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4000 4 319 _DE- 02/09
DEUTSCH
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ZUR UNTERRICHTUNG
Dieses Gerät verwendet neueste technische Errungenschaften zur Signalerzeugung.
Dank des DDS-Verfahrens (Direct Digital Synthesis) und seiner Hochqualitätsbauteile kann der Generator GF 266
über einen weiten Frequenzbereich die meisten Wellenformen (Sinus, Rechteck, Dreieck, steigende und fallende
Rampe) mit sehr hoher Präzision und ausgezeichneter Stabilität liefern.
Dieses Verfahren ermöglicht einen praktisch augenblicklichen Frequenzwechsel ohne Phasenunterbrechung, was
für gewisse Modulationsarten, wie FSK (Frequency Shift Keying ) oder Wobbelung (lineare oder logarithmische
Wobbelung) besonders interessant ist.
Dieser kontinuierliche Phasenverlauf bietet zusätzlich die Möglichkeit zur fehlerfreien Phasenumtastungsmodulation
(Phase Shift Keying).
Im Gegensatz zu einem Generator mit Analogkern ist die Frequenzabtastung nicht auf einen Frequenzbereich
beschränkt und kann sich von 0,186 Hz bis zur Höchstfrequenz erstrecken.
Bevor wir im Einzelnen auf das Funktionsprinzip eingehen, wollen wir zunächst unseren in Elektronik weniger
beschlagenen Lesern einige Tatsachen zu Analog- und Digitalsignalen erörtern.
Fachleute können direkt zum Abschnitt «Arbeitsweise des DDS-Verfahrens im Einzelnen» übergehen.
EIGENSCHAFTEN EINES ANALOGSIGNALS:
Ein Analogsignal ist als ein sich kontinuierlich änderndes Signal definiert. Theoretisch weist es zwischen zwei Punkten
seiner Amplituden-Zeit-Kurve unendlich viele mögliche Werte auf. In der Praxis sind dem Signal immer Störungen
überlagert (Rauschen), wodurch die Anzahl auswertbarer Niveaus beschränkt wird.
Der Rauschpegel muss im Vergleich zum nützlichen Signal so gering wie möglich sein. Man drückt dies durch den
Rauschabstand aus (SNR - sigal noise ration). Bei einem hohen Wert des Rauschabstands wird ein Signal guter Qualität
erhalten. Liegt die Amplitude des nützlichen Signals jedoch nahe der Amplitude des Rauschens, so ist das Signal
nicht auswertbar, man sagt, dass das Signal im Rauschen verschwindet.
Nachteile der Analogsynthese eines Signals:
Zur Erzeugung eines Schwingungssignals ist eine besondere Schaltung, ein sogenannter Oszillator oder Schwinger
erforderlich.
Es sind zahlreiche Arten analoger Oszillatoren vorhanden, die jeweils Nachteile und Vorteile aufweisen. Es gibt jedoch
keinen Oszillator, der über alle zur Erzeugung der wichtigsten Wellenformen erforderlichen Qualitäten gemeinsam
verfügt, das heißt, mit geringer Verzerrung und guter Frequenz- und Amplitudenstabilität, sowie der Fähigkeit, die
Frequenz über einen weiten Bereich schnell zu ändern, was für gewisse Modulationsformen erforderlich ist Bei der
Herstellung eines Oszillators muss immer ein Kompromiss zwischen verschiedenen Parametern eingegangen werden.
Prinzipien der Digitalisierung:
Bei der Digitalisierung (auch als Analog-Digital-Umsetzung bezeichnet) wird eine sich kontinuierlich ändernde Größe
in eine Folge einzelner Codes umgeschrieben, welche jeweils dem augenblicklichen Wert der Größe im Moment der
Umwandlung entsprechen.
Mathematisch gesehen bedeutet das Digitalisieren eines Signals die in regelmäßigen Zeitabschnitten erfolgende
Feststellung der seinen Wert messenden reellen Zahl und deren Umwandlung in die nächstgelegene ganze Zahl (Abb.1).
Die erhaltene Zahlenfolge wird dann in Form binärer Werte (0 oder 1) dargestellt, die von einem Computer oder von
computergesteuerten Geräten verarbeitet werden können.
Der unmittelbare Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Unempfindlichkeit der digitalen Signale gegen Rauschen
und Verzerrungen, da zur korrekten Übertragung eines Signals zwei elektrische Zustände (0 oder 1 - offen oder
geschlossen) genügen.
Die elementare Digitalinformation (0 oder 1) wird als Bit bezeichnet.
Die zur Quantifizierung des Signals verwendete Anzahl Bits bestimmt die Auflösung, das heißt die Anzahl möglicher
Werte für die Amplitude:
Codierung auf 8 Bits = 2 hoch 8 = 256 mögliche Werte
Codierung auf 10 Bits = 2 hoch 10 = 1.024 mögliche Werte
Codierung auf 16 Bits = 2 hoch 16 = 65.536 mögliche Werte
Codierung auf 20 Bits = 2 hoch 20 = 1.048.576 mögliche Werte
Codierung auf 24 Bits = 2 hoch 24 = 16.777.216 mögliche Werte
Abb.1
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