September 2010 - het bitje

September 2010
Was braucht man
für den SBM2008 ?
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Inhalt und Colodings Charles Claessens Seite 2
Gibt es Neuigkeiten ? Charles Claessens Seite 3
Colofon het bitje Charles Claessens Seite 19
Diesmal möchte ich etwas zeigen was gekommen ist und was am kommen ist.
Für die SBM2003 gibt es mittlerweilen den SBM2008.
Sehr, sehr lange mußten wir warten auf die Randbedingungen und Erläuterungen.
Neu ist nun bei elektrische und magnetische Feldern beim Niederfrequenz:
Bestimmung der dominierenden Frequenz (Hertz, Hz) und von auffälligen Oberwellen.
Dazu haben Messgerätehersteller sich Mühe gegeben bestimmte Filter zu entwickeln, die aber
nur innerhalb ein Frequenzband etwas anzeigen, aber nicht der dominierenden Frequenz und
Oberwellen.
Bei den elektromagnetische Wellen gilt nun:
a) Orientierende Breitband-Messung der Summe aller Feldeinflüsse über den gesamten Frequenzbereich.
Das sollten die Breitband-Messgeräte innerhalb deren Messbereich können, aber die Frage ist,
ob sie das tatsächlich können..
b) Detaillierte Selektiv-Messung mit Feststellung der einzelnen Funkfrequenzen
Bestimmung dominierender Funkdienste und niederfrequenter Signale (Pulsung, Periodizität,
Modulation...)
Da können Breitbänder innerhalb der Filter zur verfügende Frequenzband vielleicht ein Total
anzeigen, aber nicht die einzelnen Funkfrequenzen. Das kann nur ein Spectrumanalyser.
Um genau zu wissen was los ist, kann man nicht herum um für die Niederfrequenz, ein Spectrumanalyser
wie ein Spectran NF und für die Hochfrequenz ein Spectran HF zu verwenden.
Dieses alleine schon aus Sicht Preis/Leistung.
Dabei kann man nicht nur die viele vorgegebenen Frequenzbänden betrachten, sondern selbst
auch welche ganz einfach einstellen.
*Frequenz Start* und *Frequenz Stop* reicht schon.
Und dabei kann man sämtliche Parameter einstellen.
Mit Laptop oder PC ist alles noch einfacher.
Laie halten sich einfach an die vorprogrammierte Sachen.
Messtechniker machen was sie wollen.
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Gibt es Neuigkeiten ?
In *het bitje* April 2006 hatte ich mal das Filter MFF-1 von ROM elektronik besprochen.
Dies ist ein separates Filter, womit man unterschiedliche HF Frequenzbänder durchsuchen
kann. Ein Filter welches man zwischen Antenne und Messgerät montiert.
Das gleiche Filter hat man eingebaut in den HFA-3.
Ich war damit einigermassen zufrieden, obwohl man leider nicht das TETRA (BOS) mit
einbezogen hat. Der nachfolger der HFA-3 ist der HFA-4, der aber kein Filter hat
Neu ist nun der Frequency Master IV, und soll von 1 MHz bis 10 GHz messen können.
Nirgendwo ist eine Taste für ein Frequenzbandwahl zu erkennen, und wahrscheinlich ist auch
hier kein Filter eingebaut. Es misst jeweils das stärkste Signal, welches dann auch erkannt
werden soll, aber der Rest der Signale sind dann unbekannt.
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Mitgeliefert wird eine LogPer Antenne für 900 MHz bis 2,6 GHz.
Und eine zweite LogPer für 2,4 GHz bis 10 GHz. Dabei muss bemerkt werden das der
Frequenzcharakteristik nur bis 6 GHz flach sein soll. Darüber wirkt er ungenau.
Optional ist auch eine bikonische Antenne lieferbar. Mit dieser nicht gerichteten Antenne
wird ein Frequenzbereich von ca. 20 MHz bis 3 GHz abgedeckt.
Im Grunde misst der Frequency Master eigentlich nur von 20 MHz bis 6 GHz.
Trotz Versprechungen seitens ROM elektronik das sobald ein Prototyp verfügbar ist, ich die
Gelegenheit haben werde ein Exemplar zu testen, hat dies bis jetzt nicht geklappt.
Wahrscheinlich ist es noch nicht aus der Entwicklungsphase, und kann ich nur den Prospekt
nach meine meinung geben.
Funkdienste sollen angezeigt werden, aber wer den schwerwiegende pro Frequenzband ist
nicht! Auch neue wie LTE, 450 MHz Band, 800 MHz Band nicht.
Die erkannte Funkdienste werden wie folgt angezeigt:
DECT, WLAN, GSM, WLAN+DECT, WLAN+GSM, DECT+GSM, und schließlich
WLAN+DECT+GSM.
Und wenn UMTS da ist, soll eine blaue Lampe
leuchten.
Also, DVB-T, TETRA (BOS) usw. kennt er
nicht.
Geeignet für den SBM2008 ? Eigentlich nicht !
Die bikonische Antenne sieht zwar schön und
handlich aus, aber die Empfindlichkeit wird
nicht groß sein.
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Bei Antennen hätten wir am liebsten das die Kurve ganz flach ist, vom Anfang bis Ende der
Frequenzbereich, und zwar auf die 0 dBi Linie oben.
Leider ist das technisch nicht realisierbar, und man muß viel Aufwand betreiben um sie ein
wenig flach zu bekommen.
Rechts wird die Kurve der bikonische
Antenne von Rom elektronik gezeigt.
Darunter sind die Antennefaktoren
gezeigt.
Die Antennefaktoren sind notwendig
um die Berechnung zur Leistungsflussdichte
zu machen.
Deutlich ist zu sehen, das je Frequenz
eine andere Antennefaktor gültig ist.
Wenn ein HF Messgerät richtig konstruiert
ist, wird dies automatisch in die
Berechnung mitgenommen.
Dazu muß man immer die beim
Messgerät gehörige Antenne benützen.
Eine Antenne von dritte Hersteller kann
man so nicht verwenden, wenn das
Messgerät nicht über geeignete Anpassungen
oder Einstellungen verfügen
kann.
Rechts ist das Gain Diagram von
eine Aaronia Bicolog 20300.
Der ist flach von ca. 300 MHz bis
1000 MHz.
Bei 20 MHz hat er ein Gewinn von
schlappe -45 dBi.
Merke noch folgendes: Bei ca. 75
MHz ist die Gain ca. 23 dBi, aber
bei 350 MHz 0 dBi.
Hier sind die Antennefaktoren der
Bicolog 20300.
Der Antennefaktor ist bei 75 MHz
ca. 27, aber bei 350 MHz ca. 21.
Um die Leistungsflussdichte zu
berechnen, müssen Frequenz und
Antennegewinn oder Antennefaktor
eingegeben werden.
Deswegen kann man nicht einfach
eine Antenne von ein Messgerät auf
ein anderes montieren wenn man
diese Daten nicht kennt.
Die LCS/MCS berechnen alles
automatisch; Andere Spekkis
brauchen ein Spreadsheet.
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Hier ist das Diagram von eine kompensierte
Logarithmisch Periodische
Antenne wie Gigahertz Solutions sie
bei einem HF58B liefert.
Sie soll messen zwischen 800 MHz
und 2.5 GHz.
Hier ist die Kurve von ein Aaronia
Hyperlog 30100 (LogPer).
Der soll messen ab 380 MHz bis 10
GHz, aber die heutige Spectrans
gehen nur bis 9.4 GHz.
Sieht doch schön flach aus.
Und hier die dazugehörige Antennefaktor.
Der Spectran kennt die Kurven von
viele Antennentypen, und kann daher
automatisch die gemessene Leistungsflussdichte
berechnen.
Hier die Kurve von einem bikonische
Antenne von Aaronia, Bicolog 20100
Merke er hat bei 25 MHz ein Antennegewinn
von - 42 dBi.
Erst bei ca. 315 MHz hat er 0 dBi.
Und hier der neue Bicolog 20100E
Merke, das diesen bei 20 MHz ein
Antennegewinn hat von -30 dBi.
Der ist also 15 dBi empfindlicher.
-30 dBi bei 20 MHz ist schone eine
enorme Leistung.
Dieser hat bei ca. 150 MHz 0 dBi.
Merke: -30 dBi bei 20 MHz ist eine
erhebliche Leistung!
Antennenleistung [dBuW/qm] Referenzpegel: 23dBuW/qm = 500uW/qm
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
HF Analyser HF58B mit Antenne HF800V2500LP174A - Toleranzen des Messystems
Anzeige vom Messgerät bei 500uW/m^2 Leistungsflussdichte Eingangsfilter charakteristik unabhängig von dem Antennensignal
Antennencharakteristik ohne Eingangsfilter Abweichung Max +1,1dB
Abweichung Min -4,2dB
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
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Gigahertz Solutions hat seine *Variabele Frequenz Filter*, wobei durch ein Schieber eine
bestimmte Frequenz unterdrückt wird, und man so erkennen kann was man erwischt hat.
Wahrscheinlich um auch die Anforderungen der SBM2008 zu erfüllen, hat man auch Filter
entwickelt, die nicht unterdrücken, sondern, so wie bei ROM elektronik, das messen
innerhalb von Frequenzbändern zulässt.
So ein Filter wird unterhalb das entsprechende Messgerät befestigt.
Mit dem FF6e Filter kann man schon mehr Frequenzbänder betrachten als das von ROM
elektronik, aber es sind eben nur 7 Stück.
Und da gibt es erhebliche Einschränkungen.
Wenn man z.B. TETRA und DVB-T messen möchte, geht das nur mit der omnidirektionelle
UBB27 Antenne. Man kann damit nicht orten.
Orten kann man nur mit eine LogPer Antenne, aber der fängt erst bei 800 MHz an.
Leider habe ich so ein Filter nicht in die Hand gehabt, und kann die Qualität so nicht
beurteilen. Vorprogrammierte Frequenzbänder können gewählt werden, aber nur diesen.
Auch neue wie LTE, 450 MHz Band, 800 MHz Band nicht.
Geeignet für den SBM2008 ? Eigentlich nicht !
Interessant wäre gewesen um erst ohne Filter zu messen. Dann vergleichsweise mit Filter
und Allpass. Und dann alle Frequenzbänder apart und summieren. Wenn alles stimmt,
müssen die drei Ergebnisse gleich sein. Aber das ist die Frage.
Und für den Niederfrequenzbereich hat Gigahertz-Solutions jetzt die kommende NFA-
Serie. Man hat zwar einige Frequenzbänder, aber tatsächlich auftretende Frequenzen bleiben
unbekannt, auch deren Oberwellen.
Aber abgesehen von allem, finde ich es persönlich eine zu teuere Angelegenheit, wenn ich
das Preis/Leistungsverhältnis betrachte. Sowohl für HF als NF.
Da kommt man mit den Spectrans NF und HF als Spektrumanalyser viel besser heran.
Und man bekommt viel mehr aussagefähige Daten.
Breitband Messgeräte werden geachtet alles in ihr Frequenzbereich zu messen.
Aber stimmt das auch? Unterschiedliche Quellen ja, aber nicht zusammen summiert.
Auf die folgende Seiten wurde Signale generiert und diese direkt in ein Messgerät eingespeist,
also ohne jegliche Antenne.
Da die Signale direkt in die Messgeräte eingespeist werden, ist eine Angabe µW/m² nicht
wichtig. Wichtig ist ob es ein Unterschied gibt.
(Bei Gigahertz kann die Antennekompensation mal in die Antenne oder in das Messgerät
selber sein, und dann kann man natürlich abweichende Daten bekommen.)
Bedenke auch das es ein Unterschied gibt zwischen *Spitzenwerte* von ein Breitbander und
die RMS Werte von ein Spectrumanalyser. Die RMS Werte sind fast immer niedriger.
Nun mal sehen ob ein Breitband Messgerät auch summieren kann.
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Bei TEST 1 wird lediglich EIN
Signal generiert (Carriers = 1)
und in das Messgerät, ein normales
HF35C, eingespeist. Der
Messwert lautet 1317 µW/m².
Test 1
Hier ist ein dumme Fehler passiert.
Ein kritische (niederländischer) Leser hat uns darauf aufmerksam gemacht.
Auf die vertikale Achse ist die Leistung nicht in dBm, sondern in dB angedeutet.
1 x 0 dB = 0 dB
10 x 0 dB = auch 0 dB.
Bei 10 Carrier hat der HF35C in diesen Versuch richtig angezeigt, und unsere Schlussfolgerung
(in die vorige Auflage) war also falsch.
Selbstverständlich ist 10 x -10dBm auch 0dBm!
Der eingespeiste Signalpegel wurde erst mit einem Carrier erzeugt, und dann mit 10 Carriern.
Der Fehler, der dabei passierte war, dass die gesamte Leistung auf die zehn Carrier verteilt
wurden, die Gesamt-Ausgangsleistung aber identisch zu der des einzelnen Carriers war.
Deswegen hat das Breitband Messgerät doch richtig angezeigt. Und es wurde eine falsche
Schlussfolgerung gezogen.
Ich ging dagegen davon aus, dass die 10 Carrier je 0dBm hatten und hatte daher die 10fache
Ausgangsleistung erwartet.
Aber 1 x 0 dBm = 0 dBm, und 10 x -10 dBm sind auch 0 dBm.
Das heisst aber nicht das wir das Thema *summieren* verlassen haben.
In die November Ausgabe werden wir darauf zurück kommen.
Auf die nächste Seite wird angegeben wie die Software der Spectran gut *summieren* kann.
Es geht dabei nicht um die Werte an sich, sondern nur um das *Summieren*.
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Nun wurde das gleiche
mit ein Spectran HF
gemacht.
SPECTRAN 1 zeigt 10
verschieden, fast gleich
starke Signalquellen.
Hier wird die STÄRK-
STE Signalquelle zur
Ermittlung des
Messwertes herangezogen
(Signalquelle 7 mit
2,7035 µW/m² bzw.
gerundet 2,704 µW/m²)
SPECTRAN 2 zeigt die
gleichen Signalquellen.
Jetzt wurde aber auf die
Funktion “Marker Summieren” geklickt. Umgehend ändert sich der Messwert schlagartig,
DENN:
Jetzt werden die einzelnen Signale nach der international gültigen ICNIRP-Norm Summenformel
SUMMIERT (also berechnet).
Das Ergebniss ist viel viel höher (ca. das 7 fache!!), nämlich 18,8o µW/m² (RMS).
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Hieroben ein Beispiel der heutigen kostenlose LCS Software.
Gemessen wurde in die UMTS downlink Frequenzband für die Niederlande. Zu sehen ist,
das ein Sender von Vodafone und zwei von T-Mobile gefunden wurden. Der Vodafone
Sender sendet stärker als die von T-Mobile.
Die Einheit ist standard dBm. Man kann wählen aus z.B. V/m, aber ich bevorzüge immer
µW/m². Dann kann man klicken auf Marker summieren, und alle gefundene Werte werden
laut die zuständige Formeln summiert, und bekommt man automatisch der Gesamtwert,
wie hier unter anschaubar ist.
Im Menu Profil (links) kann man aus ca. 27 vorprogrammierte Frequenzbänder wählen, die
betreffende Einstellungen werden automatisch vorgegeben, nur muß man PEP beliebig
anklicken. Eigene Frequenzbänder kann man ganz einfach selber einstellen. Auch die
Sampletime und die Bandbreite kann man einfach ändern, sowie andere Einstellungen.
Geeignet für den SBM2008 ? Ja, prima !
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Wohlbekannt ist die LCS Software welche bei den Spectrans HF als NF verwendet wird,
und womit man mehr Pegel betrachten kann als auf das Display des Messgerätes, und
welche auch viel mehr Möglichkeiten zur Analyse bietet.
Inzwischen hat sich der Nachfolger, die MCS Software angekündigt.
Die HF Version ist zwar noch in die Beta Fase, aber ist sehr schnell, und umfaßt sehr viele
neue Features.
Die NF Version ist noch nicht da.
oder mit anderer Still
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Da die meiste Messtechniker den Spectran ausschließlich auf ihren Laptop oder PC verwenden,
hat Aaronia jetzt ein Desktop Spectran ausgebracht. Momentan nur noch drei HF
Versionen.
Es ist ein Aluminium Gehäuse, mit an die linke Seite die Antenneanschlussbuchse, und an
die rechte Seite Stromnetzanschluss mit Schalter, dann Kopfhörerausgang mit Schalter und
die USB Anschluss.
An die Unterseite ist ein Lautsprecher.
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Wenn der Spectran X eingeschaltet wird, hört man ein lauter Ton.
Oben auf das Gehäuse neben der N leuchtet eine kleine rote Diode als Zeichen das Spannung
vorhanden ist.
Das schwarze Kabelchen neben den Stromanschluss ist ein eigenes Verlaufkabel von diesen
dünnen Stecker nach einem normalen Kopfhörer Anschluss.
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Tja, und Ordnung muß sein.
Die Kühlrippen des Alü-Gehäuse können mal Staub anziehen.
Dazu wird ein kleines Pinselchen mitgeliefert !
Wegen der Spectran NF möchte ich auch noch etwas erwähnen.
Man kann sie aufrüsten bis 20 MHz oder bis 30 MHz.
Die 20 MHz-Erweiterung (Option 008) erhöht den Messbereich des NF-5030 Spectrum
Analysers ganz erheblich. U.a. bietet sie eine preisgünstige Möglichkeit zur Analyse und Messung
von DSL oder 13,56 MHz RFID. Für die RFID-Dekodierung ist bei Aaronia auch eine
PC gestützte Analyser-Software bereits in Entwicklung.
Die 20 MHz-Erweiterung hat im unteren Frequenzbereich keine Empfindlichkeits-Enschränkung.
Die 30 MHz-Erweiterung (Option 010) schränkt die Empfindlichkeit im unteren Frequenzbereich
etwas ein (ca. 10dB), ab ca. 1kHz ist die Empfindlichkeit aber wieder zu 100% gegeben.
Daher wird die 30 MHz-Erweiterung auch mit einem eingeschränkten Frequenzbereich
von 1 kHz-30 MHz angegeben. U.a. sind so auch Messungen bis zum VDSL2 möglich. Die
höhere Taktrate des DDC (Option 005) ist bei der Option 010 ein MUSS für Messtechniker
und Behörden, die eine GENAUE Begutachtung von Signalquellen bis zu 30 MHz durchführen
wollen.
Tatsächlich ist der Frequenzbereich aber, wie bereits erwähnt, nicht eingeschränkt, sondern
nur die Empfindlichkeit bis ca. 1 kHz, man kann damit also ebenso auch im unteren Frequenzbereich
messen.
Also ist für Messtechniker die Erweiterung bis 30 MHz zu empfehlen, und für Baubiologen,
die mehr in das Geschehen rund 50 Hz, und bei 0 Hz wegen die statische Magnetfelder interessiert
sind, die 20 MHz Erweiterung.
Für den Spectran NF gibt es eine NF LCS Software, die auch z.B. 11 vorprogrammierte
Profile zur Verfügung hat. Nur muß man sich da mehr beschäftigen mit die Einstellungen der
RBW und Sampletime. Sehr angenehm ist die manuelle (oder automatische) Skalierung der
Messkurven beim LCS.
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Bevor ich das Netz vermesse schaue ich zuerst mit der Stetzerizer, welche bis ca. 200 kHz
misst, und dann mit ein anderes amerikanisches, welche bis 800 kHz misst, und auch noch
hören lässt was sich in die Leitung abspielt. Und dann misst der Spectran NF.
Tja, was man hier sehen kann, ist ein Haufen *dirty power* im Elektrizitätznetz gemessen.
Verwendet wurde die Differential Probe plus ein 50 Hz Filter (damit die 50 Hz mit seine
Oberwellen ausgefiltert werden).
Und hier unten gibt es was ich nenne *dirty air*. Das sind Frequenzen die sich im freien
Raum befinden. Dieser sind als *Schmutz* innerhalb einer Nebenkeule von ein UMTS
Sender gemessen. Zuerst mit ein Impulsdetektor geortet, und dann mit dem Spectran NF
5020 gemessen. Öfters messe ich bei 3 und sogar bei 4 MHz Pegel.
Die meiste Niederfrequenz Messgeräte gehen bis 2 kHz, bis 400 kHz und sehr teur bis
1000 kHz, ohne jegliche Frequenzangaben. Der Spectran NF kann bis 20 MHz, bezw. 30
MHz, und zeigt schön welche Frequenzen da anwesend sind.
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Es gibt noch mehr Neuigkeiten.
Aaronia hat ihre Probe-Set jetzt weiter entwickelt und angepaßt.
So gibt es nun 4 magnetische Probes und 1 elektrische Probe.
Am Handgriff ist jetzt eine SMB Klick-Anschluss. Dieser hat den Vorteil das man den
Kabel beliebig drehen kann.
Am zweiten (Spiegel)Bild kann man sehen, das die Unterseite des Handgriffs ein Gewindebuchse
enthält, damit man die Probe auf ein Stativ montieren kann.
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Tja, und diese Abbildung wird man speziell in Belgien interessant finden.
Weil dort jetzt ein Grenzwert pro Antenne gültig ist.
Obenstehende Abbildung zeigt eine neue Hyperlog Antenne, mit darauf ein Aufsatz, wo
man beliebig ein professioneller Laser montieren kann, oder ein Entfernungsmesser.
Gerade vor die Antenne ist der neue 40 dBm Vorverstärker zu sehen, der ein eigenes Akku
hat.
Hier unten noch zwei eigentlich unentbehrliche Sachen:
Die obere ist der Kalibrierungsbuchse für die Spectrans HF.
Die untere ist der DC Blocker für die Spectrans NF, um die Eingangsbuchse zu schützen,
der normalerweise maximal 200 mV ertragen kann. (Der Spectran HF kann bis 30 Volt
durchhalten.)
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Eindredactie: Charles Claessens
Ontwerp en vormgeving: Charles Claessens
Redactie:
Charles Claessens info@hetbitje.nl tel 0031-76-7518891
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evenals op:
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Voor die wijsneuzen, die willen weten waarmee het bitje tot stand is gekomen:
InDesign CS, Acrobat 6.0, Photoshop CS, Paint Shop Pro 9, XaraX 1.0,
Painter IX, KPT 5, S-Spline 2.2 en veel fantasie [1938 was toch wel een goed jaar].
Het is ook mogelijk het bitje bij verschijnen automatisch per e-mail
in uw postbak te ontvangen.
U dient dit dan wel via een e-mail kenbaar te maken aan:
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Dan hebben we meteen weer kopij voor het volgende nummer!
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