NE · Kapitel 17 · Einheit 1

Digitale Signalverarbeitung

Folien

Um kontinuierliche analoge Signale digital verarbeiten zu können, müssen diese zunächst mittels eines Analog-Digital-Umsetzers (A/D-Umsetzer) abgetastet und in digitale Werte umgesetzt werden. Man spricht hierbei von Digitalisierung des analogen Eingangssignals.

Prüfungsfrage EF602

Was ist die Voraussetzung, um ein analoges Signal mit digitaler Signalverarbeitung zu filtern? Das Eingangssignal muss zunächst ...

1. A von Oberschwingungen befreit werden.
2. B demoduliert werden.
3. C von Rauschen befreit werden.
4. D digitalisiert werden.

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Hierbei wird das analoge Signal in festen Zeitintervallen abgetastet und in einem digitalen Wertebereich (z. B. von $\num{-128}$ bis $\num{+127}$) abgebildet. Jeder Wert repräsentiert eine bestimmte gemessene Signalspannung, wobei in der Regel negativen Werten negative Spannungen und positiven Werten positive Spannungen zugeordnet werden. Man kann sich das in etwa so vorstellen wie z.B. bei einer Filmkamera, die in festen Abständen Bilder einer Szene aufnimmt. Hierbei haben die aufgenommenen Bilder immer einen festen zeitlichen Abstand zum vorherigen und nächsten Bild und stellen die momentane Szene in zeitlich kleinen Abständen dar. Dieser Prozess nennt sich Sampling (in Deutsch könnten man dies mit dem Wort Probenahme übersetzen). Die einzelnen gemessenen Signalwerte werden als Samples bezeichnet. Im nächsten Abschnitt werden wir uns diesen Prozess noch etwas genauer ansehen.

Nach der A/D-Umsetzung können die als digitale Werte vorliegenden Samples mittels digitaler Signalverarbeitung beliebig weiter verarbeitet werden.

Im Anschluss an die digitale Signalverarbeitung wird man aus den digital verarbeiteten Signalen wieder ein analoges Signal z.B. für die Ausgabe über einen Lautsprecher oder für die Aussendung über eine Antenne machen wollen. Um die digitalen Werte wieder in ein analoges Signal zu verwandeln, benötigt man an dieser Stelle einen Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer), welcher praktisch das Gegenstück zum vorbeschriebenen A/D-Umsetzer darstellt. Der D/A-Umsetzer setzt digitale Werte wieder in analoge Spannungswerte um und ermöglicht somit die Rekonstruktion eines analogen Signals aus den digitalen Werten.

Prüfungsfrage EF601

Folgendes Blockschaltbild stellt das Prinzip einer digitalen Signalverarbeitung dar. Welche Aufgaben haben die beiden Blöcke 1 und 2?

1. A 1: A/D-Umsetzer, 2: D/A-Umsetzer
2. B 1: D/A-Umsetzer, 2: A/D-Umsetzer
3. C beides D/A-Umsetzer
4. D beides A/D-Umsetzer