Soundkarten und Antialiasing-Filter

Nicht jede Soundkarte ist gleich gut für den IQ-Mischer geeignet. Die entscheidende Frage ist, ob ein wirksames Antialiasing-Filter eingebaut ist. Die Messung oben zeigt das Ergebnis für eine "schlechte" Soundkarte. Bei einer Abtastrate von 48 kHz spiegelt sich die Frequenz bei 24 kHz. Hier wurde ein Signal mit (24 kHz + 3 kHz =) 27 kHz eingespeist, das ungeschwächt bei (24 kHz - 3 kHz =) 21 kHz erscheint. Für die Messung wurde der Evaluation-Dialog in Dream verwendet.

Als Signalgenerator wurde der DDS-Generator verwendet. Es geht aber auch mit der DDS auf dem DRM-Empfänger und der gleichen Software (DDS.EXE). Bei der Einstellung muss nur beachtet werden, dass kein ZF-Offset gewählt wird. Der DDS-Ausgang darf direkt mit dem Line-Eingang der Soundkarte verbunden werden.

DDS-Ausgang im DRM-Empfänger

Die gemessene Soundkarte ist ein Onboard-Soundsystem "C-Media AC97 Audio Device". Das heißt aber nicht, dass jede Onboard-Soundkarte sich genauso verhält. Welche Soundkarte eingebaut ist, kann man im Geräte-Manager sehen.

Ganz andere Ergebnisse zeigte ein PC mit einem Soundsystem vom Typ "Realtec AC'97 Audio". Hier fand sich ein gerader Frequenzgang bis 20 kHz und dann ein Abfall bis ca. -10 dB bei 24 kHz. Bei ca. 28 kHz war das Signal bereits mit ca. -50 dB fast völlig verschwunden. Die Karte hat also ein gutes Antialiasing-Filter und eignet sich für IQ-Empfänger. Solange man im Bereich +/-20 kHz arbeitet, ist nicht mit Aliasing-Signalen zu rechnen.

Bitte um Unterstützung:
Da der Elektor-DRM-Empfänger weit verbreitet ist, können viele Anwender ihre interne oder externe Soundkarte mit der gleichen Methode untersuchen. Interessant wären auch externe USB-Soundkarten, da sie problemlos an jeden PC angeschlossen werden können. Die Frage lautet: Antaliasing-Filter oder nicht. Ich wäre sehr dankbar für Rückmeldungen, die dann hier aufgelistet werden können. Damit hätten andere Nutzer eine Orientierungshilfe.

Danke für die folgenden Messergebnisse:

NVIDIA(R) nForce(TM) Audio Codec Interface: Filter vorhanden (-40dB @ 27 kHz, -80 DB @29 kHz)

VIA AC'97 Audiocontroller (WDM): Filter vorhanden (>-30 dB @ 27 kHz, >-50 dB@ 28 kHz)

Onboard-Soundchip auf dem NForce 2 Mainboard von Asus (A7N8X): Filter vorhanden (> -40 dB @ 27 kHz)

Speed Link UltraPortable Audio Card USB SL-8850: Kein Filter, Nur Mono-Mikrofoneingang (Nicht für IQ einsetzbar, aber für den Elektor-DRM-RX)

Trust SC-5500p 5.1 Surround externe USB-Soundkarte: Mit Stereo Line In, aber leider ganz ohne Antialiasing-Filter, Signale bis über 70 kHz kommen durch.

Soundblaster Live! 24-bit External: Externe USB-Spundkarte mit 24 Bit Auflösung und bis zu 96 kHz Abtastrate. Filter vorhanden (-20 dB @ 27 kHz, -50 dB @ 28 kHz)

Die 24-Bit USB-Soundkarte von Soundblaster ist eine gute Lösung für alle Aliasing-Probleme. Effektiv wird nun ein Band von 40 kHz ohne Phantomsignale verarbeitet. Jeweils die äußeren 4 kHz können noch falsche Signale enthalten. Man sieht dies am besten mit einem DRM-Sender, der gerade an der Grenze empfangen wird. Weil es bei der Abtastgrenze von 24 kHz einen Phasensprung gibt, setzt sich das Signal jenseits von 24 kHz bei -24 kHz fort. Insgesamt erhält man damit ein Abbild der Anialiasing-Filterkurve, wie die Montage zeigt. Dies ist ein einfacher Test, ob eine vorhandene Soundkarte ein Filter besitzt.

Nachtrag: Testgenerator zur Messung an Soundkarten:

Die Schaltung mit einem Timer NE555 steht hier: www.b-kainka.de/iqrx3.htm

Hinweis von Jürgen Heisig:

Wenn es bei externen USB-Soundkarten zu merkwürdigen Geräuschen oder anderen Aussetzern kommt, dann liegt das u.U. an einem zu schwach ausgelegten +5V-USB-Strang im Netzteil. Besonders wenn am PC noch andere USB-Geräte (besonders Scanner) laufen, können die meist nur vorgesehenen 2A knapp werden. Bei mir führte das dazu, dass DRM kaum noch empfangbar war, Fax-Bilder hatten Versatzsprünge, SSTV ebenso, digitales SSTV war unmöglich, alles obwohl die Soundkarte augenscheinlich lief. Ein Nachmessen der Versorgungsspannung brachte Klarheit: 4,3 V ist etwas knapp ;-). Nach Versorgung der Soundkarte mit einem externen Netzteil war der Fehler behoben.

Der Soundkarten-Tester

Diese Testplatine dient zur Überprüfung der Soundkarte. Die Schaltung basiert auf einem NE555-Oszillator und wurde in Elektor 5/07 im Zusammengang mit dem Software Defined Radio mit USB-Interface vorgestellt. Am Ausgang stehen zwei Signale mit ca. 15 kHz und mit einer Phasendifferenz von 90 Grad zur Überprüfung des Stereo-Eingangs. Außerdem werden zahlreiche Obertöne geliefert, womit sich das Antialiasing-Filter der Soundkarte überprüfen lässt. Die Frequenz ändert sich etwas mit der Betriebsspannung, bei 9 V erhält man 19 kHz. Im Normalfall wird die Schaltung mit 6 V versorgt.

Diese Soundkarte ist in Orndnug. Man sieht nur eine starke und eine schwache Linie.

Die genaue Spiegelunterdrückung ist zwar für den Test nicht wichtig. Man jedoch mit "Options/ Sound Card Channel Scew Calibration" einen Feinabgleich für die Phase und die Amplitude versuchen. Hier wurde eine Spiegelunterdrückung von ca. 75 dB erreicht.

Falls die verwendete Soundkarte eine Abtastrate von 96 kHz unterstützt, kann ein größerer Bereich untersucht werden. Nun sind auch die Obertöne sichtbar. Das ist korrekt und zeigt ebenfalls, dass das Filter in Ordnung ist, diesmal aber bei 48 kHz. Für die Grundfrequenz wird wieder eine gute Spiegelunterdrückung sichtbar.