Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
Gleichspannungsanteil a 2 · 0,5(Û e
2
,1 + Û e
2
,2 )
Grundwellen (1. Harmonische) a 1 · Û e,1 · sin(ω 1 t)
a 1 · Û e,2 · sin(ω 2 t)
2. Harmonische a 2 · 0,5 · Û e
2
,1 · cos(2 · ω 1 t)
a 2 · 0,5 · Û e
2
,2 · cos(2 · ω 2 t)
Intermodulationsprodukte a 2 · Û e,1 · Û e,2 · cos(ω 1 – ω 2 )t
2. Ordnung a 2 · Û e,1 · Û e,2 · cos(ω 1 + ω 2 )t
3. Harmonische a 3 · 0,25 · Û e
3
,1 · sin(3 · ω 1 t)
a 3 · 0,25 · Û e
3
,2 · cos(3 · ω 2 t)
Intermodulationsprodukte a 3 · Û e
2
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 1 + ω 2 )t
3. Ordnung a 3 · Û e
2
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 2 + ω 1 )t
a 3 · Û e
2
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 1 – ω 2 )t
a 3 · Û e
2
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 2 – ω 1 )t
3. oder 5. Ordnung) immer in unmittelbarer Umgebung der Eingangssignale
auf.
Je nach Anwendung können sich Produkte sowohl geradzahliger als
auch ungeradzahliger Ordnung störend auswirken. Bei Messungen an
CATV (Cable TV)-Systemen, bei denen ein Frequenzbereich von mehr als
einer Oktave zu untersuchen ist, fallen sowohl Harmonische als auch Intermodulationsprodukte
geradzahliger Ordnung in den interessierenden
Bereich. Bei dieser Anwendung sind daher auch die Anforderungen an den
IPk2 des Spektrumanalysators hoch, zumal in solchen Systemen in der
Regel eine Vielzahl von Signalen mit sehr hohem Pegel auftreten.
L a /dBm
IP2 a
50
IP2
Tabelle 5-1 Mischprodukte bei Zweiton-Aussteuerung
A
a IM2
a IM3 a k2
6 dB
Eingangssignale
Produkte 2. Ordnung
Produkte 3. Ordnung
IP3 a 30
L a
IP3
L IM3
L IM2
9,54 dB
10
0
g
–10
0
f e,1 f e,2
3f e,1 3f e,2
f
2f e,1 2f e,2
f e,2 –f e,1 2f e,1 –f e,2 2f e,2 –f e,1 f e,1 +f e,2
2f e,1 +f e,2 2f e,2 +f e,1
1dB/dB
2dB/dB
Bild 5-7 Ausgangsspektrum eines nichtlinearen Zweitors
bei Zweiton-Aussteuerung (Betragsspektrum)
–30
Neben Harmonischen entstehen nun zusätzlich Intermodulationsprodukte,
auch Differenztöne genannt. Die Ordnung von Intermodulationsprodukten
entspricht der Summe der Ordnungszahlen der beteiligten
Komponenten. Für das Produkt bei 2 · f e,1 +1·f e,2 ergibt sich z.B. die Ordnung
2 +1=3. In Tabelle 5-1 sind nur Produkte bis zur 3. Ordnung berücksichtigt.
Während geradzahlige Intermodulationsprodukte (z.B. 2. Ordnung) im
Frequenzbereich stets weitab von den beiden Eingangssignalen liegen,
treten ungeradzahlige Intermodulationsprodukte niedriger Ordnung (z.B.
–50
–50 –30 –10 0 10 IP3 e 30 IP2 e 50
3dB/dB
Bild 5-8 Intercept-Punkt 2. und 3. Ordnung
L e /dBm
112
113