Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
kungen der Rauschbandbreite des ZF-Filters werden im Kapitel 5.1, Eigenrauschen,
eingehend erläutert.
Für Messungen an korrelierten Signalen, wie z. B. in der Radartechnik
üblich, ist auch die Impulsbandbreite interessant. Im Gegensatz zur
Rauschbandbreite +∞ wird die Impulsbandbreite durch Integration der Spannungsübertragungsfunktion
berechnet. Es
1
gilt:
H U,0
0
B I = ·∫ H U (ƒ) · dƒ (Gl. 4-8)
mit B I Impulsbandbreite, in Hz
H U (f) Spannungsübertragungsfunktion
H U,0 Wert der Spannungsübertragungsfunktion in Bandmitte
(bei f 0 )
Nimmt man mit einem Analysator nach dem Heterodyn-Prinzip das Spektrum
eines reinen Sinussignals auf, so würde man nach dem Theorem von
Fourier selbst bei Betrachtung in einem kleinen Frequenzbereich um die
Signalfrequenz nur eine einzige Spektrallinie erwarten. Tatsächlich erhält
man jedoch die in Bild 4-10 dargestellt Anzeige.
1 AP
CLRWR
Ref 0 dBm
0
-10
-20
-30
-40
Att 30 dB
T
* RBW 10 kHz
* VBW 30 Hz
SWT 680 ms
T2
Marker 1 [T1]
-5.16 dBm
1.00000000 GHz
ndB [T1] 3.00 dB
BW 9.80000000 kHz
Temp 1 [T1 ndB]
-81.62 dBm
999.95000000 MHz
Temp 2 [T1 ndB]
-8.22 dBm
1.00000500 GHz
A
PRN
Die Impulsbandbreite entspricht bei GAUSS- oder GAUSS-ähnlichen Filtern
etwa der 6-dB-Bandbreite. In der Störmeßtechnik, in der häufig spektrale
Messungen an Impulsen durchgeführt werden müssen, werden daher ausschließlich
6-dB-Bandbreiten angegeben. Weitere Informationen zu Messungen
an gepulsten Signalen finden sich in Kapitel 6.2.
In Kapitel 6 wird insbesondere auf Puls- sowie Phasenrauschmessungen
eingegangen. Für diese und andere Meßaufgaben sind die genauen
Zusammenhänge zwischen 3-dB-, 6-dB-, Rausch- und Impulsbandbreite
von besonderem Interesse. Für verschiedene Filter, die im Detail später
noch erläutert werden, findet sich in Tabelle 4-1 eine Zusammenstellung
der Umrechnungsfaktoren.
-50
-60
-70
-80
-90
-100
Center 1 GHz 10 kHz/
Span 100 kHz
Bild 4-10 Abbildung des ZF-Filters durch ein sinusförmiges Eingangssignal
Ausgangswert 4 Filterkreise 5 Filterkreise GAUSS-Filter
3-dB-Bandbreite (analog) (analog) (digital)
6-dB-Bandbreite (B 6dB ) 1,480 · B 3dB 1,464 · B 3dB 1,415 · B 3dB
Rauschbandbreite (B R ) 1,129 · B 3dB 1,114 · B 3dB 1,065 · B 3dB
Impulsbandbreite (B I ) 1,806 · B 3dB 1,727 · B 3dB 1,506 · B 3dB
Es handelt sich dabei um die Abbildung des ZF-Filters. Das auf die ZF umgesetzte
Eingangssignal wird während des Sweeps am ZF-Filter „vorbeigeschoben“
und mit dessen Übertragungsfunktion multipliziert.
In Bild 4-11 ist dieser Vorgang schematisch dargestellt. Zur Vereinfachung
wird dabei jedoch das Filter an einem feststehenden Signal „vorbeigeschoben“,
beide Arten der Darstellung sind aber gleichwertig.
3-dB-Bandbreite (B 3dB ) 0,676 · B 6dB 0,683 · B 6dB 0,707 · B 6dB
Rauschbandbreite (B R ) 0,763 · B 6dB 0,761 · B 6dB 0,753 · B 6dB
Impulsbandbreite (B I ) 1,220 · B 6dB 1,179 · B 6dB 1,065 · B 6dB
Tabelle 4-1 Zusammenhang zwischen 3-dB- bzw. 6-dB-Bandbreiten
und Rausch- sowie Impulsbandbreiten
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