Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
(vgl. Gl. 4-17) muß hierzu die Videobandbreite mindestens so groß wie die
Auflösebandbreite sein (RBW/VBW = 1). Wird hingegen das ZF-Filter digital
realisiert, so kann wie oben beschrieben durch entsprechende Kompensation
ein Proportionalitätsfaktor von k = 1 erreicht werden, d. h. die minimal
erforderliche Sweep-Zeit kann um den Faktor 2,5 gesenkt werden. Um
bei dieser verringerten Sweep-Zeit dennoch ein Einschwingen des Videofilters
sicherzustellen, ist die Videobandbreite etwa um den Faktor 3
größer als die Auflösebandbreite zu wählen (RBW/VBW = 0,3).
L
max.
Eingangspegel
Aussteuergrenze
(Referenzpegel)
HF-Dämpfung
a
HF
Starkes Eingangssignal
Aussteuergrenze des Logarithmierers/A-D-Wandlers
ZF-Verstärkung
g ZF
4.6.2 Referenzpegel und HF-Dämpfung
Mischerpegel
Spektrumanalysatoren ermöglichen Messungen in einem sehr weiten
Pegelbereich, der durch das Eigenrauschen und den maximal zulässigen
Eingangspegel begrenzt wird (siehe hierzu auch Kapitel 5.1, Eigenrauschen,
bzw. Kapitel 5.4, 1-dB-Kompressionspunkt und maximaler Eingangspegel).
Bei modernen Analysatoren kann sich dieser Pegelbereich durchaus
von –147 dBm bis +30 dBm (bei einer Auflösebandbreite von 10 Hz),
also über nahezu 180 dB erstrecken. Beide Grenzen können aber nicht
gleichzeitig erreicht werden, da sie zum einen verschiedene Einstellungen
erfordern und zum anderen der Dynamikbereich von Logarithmierern,
Hüllkurvendetektoren sowie A-D-Wandlern ohnehin deutlich geringer ist.
Im gesamten Pegelbereich kann daher nur ein gewisses Fenster genutzt
werden, dessen Lage durch entsprechende Einstellung des Referenzpegels,
also des maximal darzustellenden Signalpegels, vom Benutzer an die
jeweilige Meßanwendung anzupassen ist. In Abhängigkeit davon wiederum
ist die HF-Dämpfung a HF sowie die ZF-Verstärkung g ZF einzustellen.
Um eine Übersteuerung oder sogar Zerstörung des ersten Mischers
sowie der folgenden Verarbeitungsstufen zu vermeiden, müssen Eingangssignale
mit hohem Pegel durch die Eichleitung des Analysators entsprechend
abgeschwächt werden (siehe Bild 4-30). Die bei gegebenem Referenzpegel
erforderliche Dämpfung ist von der Aussteuerfestigkeit des
ersten Mischers sowie der nachfolgenden Stufen abhängig. Der Pegel am
Eingang des ersten Mischers (der sogenannte Mischerpegel) sollte deutlich
unter dem 1-dB-Kompressionspunkt liegen. Durch Nichtlinearitäten
entstehen im Spektrumanalysator Produkte, deren Pegel mit zunehmendem
Mischerpegel überproportional wachsen. Bei zu hohem Mischerpegel
können sie im dargestellten Spektrum störend in Erscheinung treten,
wodurch der sogenannte intermodulationsfreie Bereich reduziert wird.
a)
L
max.
Eingangspegel
Mischerpegel
Aussteuergrenze
(Referenzpegel)
b)
Eingang 1. Mischer Logarithmierer/
Hüllkurverdetektor/
A-D-Wandler
HF-Dämpfung
a HF
Schwaches Eingangssignal
Eingang 1. Mischer Logarithmierer/
Hüllkurverdetektor/
A-D-Wandler
Bild 4-30 Anpassung von HF-Dämpfung und ZF-Verstärkung an den maximal
darzustellenden Signalpegel (Max. Signalpegel = Referenzpegel)
Aussteuerbereich
Aussteuergrenze des Logarithmierers/A-D-Wandlers
Aussteuerbereich
ZF-Verstärkung
g ZF
84
85