Hinweise Zum Betrieb Des Rsr200; Datenraten / Bandbreiten / Empfangsbereiche - Reuter-Elektronik Rsr200 Bedienungsanleitung

5. Hinweise zum Betrieb des RSR200

5.1 Datenraten / Bandbreiten / Empfangsbereiche

Der RSR200B ist ein Hochgeschwindigkeits-Digitalisierer, der große Signalbandbreiten zur Verfügung
stellen kann. Die theoretische Obergrenze ergibt sich aus der maximal möglichen Datenrate der USB-
Schnittstelle. Diese wird mit 100 MHz bei 32 Bit Wortbreite betrieben. Das ergibt theoretisch eine Bitrate
von 3,2 GBit. Dies entspricht 100 MSp/s bei 16 Bit Wortbreite der IQ-Daten. Durch die Unterteilung in
Datenblöcke und das Einfügen von Steuerinformationen in den Datenstrom reduziert sich die mögliche
Samplerate.
Die minimal mögliche Samplerate resultiert aus der minimal möglichen ADC-Taktfrequenz 70 MHz und der
höchstmöglichen Dezimierungsrate 16. Das ergibt 4,375 MSp/s. Diese Datenrate ist fast immer zu hoch,
um sie über ein langsames Netzwerk (Internet, WLAN, ...) zu übertragen.
Achtung! In der ersten Version V10x der Firmware und der ExtIO_RS200B10x.DLL ist der RSR200 nur
zum Direktanschluss per Kabel an eine Schnittstelle eines PC vorgesehen.
Die variable ADC-Taktfrequenz ist eine hervorstechende Eigenschaft des RSR200 zur flexiblen Anpassung
an vorhandene bzw. gewünschte Empfangsbedingungen. Dabei müssen die theoretischen Grundlagen der
Umsetzung von analogen Signalen in digitale Signale / Daten beachtet werden. Es sind insbesondere das
sogenannte "Nyquist-Theorem" und alle damit zusammen hängenden Effekte wie Spiegelung / Faltung,
Aliasing, Oversampling, Bandbreitenbegrenzung usw. Zum erfolgreichen Einsatz des RSR200 wird
dringend empfohlen, entsprechende Grundlagenliteratur zu Rate zu ziehen.
Beim Betrieb des RSR200 ist ganz besonders die von der ADC-Taktfrequenz abhängige Lage der
„Nyquist-Zonen" zu beachten. Das sind die Bereiche, die „am Stück" digitalisiert werden können, ohne
dass Signalstörungen („Aliasing") auftreten. Dazu muss die entsprechende Zone mittels analoger Filter
am Eingang des RSR200 ausgefiltert werden. Jedes Signal einer anderen Zone, das an den ADC-
Eingang gelangt, wird ebenso empfangen, wie das Signal in der gewünschten Zone (mit unterschiedlicher
Dämpfung entsprechend der Zonen-Ordnung). Die Nyquist-Zonen haben jeweils eine Bandbreite von der
Hälfte des ADC-Taktes.
Beispiel: ADC-Takt = 100 MHz. Zone 1: 0 – 50 MHz, Zone 2: 50 – 100 MHz, Zone 3: 100 – 150 MHz, ...
Sollen Signale aus Zone 1 empfangen werden, so müssen alle Signale oberhalb 50 MHz gesperrt werden
(Tiefpass). Für den Empfang in Zone 2 ist ein Bandpass von 50 – 100 MHz notwendig. Usw. Zu beachten
ist, dass die Filter auch bei höchstem Aufwand niemals „Rechteck-Filter" sein können, also eine begrenzte
Flankensteilheit besitzen. Eine Nyquist-Zone ist somit niemals vollständig nutzbar, an ihren Grenzen
beginnt bereits die Dämpfung der gewünschten Signale und es erscheinen Signale aus der jeweiligen
Nachbarzone. Die Dämpfung des Filters bei den Frequenzen der unerwünschten Zonen bestimmt, wie
stark das in den gewünschten Bereich fallende störende Signal ist.
Zur erfolgreichen Nutzung des RSR200 ist es also unabdingbar, zur Taktfrequenz passende Filter vor den
Eingängen zu verwenden (oder nur Signale einzuspeisen, die keine Frequenzen in störenden Bereichen
enthalten, wie z. B. aus Messgeneratoren oder resonanten Antennen mit hoher Außerband-
Signalunterdrückung). Oder, und hier liegt der Vorteil des RSR200, die ADC-Taktfrequenz den gegebenen
Möglichkeiten (vorhandene Filter, Antennen, ...) anzupassen.
Beispiel 1: Im RSR200 integrierte Tiefpass-Filter (HF1 und 2). Die Filter sind ausreichend, um im KW-
Bereich (1. Nyquist-Zone = „Basisband") gute Dämpfung der Aliassignale zu erreichen. Bei der Standard
ADC-Taktfrequenz 125 MHz liegt der nächste Empfangsbereich (2. Nyquist-Zone) bei 62,5 – 125 MHz.
Frequenzen um 125 MHz ±30 MHz werden in den Bereich 0 – 30 MHz abgebildet. Die Frequenz 125 MHz
- 30 MHz = 95 MHz (nächstliegende zum eigentlichen Empfangsbereich) wird bei 30 MHz abgebildet und
erscheint ca. 75 dB gedämpft. Fazit: Solange an HF1 / 2 nicht extrem starke UKW-Signale anliegen
(Antennenfrage!), sollte diese Dämpfung für nahezu alle Empfangssituationen genügen.
Tipp: Eine Änderung der ADC-Taktfrequenz schiebt den Bereich, der nach 0 – 30 MHz abgebildet wird, auf
andere Frequenzen (immer um die Vielfachen der Taktfrequenz herum). Beispielsweise können bei Wahl
von 140 MHz ADC-Takt keine UKW-Frequenzen in den KW-Bereich gespiegelt werden.
Beispiel 2: Im RSR200 integriertes Hochpass-Filter (VHF). Das Filter ist ausreichend, um im VHF-Bereich
gute Dämpfung der tieffrequenten Aliassignale aus dem KW-Bereich zu ermöglichen. Ebenso wie im
Beispiel 1 wird ein 30 MHz Signal zu 95 MHz gespiegelt. Es erscheint dort mit ca. 72 dB Dämpfung.
AUSGABE DATUM
2.11 12.09.2025
K & M Burkhard Reuter
NAME
RSR200_BA_V211.PDF
B. Reuter
Seite 14