Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
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<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Praktische Realisierung eines Analysators<br />
ZF-Signal<br />
Logarithmierer<br />
lin<br />
log<br />
Hüllkurven-<br />
Detektor<br />
Video-Filter<br />
Max Peak<br />
Sample<br />
Min Peak<br />
Bild 4-22 Analoge Realisierung von Detektoren<br />
A-D-Wandler<br />
A<br />
D<br />
Diese Detektoren lassen sich durch analoge Schaltkreise, wie in Bild 4-22<br />
gezeigt, realisieren. Die Abtastung des bewerteten Videosignals erfolgt in<br />
diesem Fall am Ausgang des Detektors. Bei dem hier beschriebenen Spektrumanalysator<br />
sind die Detektoren (36–39) digital realisiert, d. h. das<br />
Videosignal wird vor den Detektoren (in diesem Fall noch vor dem Videofilter)<br />
abgetastet. Neben den genannten Detektoren können dadurch auch<br />
Average- und RMS-Detektor vorteilhaft realisiert werden. Des weiteren ist<br />
ein Quasi-Peak-Detektor für die Störmeßtechnik auf diese Weise implementiert.<br />
• Max-Peak-Detektor (Maximum Peak, Maximalwert)<br />
Der Max-Peak-Detektor bringt den Maximalwert zur Anzeige. Aus den<br />
Samples, die einem Pixel zugeordnet sind, wird <strong>der</strong>jenige mit dem höchsten<br />
Pegel ausgewählt und angezeigt. Auch bei <strong>der</strong> Darstellung von weiten<br />
Frequenzbereichen mit sehr geringer Auflösebandbreite (Span/ RBW<br />
>> Pixelanzahl <strong>der</strong> Frequenzachse) gehen keine Eingangssignale verloren.<br />
Dieser Detektor ist daher u. a. für EMV-Messungen von beson<strong>der</strong>er<br />
Bedeutung.<br />
• Min-Peak-Detektor (Minimum Peak, Minimalwert)<br />
Der Min-Peak-Detektor bringt aus den einem Pixel zugeordneten Samples<br />
den Meßwert mit dem geringsten Pegel, also den Minimalwert, zur<br />
Anzeige.<br />
• Auto-Peak-Detektor<br />
Mit dem Auto-Peak-Detektor werden Maximal- und Minimalwert gleichzeitig<br />
angezeigt. Beide Werte werden gemessen und ihre Pegel, mit einer<br />
senkrechten Linie verbunden, zur Anzeige gebracht (siehe Bild 4-21).<br />
Anzeige<br />
• Sample-Detektor<br />
Der Sample-Detektor tastet die ZF-Hüllkurve für jedes Pixel <strong>der</strong> darzustellenden<br />
Meßkurve nur einmal ab bzw. entnimmt den auf ein Pixel entfallenden<br />
Abtastwerten, wie in Bild 4-21 dargestellt, nur einen Wert zu<br />
einem bestimmten, konstanten Zeitpunkt. Wenn <strong>der</strong> darzustellende Frequenzbereich<br />
wesentlich größer als die Auflösebandbreite ist (Span/RBW<br />
> Anzahl <strong>der</strong> Pixel <strong>der</strong> Frequenzachse), so werden Eingangssignale nicht<br />
mehr sicher erfaßt. Wie bei zu großer Schrittweite bei <strong>der</strong> Abstimmung<br />
des Lokaloszillators (siehe Bild 4-5) werden dann Signale unter Umständen<br />
nicht pegelrichtig angezeigt o<strong>der</strong> gehen völlig verloren.<br />
• RMS-Detektor (Root Mean Square, Effektivwert)<br />
Der RMS-Detektor berechnet für jedes Pixel <strong>der</strong> angezeigten Meßkurve<br />
aus den zugeordneten Samples die Leistung. Das Ergebnis entspricht <strong>der</strong><br />
Signalleistung innerhalb des durch das Pixel dargestellten Frequenzbereichs.<br />
Zur Berechnung werden die Abtastwerte <strong>der</strong> Hüllkurve im linearen<br />
Pegelmaßstab benötigt. Es gilt:<br />
√<br />
N<br />
1<br />
2<br />
U RMS = · Σ u<br />
N i<br />
i=1<br />
(Gl. 4-11)<br />
mit U RMS Effektivwert <strong>der</strong> Spannung, in V<br />
N Anzahl <strong>der</strong> Abtastwerte (Samples), die dem entsprechenden<br />
Pixel zugeordnet sind<br />
u i Abtastwerte <strong>der</strong> Hüllkurve, in V<br />
Mit dem Bezugswi<strong>der</strong>stand R läßt sich daraus die Leistung berechnen:<br />
U 2 RMS<br />
P= (Gl. 4-12)<br />
R<br />
• AV-Detektor (Average, Mittelwert)<br />
Der AV-Detektor berechnet für jedes Pixel <strong>der</strong> angezeigten Meßkurve aus<br />
den zugeordneten Samples den linearen Mittelwert (lin. Average). Zur<br />
Berechnung werden die Abtastwerte <strong>der</strong> Hüllkurve im linearen Pegelmaßstab<br />
benötigt. Es gilt:<br />
N<br />
1<br />
U AV = · Σ u i (Gl. 4-13)<br />
N<br />
i=1<br />
66<br />
67