Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Aufbau und Bedienelemente eines Spektrumanalysators
Mischer
ZF-Filter
Hüllkurvendetektor
Video-Filter
A
ZF-Filter
Eingang
ZF-Verstärker
Logarithmierer
Eingangssignal
in ZF-Lage umgesetzt
Lokaloszillator
x
y
Anzeige
Sägezahn
Bild 3-9 Blockschaltbild eines Spektrumanalysators
nach dem Überlagerungsprinzip
f ZF
f
Beim Überlagerungsempfänger wird das Eingangssignal mit Hilfe eines
Mischers und eines Lokaloszillators (LO) auf eine Zwischenfrequenz (ZF)
umgesetzt. Ist die Frequenz des Lokaloszillators abstimmbar (eine Anforderung,
die technisch realisierbar ist), so kann durch Variation der LO-Frequenz
der gesamte Eingangsfrequenzbereich auf eine konstante Zwischenfrequenz
umgesetzt werden. Die Auflösung des Analysators wird dann
durch ein Filter in der ZF-Lage mit fester Mittenfrequenz bestimmt.
Im Gegensatz zu dem eingangs dargestellten Konzept, bei dem das
Auflösefilter als dynamische Komponente das Spektrum des Eingangssignals
überstreicht, wird nun das Eingangssignal an einem feststehenden
Filter „vorbei geschoben“ (siehe Bild 3-10).
Das umgesetzte Signal wird zunächst verstärkt und dem ZF-Filter, das
die Auflösebandbreite bestimmt, zugeführt. Dieses ZF-Filter hat eine konstante
Mittenfrequenz, wodurch die beschriebenen Probleme bei abstimmbaren
Filtern umgangen werden.
Um Signale in einem weiten Pegelbereich gleichzeitig am Bildschirm darstellen
zu können, wird das ZF-Signal mit Hilfe eines Logarithmierverstärkers
komprimiert und die Hüllkurve bestimmt. Das daraus resultierende Signal
wird als Videosignal bezeichnet. Mit Hilfe eines einstellbaren Tiefpasses,
dem sog. Videofilter, kann dieses Signal gemittelt werden. Es wird dadurch
von Rauschen befreit, was zur Glättung des angezeigten Signals führt. Das
Videosignal wird der vertikalen Ablenkung einer Kathodenstrahlröhre zugeführt.
Da es in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt werden soll, erfolgt
die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls mit Hilfe eines Säge-
A
ZF-Filter
f ZF
Eingangssignal
in ZF-Lage umgesetzt
Bild 3-10 Das Signal wird im Überlagerungsempfänger
am Auflösefilter „vorbei geschoben“
zahnsignals, das auch zur Abstimmung des Lokaloszillators dient. Sowohl
Zwischenfrequenz als auch LO-Frequenz sind bekannt. Die Zuordnung zwischen
Eingangssignal und dargestelltem Spektrum ist daher eindeutig.
In modernen Spektrumanalysatoren werden praktisch alle Abläufe
durch einen oder mehrere Mikroprozessoren gesteuert, wodurch sich eine
Vielzahl neuer Funktionen ergibt, die ohne Rechnersteuerung nicht möglich
wären. Ein Beispiel hierfür ist u. a. die Fernsteuerung des Spektrumanalysators
über Schnittstellen wie den IEC-Bus.
Moderne Analysatoren nutzen schnelle digitale Signalverarbeitung,
d. h. das Eingangssignal wird an geeigneter Stelle mit Hilfe eines A-D-
f
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