Совершенно верное замечание. Почему-то редко об этом имеют ввиду а иногда упускают вовсе и наступают на серьезные грабли.

Вообще говоря речь тут о групповой задержке dФ(f)/df , то есть производной фазы от частоты в фильтре.
http://www.dsplib.ru/content/filters/linphase/linphase.html

для простых фильтров типа полосовых 1 контурных или на четвертьволновых отрезках, не многозвенных, групповая задержка примерно равна 1/3 от обратной величины полосы пропускания такого фильтра. В простейших ФНЧ Баттерворта на частоте среза ГВЗ тоже примерно 1/3 от обратной величины полосы пропускания. Для ФНЧ и полосовых Бесселя и Гаусса ГВЗ в полосе пропускания постоянна и без выбросов.
Например полоса LC контура 1 мгц - групповая задержка будет примерно 300 nS , вне зависимости от выбора центральной частоты . В этом смысле важна не столько добротность сколько полоса.
В многозвеных полосовых применяют отдельные звенья с разной собственной добротностью и соответственно полосой относительно резонансной частоты звена. При этом групповая задержка может сильно "гулять" по полосе пропускания фильтра. что в некоторых случаях очень нежелательно. И иногда даже при проектировании правильных полосовиков закладывают требования на неравномерность групповой задержки , для аналоговых фильтров.

Групповое время задержки , в простейшем случае это время, за которое новое колебание , прошедшее через фильтр , достигнет амплитуды 1-1/e (63%) от установившегося значения . Тоже самое (если не вру) и с фазой, т.е если нам надо использовать новое колебание (новую частоту) в некоторой системе с фильтрами, и хотим иметь , к примеру 100дБ дин диапазон , зависящий от фазы , амплитуды , то должны подождать время успокоения порядка 10 ГВЗ. Это все прикидочные расчеты на пальцах, для оценки. Вообще гворя ГВЗ строится или измеряется приборами.
Поэтому , нет смысла иметь скажем у локального синтезатора время перестройки ( к примеру) 1 мкс, если где-то далее по тракту будут фильтры с ГВЗ более этой величины. Все преимущества сверхскоростной перестройки частоты могут быть реализованы в соответствующих сверхширокополосных системах.

Хотелось бы ближе к практике. Нельзя ли дать хотя бы грубую, приблизительную оценку, в какой мере фильтр на выходе DDS снижает его быстродействие?

ну вот, например на картинке характеристики ФНЧ на 200 Мгц срез. Фильтр Чебышева с пульсациями в полосе 3 дБ , хотим этим фильтром подавить ПСС на 300МГц и выше не менее чем на 40 дБ.
Групповая задержка для частот в районе 190 МГц = 20 нс.
Перестраиваем частоту DDS с 190 на 195 МГц по триггерному входу с заранее заданными сдвигами по частоте, и только через 10*20=200 нс на выходе фильтра появится желаемое колебание с уровнем нежелательных компонент (от старой несущей) -100 dBc. То есть через 40 периодов вырабатываемой новой частоты, поступающей на вход фильтра. Иными словами , как заметил khach, вроде бы мгновенно ( за период клока) перестраиваем DDS , а фильтр задерживает получение сигнала новой частоты с артефактами на заказанном уровне -100 dBc.

Или другой рисуночек - полосовой фильтр ПЧ шириной 10 МГц с центром 70МГц. Мы щелкаем DDSным гетеродином почти мгновенно ( триггером, без пересылки по шине управления), а сигнал ПЧ для качественой оцифровки появится не ранее чем через 2 мкс. Для некачественной ( с уровнем ПСС -10 dBc ) через 200 нс.

Спасибо большое за иллюстрацию! А можно еще уточнить физическую сущность термина "Групповая задержка"? Т.е это время после мгновенного переключения частот на входе фильтра после которого на выходе фильтра появляется сигнал с амплитудой какой? -3дб от номинала? В е раз меньший?

Спасибо большое за иллюстрацию! А можно еще уточнить физическую сущность термина "Групповая задержка"? Т.е это время после мгновенного переключения частот на входе фильтра после которого на выходе фильтра появляется сигнал с амплитудой какой? -3дб от номинала? В е раз меньший? Потому что по определению по ссылке групповая задержка выводится из фазовой задержки для установившегося процесса, а у нас переходный процесс сосвсем другого типа.

Спасибо. Очень интересная и, надеюсь, достоверная и полезная информация.

Сорри за дубли- попал как раз на момент падения форума.
Продолжу вопрос- хотелось бы уточнить у уважаемого тау. В англоязычной литературе существует термин envelope delay, который при некоторых условиях равен Group delay, но не всегда. Математика этих условий занимает пару страниц текста, как говорится ниасилил. Поэтому пару вопросов- какими командами можно получить график envelope delay в pSpice или любом другом симуляторе. И можно ли привести примеры таких графиков для нескольких типичных формирующих фильтров, в зависимости от порядка фильтра, добротности или каких еще важных параметров. Типа такого минисправочника для проектировщика сделать.

Не слишком пессимистично? Пусть хоть год сигнал по фильтру продвигается, а на выходе переключение может быть быстрым.

Со слов сотрудника Элвиса, DDS они купили у Аналоговых Девиц.

Групповая задержка непосредственно связана с понятием групповой скорости.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Групповая_скорость
В отличие от протяженных линий передачи в среде , где групповая скорость (и задержка) интуитивно понятна по физическому смыслу, в фильтрах с сосредоточенными параметрами эта интуитивность не так выпукло видна. Но если напрячь воображение для квазимонохроматического колебания ( оговорка - быстро переключенный DDS первое время не выдает квазимонохр колебание, спектр такого сигнала ширее), то вырисовывается и физический смысл ГЗ - время пролёта сигнальчика (узкополосного) через фильтр.

примерно 4 дб не дотягивает до установившегося номинала , а предыдущий сигнал падает в е раз. Для совсем простых фильтров. Для многозвенных время может изменяться немного . На иллюстрации показан переходной процесс во времени для фильтра ПЧ 70 МГЦ 6го порядка, с параметрами как выше приводил, перенесенный в Спайс и отмоделированный в частотной и временной областях. Зелёная кривая включает генератор в момент времени 0 и выключает в момент 2 мкс.

честно говоря я не вижу существенных различий для Group delay и envelope delay. может они и есть.
Group delay симулятором почти любым считается легко. в микрокапе имеется GD() в частотной области


вполне умеренно пессимистично, а Вы наверное секрет какой-то знаете? поделитесь пожалуйста.

Сообщение отредактировал тау - Jan 16 2013, 08:25

Это неправда.

Следует рассматривать быстрое переключение как определённую модуляцию с определённой шириной полосы по значимым боковикам. Чтобы дисперсией в фильтре можно было пренебречь, эта ширина полосы должна быть меньше полосы когерентности в данной точке ЧХ фильтра, а не просто руководствоваться максимальным значением задержки для какой-то частоты.

На картинке у вас достаточно широкополосный относительно фильтра радиоимпульс с шириной основного лепестка в 1 МГц и медленно спадающими лепестками пропорционально 1/f, при переключении без разрыва фазы будет уже гораздо лучше, поскольку лепестки будут спадать пропорционально 1/f^2.

И главный вопрос зачем вообще нужно быстрое переключение?

А быстрый свип не предусматривает быстрое переключение?

В 12-разрядном варианте максимальная частота дискретизации 12 ГГц. По теории с учётом выходного ФНЧ получаем 0,4*12=4,8.

"Искусство требует жертв". Если бы такой DDS был невостребован, Аджиленты бы его не стали создавать...

Да ради бога, я что против что-ли? Я только того и жду, когда появится Ваш метод в виде чипа от AD. Пусть даже и не на 7,2 ГГц, а много ниже...

А вот тут не могу согласиться. То, что в дробной ФАПЧ сработает на ура, в DDS не работает с таким же успехом (близкие спуры исчезнут, но вылезут более дальние, Тришкин кафтан), а как сработает в PDS - вообще себе не представляю. В DDS успешно работают совсем другие алгоритмические методы, которые в Fractional PLL вообще никаким боком неприменимы. Да и в PDS что-либо иное должно быть! Только вот будет ли???...

вот это и интересовало вобщем.

на картинка Бесселя фильтр ПЧ с более ровной ГВЗ. На входе переключаются генераторы без разрыва фазы в точке 2 мкс. ГВЗ во всей красе


а кто их знает , этих маркетологов. Хотя, когда синтезатор перестраивается за 1-10 mS, хочется его разбить.

А форму сигнала под лупой во время переключения не рассматривали? А то был один случай, в момент переходного процесса происходило что-то интрересное с формой сигнала, и ЭСЛ счетчик, который стоял после фильтра начинал считать чушь. Хуже всего, что этот фильтр был ведущим в широкополосной петле ФАПЧ с низким целочисленным коэффициентом. И за время переходного процесса ФАПЧ выбрасывало бог знает куда по частоте. Т.е она потом еще в три раза дольше, чем переходный процесс в фильтре, возвращалась обрано на частоту. Форму сигнала тогда не рассмотрели- небыло еще таких осциллографов, но ввели в цепь после ФНЧ аналоговое УВХ, которе запоминало предидущее значение управляющего напряжения ФАПЧ на время перходного процесса, и только после того как в фильтре закончился переходный процесс, открывали УВХ. Вот извртат былв схемотехнике, как вспомню, так вздрогну.
Ну и с фильтром Бесселя оно как то еще нормально получается. А вот если в фильтре есть LC звенья- пробки на заданную частоту, то бывали приколы, когда при переходном процессе амплитуда имела провал, иногда ниже чувствительности перскалера. И ФАПЧ тоже сходила с ума в момент переключения. Понятно, что все это было только на макетах, в изделия таких косяков старались непропускать. Кому нибудь еще по таким граблям таптаться приходилось?