Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

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Grundlagen der Spektrumanalyse Praktische Realisierung eines Analysators 1 AP CLRWR a) 1 AP CLRWR b) * RBW 3 MHz * VBW 10 MHz Ref -10 dBm * Att 0 dB SWT 5 ms -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -100 -110 Marker 1 [T1] -53.77 dBm 1.04000000 GHz Start 300 MHz 100 MHz/ Stop 1.3 GHz Ref -10 dBm * Att 0 dB SWT 5 ms -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 - 9 0 -100 -110 1 * RBW 3 MHz * VBW 10 MHz Start 800 MHz 50 MHz/ Stop 1.3 GHz 1 Marker 1 [T1] -53.74 dBm 1.04000000 GHz Bild 4-34 Aussteuerung des Spektrumanalysators mit einem Sinussignal mit f = 520 MHz (a). Die im ersten Mischer entstehende zweite Harmonische mit f = 1040 MHz tritt auch dann in Erscheinung, wenn die Grundwelle des Signals nicht im dargestellten Spektrum enthalten ist (b). A PRN A PRN Um Übersteuerung zu vermeiden, sollte der Mischerpegel, also der Gesamtsignalpegel am Ende des ersten Mischers, unterhalb von dessen 1-dB-Kompressionspunkt liegen. Dieser ist dem Datenblatt des jeweiligen Spektrumanalysators zu entnehmen (siehe auch Kapitel 5.4). Die Einstellung des Mischerpegels erfolgt, wie in Kapitel 4.6.2 gezeigt, mit Hilfe der Eichleitung. Einige moderne Spektrumanalysatoren verfügen über einen Overload-Detektor vor dem ersten Mischer, wodurch bei Übersteuerung entsprechende Warnungen z.B. über das Display ausgegeben werden können. Verfügt das Eingangssignal des Spektrumanalysators über eine schmalbandige, mitlaufende Vorselektion, so ist die Gefahr der Übersteuerung des Analysators durch Signale außerhalb des darzustellenden Frequenzbereichs deutlich geringer. Bei dem in diesem Kapitel beschriebenen Analysator ist eine schmalbandige Vorselektion in Form eines mitlaufenden YIG-Filters im Signalpfad für den Frequenzbereich 3 bis 7 GHz enthalten. Wird in diesem Frequenzbereich ein kleiner Span dargestellt, so kann der erste Mischer lediglich durch Signale innerhalb oder nahe des dargestellten Frequenzbereichs übersteuert werden. Aufgrund der begrenzten Flankensteilheit des YIG-Filters müssen Eingangssignale außerhalb des dargestellten Frequenzbereichs einen gewissen Abstand zum interessierenden Bereich aufweisen, um durch das Filter ausreichend abgeschwächt zu werden und den ersten Mischer nicht zu übersteuern (siehe Bild 4-35). Um EMV-Messungen, bei denen oftmals sehr viele spektrale Komponenten mit hohem Pegel gleichzeitig auftreten, mit einem Spektrumanalysator normgerecht durchführen zu können, lassen sich Analysatoren optional meist auch im unteren Eingangsfrequenzbereich um eine schmalbandige, mitlaufende Vorselektion erweitern. ZF-Signalverarbeitung bis zum Auflösefilter Dem ersten Mischer folgen weitere analoge Signalverarbeitungsstufen wie ZF-Verstärker und weitere Umsetzstufen. Diese Stufen können nur durch starke Signale innerhalb bzw. in der Nähe des dargestellten Frequenzbereichs übersteuert werden. Signale außerhalb des Darstellbereichs werden nach der ersten Umsetzung durch die folgenden ZF-Filter unterdrückt, sofern deren Frequenzabstand zum interessierenden Frequenzbereich ausreichend groß ist (siehe Bild 4-36). Das ZF-Filter in der 1. und 2. Zwischenfrequenzstufe ist meist sehr breit, der notwendige Frequenzabstand daher unter Umständen sehr groß (durchaus einige 100 MHz). 92 93
Grundlagen der Spektrumanalyse Praktische Realisierung eines Analysators A mitlaufendes Bandpaß-Filter (Preselektor) Eingangssignal RF 1. ZF-Verstärker 1. ZF-Filter ZF-Signal nach 1. ZF-Filter a b c 1. LO Eingangssignale A Starkes Eingangssignal außerhalb des interessierenden Frequenzbereichs Darzustellendes Signal kaum Unterdrückung f A Eingangssignal des 1. Mischers a) Darzustellender Frequenzbereich f A Eingangssignale in 1. ZF-Ebene umgesetzt 1. ZF-Filter ausreichend gedämpft f Start dargestellter Frequenzbereich (Span) Bild 4-35 Dämpfung von Eingangssignalen außerhalb des dargestellten Frequenzbereichs durch ein mitlaufendes YIG-Filter Anders als bei Übersteuerung des ersten Mischers treten Verzerrungsprodukte, die durch Übersteuerung von analogen Komponenten der ZF-Signalverarbeitung entstehen, im dargestellten Spektrum nicht in Erscheinung. Sie werden durch das ZF-Filter sowie das später folgende, schmale Auflösefilter unterdrückt (vgl. Bild 4-37). f Stop f A b) c) Sweep f 1.ZF f 1. ZF Sweep Sweep ZF-Signal nach 1. ZF-Filter Bild 4-36 Dämpfung von Mischprodukten in der ersten ZF-Ebene durch das erste ZF-Filter f f 94 95
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