandler-Karte mit 3 Eingängen ist ...

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

Oliver Bartels schrieb:

Hallo,

ja, das ist nat=FCrlich richtig. Gar nicht so einfach die einfache Amplitudenmodulation mit einem kurzen=20 Satz richtig zu beschreiben. Die richtige Definitionsgleichung mit Erkl=E4rung aller Terme wird aber=20 auch mehr als eine Zeile.

Bye

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Uwe Hercksen

Hallo Markus,

AM ist Multiplikation. Addition ergibt ein komlett anderes Signal.

Klaus

>
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Klaus Wagner

Oliver Bartels schrieb:

Eine FFT wäre hier natürlich Unsinn. Es wäre eine diskrete Auswertung der gewonnenen Teilstücke wohl sinnvoller. Somit erhält man mit der Mux-Frequenz pro Eingangssignal eine Abtastrate von z.B. 100 Hz, die sich bei erfolgter Synchronisation eben wieder splitten lassen und auf eine Datenreihe von 100 Messpunkten/s pro Kanal abbilden lässt. Im konkreten Fall geht es um seismische Schwingungen, da liegt man wohl mit 50Hz Grenzfrequenz ganz gut, diese lässt sich ja ggf. durch Erhöhen der Mux-Abtastrate anpassen.

Ein ungewöhnlicher Einsatzzweck, gewiss. Allerdings haben hochwertige Audiokarten auch eine vernünftige Linearität, und auf die kommt es bei dem Verfahren in erster Linie an, da Absoloutpegel rekunstruierbar im Signal enthalten sind. Bei vernünftiger Aussteuerung erhält man auch ein brauchbares Ergebnis. LowCost Laptop-Audioeingänge sind hier natürlich nicht gemeint.

Damit haben auch schon verschiedene Experten sinnloses Zeug gemessen. In der Summe müssen alle Komponenten unter messtechnischen Gesichtspunkten korrekt angeschlossen und eingesetzt werden. Ich vermute, der OP will eine standartisierte Aufzeichnungsapplikation und handelsübliche Komponenten verwenden, um die Daten aufzuzeichnen. Mit einer Karte oder Wandler-Einheit geht's schon wieder los mit der Kompatiblität/Treibern etc.. Da ist die Audio-Schnittstelle schon ein ganz guter Kompromiss.

Es wäre sicher ratsam, mal den zu überstreichenden Frequenzbereich und die geforderte Genauigkeit zu erfahren.

Gruss Udo

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Udo Piechottka

Oliver Bartels schrieb:

Plus der erhöhten Amplitude bei der wohl avisierten Aufzeichnung von 3 modulierten Signalen (mit 3 Trägern?)

- Udo

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Udo Piechottka

Hallo Markus,

Da Du nach Lektuere fragtest: Ich habe in jungen Jahren diese Dinge mit dem ARRL Handbook gelernt. Das war viel billiger als die ganzen Uni-Level Buecher und es gibt darin auch gleich handfeste Anleitungen wie man alles in die Praxis umsetzt.

Ich glaube, jedes Jahr kommt ein neues heraus. Aber fuer diesen Zweck tut es auch eine aeltere Version. Sogar unsere Buecherei hat eins.

Gruesse, Joerg

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Joerg

"Udo Piechottka"

Hi,

Also durch Tief und Hochpassfilter kann meinetwegen jetzt ne Mikrowelle neben den Eingangsverstärkern stehen, aber meine Werte werden nicht verfälscht. Saubere verstärkte Signale sind auf jeden Fall schon vorhanden.

Die übrig gebliebenen Frequenzen bewegen sich nach oben hin maximal auf 15 bis 20 Hz zu. 50 Hz ist duch Tiefpass bereits weggeschnitten.

Wichtig ist daneben, dass ich beim Bau von mehreren dieser Geräte hinterher die gleichen Kurven erhalte. Aber so extrem genau muss das auch gar nicht sein. Genaugenommen weiß ich das auch noch gar nicht

100%ig WIE genau das hinterher werden muss. Vielleicht wird es ja auch ein Reinfall und meine ganze Mühe ist umsonst, aber genau das möchte ich ja testen.

Gruß,

Markus

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Markus Gronotte

Bei AM werden die beiden Signale miteinander multipliziert

Gruß

Stefan

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Stefan Broering

Stefan Broering schrieb:

Ja, natürlich. Genaugenommen wird die mittlere Trägeramplitude multipliziert, da sich ansonsten bei negativen Werten die Phase des Trägers umkehren würde.

Gruss Udo

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Udo Piechottka

Darum geht es nicht.

Aber auch nur vielleicht.

Nochmals: Mit der *unsynchronisierten* Muxerei gibt es Probleme:

- Time Domain: Der Sigma-Delta Wandler hat eine *Impulsantwort*. Soundkarten nutzen zu >95% Sigma-Delta Wandler, und die Dinger haben hintenraus ein digitales Filter, weil zunächst nur ein 1 Bit Datenstrom ankommt. Das Filter erzeugt die vielen Bits. Außerdem gibt es vor dem Wandler ein Anti Alias Filter. Auch mit Impulsantwort ...

- Frequency Domain: Wenn man ein veränderliches Signal hart periodisch umschaltet, dann gibt es Nebenlinien. Das Umschalten wirkt wie eine Modulation, dadurch, dass hart umgeschaltet wird, entsteht ein ausgedehntes Spektrum. ( Es hat schon einen Grund, warum man z.B. bei einer FFT eine Fensterfunktion verwendet. Aber wiegesagt: Es kommt auf die FFT hier nicht an, das gilt in völliger Allgemeinheit ;-)

Natürlich kann man Multiplexer vor A/D Wandler schalten, das ist bei Prozessoren sogar gängige Praxis, *aber* die Umschaltung erfolgt *synchron* rechtzeitig vor dem Hold des S/H und der Konversion, und bei Sigma/Delta-Wandlern ist eine ganz besondere Vorsicht geboten.

Mux-Abtastrate

Dann überlege Dir, was bei gegebener Filterbandbreite der Anti-Alias-Filter und erhöhter Mux-Abtastrate geschieht:

Audiokarten

Die richtige Messung zur falschen Zeit ist die falsche Messung:

Das Signal, was der Wandler der Soundkarte sieht, ist mit Ausnahme weniger definierter Punkte bei einer periodischen Umschaltung *immer* eine Mischung aus den Signalen mehrerer Kanäle.

Warum: Die Karte hat eine *begrenzte Bandbreite*, vor dem Eingang des Wandlers sitzt ein *Tiefpassfilter* (Anti-Alias) und der Digitalfilter hinter dem Wandler ist dto. ein solcher. Der Tiefpassfilter hat wie gesagt eine *Impulsantwort*, also ein

*Gedächnis*.

Genauer: Ein "idealer" Tiefpass (kastenförmiger Frequenzgang) hat in der Time Domain eine sin(x)/x Funktion. Und damit gibt es wenige Punkte (Nullstellen), an denen keine Mischung stattfindet. ( Auf die Punkte zielen die Digitalfunk-Leute ab, das Zauberwort heißt Intersymbolinterferenz. Man glaubt garnicht, was so alles in einem 1 Euro Handy an Know How steckt ;-)

Ansonsten ist die sin(x)/x Funktion beliebig weit ausgedehnt, sie wird zwar mit größerem x immer schwächer, reicht aber ggf., um das Messergebnis zu vermurksen.

Und wenn die Wandler Abtastrate nicht mit der Umschalterei synchronisiert ist, dann wandern die Nullstellen, man bekommt einen beliebigen Mix. Erhöht man jetzt die Umschaltfrequenz, dann wird die Vermischung der Kanäle immer schlimmer, weil x immer kleiner wird.

Jetzt klar ?

Und im Gegensatz zu dafür konstruierten A/D Wandlerkarten läßt sich die Soundkarte im allgemeinen nicht vorschreiben, wann sie den Samplevorgang auslöst. Damit wird ggf. voll in den Umschaltvorgang gesampelt.

Murks ist Murks bleibt Murks wird Murks bleiben, auch wenn der Murks billig ist, nennt man ihn trotzdem Murks und nicht Billks, weil er eben Murks ist und Murks heißt ;-)

Warum das ganze Vorhaben IMHO Murks ist, habe ich oben begründet.

Es gab auch mal eine Zeit (ca. um 1920), wo Ingenieure (!) geglaubt haben, dass man doch mit FM locker jede Bandbreiteneinschränkung und den Nachrichtenquader umgehen kann, weil das auf den ersten Blick doch alles so schön einleuchtend klang. War es aber nicht ;-/

Das ist eh' klar. Aber nur weil es Deppen gibt, die mit gescheiten Karten Mist messen, heißt das im Umkehrschluß noch lange nicht, dass man jetzt nur Schundhardware einsetzen braucht und schon gute Messergebnisse bekommt.

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

Das ist nicht unproblematisch, weil Deine Träger entsprechend stabil sein müssen. Ansonsten modulierst Du mehr, als Dir lieb ist.

Ganz ehrlich: Wenn es wirklich mehrere Geräte werden sollen, ist es sinnvoller, stattt der ganzen Moduliererei etc. schnell eine PCI Karte oder ein USB Board (z.B. mit FT232/FT245) mit geeigneten Wandlern selber zu stricken, das gibt meiner Meinung nach definitiv weniger Verdruß.

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

| > Es wäre eine diskrete Auswertung der | >gewonnenen Teilstücke wohl sinnvoller. Somit erhält man mit der Mux-Frequenz pro | >Eingangssignal eine Abtastrate von z.B. 100 Hz, die sich bei erfolgter | >Synchronisation eben wieder splitten lassen und auf eine Datenreihe von 100 | >Messpunkten/s pro Kanal abbilden lässt. | Aber auch nur vielleicht.

OK Oliver Du hast im Grunde Recht und dennoch wird es gehen. Es werden die ersten 50 WEerte Mist sein, was aber herzlich wenig stört. Die anderen Werte werden auch nicht die 16 Bit auflösung schaffen, aber dafür sind es schön viele und mit den bekannten Pegeln lässt sich vielleicht sogar noch die Systemantwort zurückkompensieren, wenns überhaupt erforderlich ist. Ich hab das mal gesehen, wie das ein Infofuzzi mit der unteren Grenzfrequenz seiner Soundkarte gemacht hat. Der hat einfach ein (bekanntes) Rechteck aufgenommen und dann zurückgerechnet, was die Karte verbiegt und dann invers korrekturgerechnet. Beeindruckend was da herauszuholen war... Aber Wunder konnte er auch nicht vollbringen.

| - Time Domain: Der Sigma-Delta Wandler hat eine *Impulsantwort*. | Soundkarten nutzen zu >95% Sigma-Delta Wandler, und die Dinger | haben hintenraus ein digitales Filter, weil zunächst nur ein 1 Bit | Datenstrom ankommt. Das Filter erzeugt die vielen Bits. | Außerdem gibt es vor dem Wandler ein Anti Alias Filter. | Auch mit Impulsantwort ...

Eben, deswegen muss das System erst einschwingen und dann kannst Du ablesen. Deswegen versteh ich nur nicht, warum nicht die volle Abtastrate nutzen, dann gehts doch viel schneller mit der Einschwingerei der SD-Wandlers.

| Natürlich kann man Multiplexer vor A/D Wandler schalten, das | ist bei Prozessoren sogar gängige Praxis, *aber* die Umschaltung | erfolgt *synchron* rechtzeitig vor dem Hold des S/H und der | Konversion, und bei Sigma/Delta-Wandlern ist eine ganz | besondere Vorsicht geboten.

Die Soundkarten werden in den seltensten Fällen S/H drin haben. Wozu auch.

| >Im konkreten Fall geht es um seismische Schwingungen, da liegt man wohl mit 50Hz | >Grenzfrequenz ganz gut, diese lässt sich ja ggf. durch Erhöhen der Mux-Abtastrate | >anpassen. | Dann überlege Dir, was bei gegebener Filterbandbreite der | Anti-Alias-Filter und erhöhter Mux-Abtastrate geschieht:

Anti Aliasing Filter sollten schon richtig dimensioniert werden, dazu gibt es bei Microchip eininteressantes Tool ;-) Bis dahin begreifen die wenigsten, dass es nicht mit -3 dB bei halber Abtastfrequenz getan ist...

| >Ein ungewöhnlicher Einsatzzweck, gewiss. Allerdings haben hochwertige Audiokarten | >auch eine vernünftige Linearität, und auf die kommt es bei dem Verfahren in | >erster Linie an, da Absoloutpegel rekunstruierbar im Signal enthalten sind. | Die richtige Messung zur falschen Zeit ist die falsche Messung: | Das Signal, was der Wandler der Soundkarte sieht, ist mit Ausnahme | weniger definierter Punkte bei einer periodischen Umschaltung

*immer* | eine Mischung aus den Signalen mehrerer Kanäle.

Es kommt wie so oft auf die Dimensionierung an. Wenn Du in der Tat mit

440 Hz umschalten kannst, dann bleiben bei 44000 Sps pro Schaltvorgang 100 Samples. Wenn Dich dann noch die Vorgeschichte stört, dann braucht Du wirklich viel Auflösung... Normalerweise brauch ein Audiocodec so ca 20 Samples für einen aktuellen Wert, sollte also weit reichen.

| Und wenn die Wandler Abtastrate nicht mit der Umschalterei | synchronisiert ist, dann wandern die Nullstellen, man bekommt | einen beliebigen Mix. Erhöht man jetzt die Umschaltfrequenz, | dann wird die Vermischung der Kanäle immer schlimmer, weil x | immer kleiner wird.

Eben und hier sind wir bei einem x von ca 1/100 und da ist sin x/x ziemlich gut =1

| Und im Gegensatz zu dafür konstruierten A/D Wandlerkarten läßt | sich die Soundkarte im allgemeinen nicht vorschreiben, wann sie den | Samplevorgang auslöst. Damit wird ggf. voll in den Umschaltvorgang | gesampelt.

Werf doch die ersten 80 Meßwerte einfach weg und nehm dann den Mittelwert der letzten 20 Dann hast Du das Problem behoben.

| Murks ist Murks bleibt Murks wird Murks bleiben, auch wenn | der Murks billig ist, nennt man ihn trotzdem Murks und nicht Billks, | weil er eben Murks ist und Murks heißt ;-)

Gut gepfuscht ist schon halb geschafft, ein Spruch aus der Metallerwerkstatt...

16 Bit auflösung würd ich nicht erwarten wollen, aber 10 Bit könnten bei sorgfältigem Aufbau drin sein...

Wobei ich immer noch der Meinung bin, dass Der Aufwand weder wesentlich billiger noch schneller zu realisieren sein wird, als ein µC mit serieller Anbindung (zur Not über einen USB-RS232-Adapter oder SPI nachbildung am Parallelport, den man ja zur größeten Not auch aus dem USB herausziehen kann...)

Martin

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Martin Schönegg

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