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4-2013

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HF-Praxis 4/2013

Bild 10:

Bild 10: SSB-Aufbereitung mit DAC und analogem Quadraturmodulator Bild 9: Blochaufbau des analogen Quadraturmodulators und Grundstruktur eines Polyphasen-Netzwerks so erhält man als Ergebnis zwei neue Signale, eines ist real, das andere imaginär: Re(t) = Re(bb[t]) x cosωt - Im(bb[t]) x sinωt Im(t) = Re(bb[t]) x sinωt - Im(bb[t]) x cosωt Fasst man diese beiden Signale in einem komplexen Kanal zusammen, so hat dieser die Form complexIF = Re(t) + j x Im(t). Das Spektrum entspricht dem in Bild 4. Digitaler Quadraturmodulator und weitere Stufen In Bild 6 sieht man das Blockdiagramm des digitalen Quadraturmodulators im AD 9788. Die beiden Ausgänge bilden den komplexen Kanal, bestehend aus den Signalanteilen Re(t) und Im(t), auch als I (In Phase) und Q (Quadratur) bekannt. Durch interne Umschaltung der Eingangssignale der beiden Summierer ist es möglich, entweder das Ausgangsszenario ±(RF - IF) oder ±(RF + IF) zu erzeugen. Die Seitenband-Unterdrückung wird hier noch nicht realisiert. Um den SSB-Aufbereitungsprozess zu komplettieren, wird ein zweiter komplexer Modulator hinzugefügt. Dabei handelt es sich meist um eine analoge Stufe, da Frequenzen im Gigahertzbereich nicht mit einfachen DACs erzeugt werden können. In Bild 7 ist der zweistufige Bild 11: Fundamentale Signale und Images am DAC-Ausgang Aufbau skizziert. Bei analogen Modulatoren sind jedoch Verstärkung, Offset und Phasenbeziehung mehr oder weniger abhängig von Betriebspannung und Temperatur. Daher bietet der AD 9788 programmierbare Möglichkeiten, um diese Driften zu kompensieren. Bild 8 zeigt das Spektrum nach der zweistufigen Modulation. Die Seitenband-Unterdrückung erfolgt an einem der beiden Ausgänge des zweiten Modulators. Die Nutzung beider Ausgänge zusammen ist also nicht erforderlich. Hier wird angenommen, dass man den realen Anteil nutzt, was typisch für einen analogen Modulator ist. Um jedoch ein qualitativ hochwertiges SSB-Signal zu erhalten, müssen noch einige andere Komponenten eingesetzt werden. Dazu gehören Widerstände, Kondensatoren, Spulen und verschiedenartige Filter. Weiter folgt oft ein VGA (Variable Gain Amplifier) zur Leistungseinstellung und schließlich ein Leistungsverstärker. Der analoge Quadraturmodulator Die analoge Quadraturmodulation ist in der herkömmlichen Technik gut bekannt. Bild 9 zeigt einen typischen Blockaufbau. Zu den Signalen vom digitalen Quadraturmodulator kommt hier noch ein LO-Signal hinzu. Die Signale I und Q können beispielsweise mit einem Polyphase-Netzwerk erzeugt werden. Dieses Netzwerk benötigt viele Kondensatoren und Widerstände und wird diskret realisiert, wie unten im Bild angedeutet. Einige neuere Quadraturmodulatoren, wie der ADL 538x, benötigen kein Polyphase-Netzwerk, sondern lediglich eine LO-Frequenz, die doppelt so hoch ist, wie I bzw. Q. Allgemeine Anwendungspraxis In modernen Funksendern bereitet ein DAC die digitale Information so auf, dass sie letztendlich gesendet werden kann. Das analoge Format benötigt einen analogen Quadraturmodulator, wenn die Sendefrequenz relativ hoch sein soll. Die Aufbereitung erfolgt oft wie in Bild 10 skizziert. Der digitale Inhalt am Eingang des DACs kann verschiedene Formate besitzen. Er kann aus realen oder komplexen Basisbanddaten bestehen oder bereits auf eine ZF moduliert sein. Beim aktuellen Stand der Technik kann diese ZF einige hundert Megahertz betragen. Andererseits erlauben Basisbanddaten einen einfacheren DAC und eine exaktere Ausführung der komplexen Modulation vor der D/A-Wandlung. Unausweichlich bei der D/A-Wandlung sind die Spiegelfrequenzen (Images). Sie erscheinen gemäß Bild 11 auch auf den Frequenzen n x Sampling Rate +/- Fundamental, wobei n ganze Zahlen bis unendlich sind und die Sample Rate am Eingang des DACs gemeint ist. Wie man sieht, gibt es auch ein Überlappen der Funktion sinx/x (sinc) über die Signalbandbreite. Teil 3 in Heft 5 30 hf-praxis 4/2013

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