Reuter-Elektronik RSR200 Bedienungsanleitung Seite 15

Das nächst höhere Aliassignal im VHF-Bereich liegt bei 125 MHz + 30 MHz (3. Nyquist-Zone) = 155 MHz.
Dieses wird am VHF-Eingang voll durchgelassen und erscheint mit nur ca. 5 dB Dämpfung (Frequenzgang
des VHF-Eingangs + Systemdämpfung bei höheren Aliasing-Ordnungen) auf 95 MHz.
Dies unterstreicht deutlich die Forderung, dass für störungsfreie Digitalisierung in Nyquist-Zonen höherer
Ordnung immer Bandpassfilter verwendet werden müssen. Im Beispiel müsste also mindestens ein
Tiefpassfilter (ergibt zusammen mit dem eingebauten Hochpassfilter einen Bandpass) vor den Eingang
VHF geschaltet werden, dass alle Frequenzen oberhalb der Taktfrequenz ausreichend unterdrückt.
Bei Digitalisierung in noch höheren Nyquist-Zonen verschärfen sich die Forderungen immer mehr. Hier
genügt auch der Hochpass an VHF nicht mehr, da er lediglich die 1. Zone dämpft.
Beispiel 3: Digitalisierung des DAB-Bereichs von 174 – 240 MHz. Die Bandbreite beträgt 66 MHz. Laut
Nyquist-Theorem muss der ADC-Takt größer als das Doppelte der zu erfassenden Bandbreite sein. Es ist
also eine Frequenz für AD CLK von min. 132 MHz notwendig. Dann wäre aber ein Bandpass mit
rechteckiger Filterkurve nötig. Für realistische Filter muss der ADC-Takt erhöht werden. Weiterhin muss
aber auch beachtet werden, dass der gewünschte Empfangsbereich vollständig in eine Nyquist-Zone
passt. Mit z. B. 150 MHz AD CLK läge die 3. Zone bei 150 – 225 MHz, könnte also den DAB-Bereich nicht
vollständig erfassen. Mit Wahl von 166 MHz liegt die 3. Zone bei 166 – 249 MHz und damit recht
symmetrisch über dem gewünschten Empfangsbereich. Die nächstliegenden Aliassignale sind 158 MHz
(174 MHz – 166 MHz = 8 MHz unter dem ADC-Takt) und 258 MHz (1,5 AD CLK – 240 MHz = 9 MHz über
1,5fachem ADC-Takt). Das vorzusehende Bandpassfilter für den DAB-Bereich muss also schon recht
aufwändig sein, wenn alle möglichen Aliassignale gut unterdrückt werden sollen.
Verwendung von SerL und SerU: Um die Anforderungen an Anti-Aliasingfilter speziell im VHF-Bereich zu
entschärfen, gibt es im RSR200 die spezielle Betriebsart: „Ser" (Seriellschaltung der beiden ADC). Dies
meint eine Verschiebung der Abtastzeitpunkte der ADC derart gegeneinander, so dass das Eingangssignal
mit scheinbar doppelter Frequenz (seriell hintereinander) abgetastet wird. Dadurch verdoppelt sich auch
die Breite der Nyquist-Zonen und die Anforderungen an die notwendigen Filter werden deutlich verringert.
Achtung! Die serielle Arbeitsweise der ADC ist nur mit begrenzter zeitlicher Genauigkeit möglich. Schon
Abweichungen der Abtastzeitpunkte im femto-Sekundenbereich (1 fs = 0,001 ps) verringern die mögliche
Dämpfung der originalen (schmalen) Nyquist-Zonen gegenüber den idealen (verdoppelten) Zonen. Im
RSR200 sind ca. 30 dB Dämpfung möglich.
Die verdoppelte Datenrate aus den ADC muss in einer Dezimierungsstufe wieder auf den originalen ADC-
Takt gebracht werden. Dabei ist eine Filterung notwendig, um wieder der Nyquist-Bedingung zu genügen
(Bandbreite maximal 0,5 AD CLK). Der nachgestellte Buchstabe „U" (Upper) oder „L" (Lower) der
Betriebsart „Ser" kennzeichnet dabei, ob eine Hochpass- oder eine Tiefpassfilterung erfolgt. Damit kann
ausgewählt werden, ob die mögliche Unterdrückung von Aliassignalen im Nyquist-Band „rechts" (höhere
Frequenzen) oder „links" (niedrigere Frequenzen) vom verwendeten Nyquist-Band erfolgt.
Beispiel 4: Empfang des 4 m Bandes bei 70 MHz an Eingang VHF. Gewählte ADC-Taktfrequenz 160 MHz
(Empfang der 70 MHz innerhalb der 1. Nyquist-Zone). Die nächste höherfrequente Aliasfrequenz liegt bei
90 MHz (0,5 AD CLK – 70 MHz, 2. Zone), sie wird ungedämpft empfangen. Die Anforderungen an ein Filter
zur ausreichenden Dämpfung der UKW-Signale sind also hoch. Bei Wahl der Betriebsart „SerL" wird die
untere (hier die 1.) Nyquist-Zone durchgelassen und die obere unterdrückt. Die UKW-Signale werden also
mit ca. 30 dB gedämpft und die Anforderungen an das Filter vermindern sich deutlich.
Hinweis: Dies ist ein fiktives Beispiel mit Wahl einer ungünstigen Taktfrequenz (was aber in manchen
Fällen nicht anders geht). In Beispiel 4 wäre z. B. die Wahl von 120 MHz AD CLK günstiger, weil die
nächsthöhere Taktfrequenz erst bei 170 MHz liegt. Aber selbst dann ergäben sich bei Wahl von „SerU"
(das Nutzsignal liegt nun in der „oberen" 2. Zone) vorteilhafte Bedingungen, weil nun das untere
Seitenband (1. Zone) gedämpft wird. Das tieferfrequente Aliassignal bei 50 MHz (70 MHz – 0,5 AD CLK)
wird zwar vom VHF-Hochpass schon gedämpft, aber nun ca. 30 dB mehr. Trotz Nutzung einer höheren
Zone (eigentlich Bandpass nötig!), reicht nun der Hochpass des VHF-Eingangs für normale Empfangsfälle
aus (die höherfrequenten Aliassignale müssen aber weiterhin durch einen zusätzlichen Tiefpass
unterdrückt werden, wenn die Antenne diese liefert).
Achtung! Die Filterung des benachbarten Nyquist-Bandes bei den „Ser" Betriebsarten ist nicht unendlich
steil. Die 3 dB Bandbreite (Nutz-Band) bzw. max. Unterdrückung (gedämpftes Band) liegt ca. 10% neben
der jeweiligen Nyquist-Grenze. Nähert sich die Empfangsfrequenz der Grenze, so nimmt die Dämpfung
des Nutzsignals zu und die Unterdrückung des Aliassignals ab.
Weitere Hinweise: Der RSR200 erlaubt wie gezeigt eine sehr flexible Gestaltung der Empfangsbereiche
mit unterschiedlichen Eigenschaften der Signalqualität bzw. Anforderungen an die Filterung der
AUSGABE DATUM
2.11 12.09.2025
K & M Burkhard Reuter
NAME
RSR200_BA_V211.PDF
B. Reuter
Seite 15