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Verschiedenes
7.4.5.2 Allgemeines Filter-Konzept
imc SPARTAN verwendet eine zweistufige Systemarchitektur, bei dem die analogen Signale mit einer festen
primären Abtastrate abgetastet werden (analog-digital Wandlung mit Sigma-Delta ADCs). Hierbei vermeidet ein
festes analoges Tiefpassfilter Aliasing-Fehler. Der Betrag dieser primären Abtastrate ist nicht nach außen hin
sichtbar, hängt vom Kanaltyp ab und ist in der Regel größer oder gleich der in der Einstelloberfläche wählbaren
Abtastrate. Das einstellbare Filter ist als digitales Filter realisiert, welches den Vorteil eines exakten Betrags- und
Phasenverlaufs hat. Dies ist insbesondere für den Gleichlauf (Matching) von miteinander verrechneten Kanälen
von großer Bedeutung.
Werden in der System-Konfiguration langsamere Datenraten (f_sample) eingestellt, so gewährleisten digitale
Anti-Aliasing Filter (Tiefpass-Filter) die Einhaltung der Bedingungen des Abtast-Theorems. Drei Fälle können
dabei unterschieden werden.
7.4.5.3 Implementierte Filter
Filter-Einstellung "Filter-Typ: ohne":
Nur das (analoge) auf die primäre Datenrate abgestimmte Anti-Aliasing-Filter ist wirksam, neben einer
nachgeschalteten digitalen Frequenzgang-Korrektur, die für einen steileren Frequenzgang sorgt.
Diese Einstellung kann sinnvoll sein, wenn maximale Bandbreitenreserven genutzt werden sollen und
gleichzeitig einschränkende Annahmen über die spektrale Verteilung des Messsignals gemacht werden
können, die einen Verzicht auf vollständige Filterung rechtfertigen.
Filter-Einstellung "Filter-Typ: AAF":
Die (digitalen) Anti-Aliasing-Filter werden als elliptische Cauer-Filter ausgeführt. Deren "scharfe" Kennlinie im
Frequenzbereich ermöglicht es, die Eckfrequenzen erheblich näher an die Abtast- bzw. Nyquist-Frequenz
heranzuführen, ohne Kompromisse zwischen Bandbreite und Aliasing-Freiheit.
Die automatische Wahl der Eckfrequenz in der Einstellung "AAF" basiert auf folgenden Kriterien:
·
Im Durchlassbereich ("pass band") ist eine maximale (AC-) Verstärkungs-Unsicherheit von
0,06% = -0,005 dB zulässig. Das pass band ist definiert durch die Eckfrequenz, bei der dieser Wert
unterschritten wird.
·
Der Sperrbereich ("stop band") ist gekennzeichnet durch eine Dämpfung von mindestens –80 dB.
Diese Dämpfung wird auch für 16-Bit Systeme als ausreichend angesehen, da diskrete Störfrequenzen nie
100% Amplitude erreichen können: der nutzbare Messbereich wird im wesentlichen durch das Nutzsignal
ausgefüllt. Andernfalls müsste ohnehin ein größerer Bereich gewählt werden, um Übersteuerung zu
vermeiden.
·
Der Übergangsbereich ("transition band") liegt typischerweise symmetrisch um die Nyquist-Frequenz
herum. Damit ist gewährleistet, dass die ins pass band zurückgespiegelten Aliasing-Anteile aus dem stop
band um ausreichende (mind.) –80dB unterdrückt sind. Rest-Anteile aus dem Frequenzbereich zwischen
Nyquist-Frequenz und stop band Grenze spiegeln lediglich zurück in den Bereich außerhalb des pass band
(pass band bis Nyquist) dessen Signalgehalt als nicht relevant definiert ist.
© 2023 imc Test & Measurement GmbH
imc SPARTAN - Handbuch, Edition 12 - 02.06.2023
Kapitel 7
Seite 123
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