Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Praktische Realisierung eines Analysators<br />
Eingangssignals den tatsächlichen Mittelwert. Bei Mittelung von logarithmierten<br />
Meßwerten (log. Average) dagegen würde man zu niedrige<br />
Ergebnisse erhalten, da höhere Signalpegel durch die Logarithmierung<br />
mehr komprimiert werden. Durch Erhöhen <strong>der</strong> Sweep-Zeit stehen zur Berechnung<br />
des Mittelwerts, <strong>der</strong> durch ein bestimmtes Pixel angezeigt wird,<br />
mehrere Meßpunkte zur Verfügung. Die angezeigte Meßkurve kann<br />
dadurch geglättet werden.<br />
Eine schmale Videobandbreite bewirkt eine Mitteilung des Videosignals.<br />
Liegen am Eingang des Videofilters Meßwerte im linearen<br />
Pegelmaßstab an, so wird bei Reduzierung <strong>der</strong> Videobandbreite <strong>der</strong> lineare<br />
Mittelwert <strong>der</strong> Meßwerte gebildet. Dies entspricht <strong>der</strong> Funktion<br />
des AV-Detektors, weshalb in diesem Fall eine Glättung durch schmale<br />
Videobandbreiten zulässig ist.<br />
Dies ist auch für den hier beschriebenen Analysator gültig, da bei<br />
Verwendung des AV-Detektors am Eingang des Videofilters Meßwerte im<br />
linearen Pegelmaßstab anliegen (siehe Blockschaltbild).<br />
Bei Reduzierung <strong>der</strong> Videobandbreite konvergiert die Rauschanzeige bei<br />
Max-Peak-, Min-Peak-, Auto-Peak- und Sample-Detektor, da die Meßwerte<br />
(Samples) durch das Videofilter gemittelt werden, bevor die Bewertung<br />
durch den Detektor erfolgt. Setzt man zur Ermittlung <strong>der</strong> Hüllkurve des<br />
ZF-Signals einen linearen Hüllkurvendetektor ein, so werden durch das<br />
Videofilter Werte im linearen Maßstab gemittelt. Die resultierende Anzeige<br />
entspricht dem tatsächlichen Mittelwert und damit <strong>der</strong> Rauschanzeige<br />
bei Verwendung eines AV-Detektors. Wird dagegen das ZF-Signal vor <strong>der</strong><br />
Bildung <strong>der</strong> Videospannung logarithmiert, so sind die resultierenden,<br />
gemittelten Meßwerte niedriger als <strong>der</strong> tatsächliche Mittelwert. Bei<br />
GAUSSschem Rauschen beträgt <strong>der</strong> Unterschied 1,45 dB (siehe Bild 4-25a).<br />
Da <strong>der</strong> lineare Mittelwert <strong>der</strong> aus GAUSSschem Rauschen resultierenden<br />
Videospannung bereits 1,05 dB unter dem Effektivwert liegt, erhält man<br />
insgesamt um 2,5 dB niedrigere Meßwerte als mit dem RMS-Detektor<br />
(siehe Bild 4-25a). Zur Ermittlung <strong>der</strong> Leistung von GAUSSschem Rauschen<br />
ist aufgrund dieses bekannten Zusammenhangs kein RMS-Detektor erfor<strong>der</strong>lich.<br />
Die Leistung kann aus den Meßwerten, die mit dem Sample-Detektor<br />
aufgenommen wurden, durch Anwendung eines Korrekturfaktors<br />
von 2,5 dB berechnet werden.<br />
Für an<strong>der</strong>e zufällige Signale, <strong>der</strong>en Momentanwerte nicht <strong>der</strong> GAUSSschen<br />
Normalverteilung unterliegen (z. B. digital modulierte Signale), gilt<br />
dieser Zusammenhang nicht (siehe Bild 4-25b). Ist <strong>der</strong> Crest-Faktor nicht<br />
bekannt, so kann die Leistung solcher Signale nur mit einem RMS-Detektor<br />
ermittelt werden.<br />
Verhalten bei Mittelung über mehrere Messungen<br />
Wie im nachfolgenden Kapitel beschrieben wird, verfügen mo<strong>der</strong>ne Analysatoren<br />
auch über die Möglichkeit, Meßkurven über mehrere Messungen<br />
zu mitteln (Trace Average). Diese Art <strong>der</strong> Mittelung führt teilweise zu an<strong>der</strong>en<br />
Ergebnissen als die Verwendung schmaler Videofilter.<br />
Abhängig davon, ob die aufgenommene Meßkurve im linearen o<strong>der</strong><br />
logarithmischen Pegelmaßstab dargestellt wird, zieht man für diese Mitteilung<br />
lineare o<strong>der</strong> logarithmierte Meßwerte heran. Ob die Meßkurve durch<br />
die Mittelung verfälscht wird, hängt daher von <strong>der</strong> Art <strong>der</strong> Darstellung ab.<br />
Die Rauschanzeigen bei Max-Peak-, Min-Peak- und Sample-Detektor<br />
konvergieren bei Mittelung über mehrere Messungen nicht. Es wird vielmehr<br />
<strong>der</strong> Mittelwert aus den Maximal- bzw. den Minimalwerten gebildet,<br />
während mit dem Videofilter die Meßwerte vor <strong>der</strong> Bewertung gemittelt<br />
werden und dadurch konvergieren.<br />
Beim Sample-Detektor erhält man wie<strong>der</strong>um den Mittelwert des Rauschens.<br />
Bei logarithmischer Pegeldarstellung wird dieser wie oben bereits<br />
beschrieben um 1,45 dB zu niedrig angezeigt. Bei linearer Pegeldarstellung<br />
und großer Videobandbreite (VBW ≥ 10 · RBW) erhält man hingegen den<br />
tatsächlichen Mittelwert, so wie mit dem AV-Detektor.<br />
Wird <strong>der</strong> Auto-Peak-Detektor verwendet, so ist Mittelung über mehrere<br />
Meßkurven nicht sinnvoll, da die Anzeige aus Maximal- und Minimalwert<br />
besteht. Beim Aktivieren von Trace-Average wird daher oft automatisch<br />
auf Sample-Detektor umgeschaltet.<br />
Beim RMS-Detektor ist Trace Averaging we<strong>der</strong> im linearem noch im<br />
logarithmischen Pegelmaßstab zulässig.<br />
74<br />
75