Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
Lösung:
Gerät 1:
70 dB
IP3 e = + (–30 dBm) = +5 dBm
2
Gerät 2:
100 dB
IP3 e = + (–40 dBm) = +10 dBm
2
2.) Gerät 1
Bei Zweiton-Aussteuerung mit jeweils –30 dBm liegen die Intermodulationsprodukte
2. Ordnung mindestens 65 dB unter dem Eingangssignal.
Gerät 2
Im Datenblatt ist ein Intercept-Punkt k2 von +35 dBm angegeben.
Lösung:
Gerät 1:
Gerät 2:
IP2 e = 65 dB + (–30 dBm) = +35 dBm
IP2 e = IPk2 – 6 dB = 35 dBm – 6 dB = +29 dBm
Oftmals wird in Datenblättern auch der intermodulationsfreie Anzeigebereich
(intermodulation free dynamic range) angegeben. Man versteht
darunter die Pegeldifferenz zwischen IM-Produkten und Eingangssignalen.
Diese Angaben beziehen sich üblicherweise – sofern nichts anderes
angegeben wird – nur auf Intermodulationsprodukte 3. Ordnung, also Produkte,
die in der Nähe der Eingangssignale auftreten. Ausschlaggebend
ist der Signalpegel am Eingang des ersten Mischers, der stets mit anzugeben
ist.
Für den in Bild 5-9 angegebenen Intercept-Punkt 3. Ordnung (hier für
den Eingangsfrequenzbereich von 200 MHz bis 3 GHz) läßt sich der intermodulationsfreie
Bereich aus dem IP3 e durch Anwendung von Gl. 5-18 wie
folgt berechnen:
a IM3 = 2 · (IP3 e – L e ) = 2 · (7 dBm – (–30 dBm)) = 74 dB (Gl. 5-20)
Dämpfungsglieder oder Verstärker vor dem ersten Mischer
Wird vor dem ersten Mischer des Spektrumanalysators ein Vorverstärker
oder ein Dämpfungsglied (z.B. die im Analysator enthaltene Eichleitung)
geschaltet, so hat dies Auswirkungen auf den Gesamt-Eingangs-Intercept-
Punkt der Anordnung. Für zwei kaskadierte Stufen gilt [5-2]:
IP3
( ) ( )
e,1 + g 1
10
10
( )
IP3 e,ges = IP3 e,1 + IP3 e,2 – 10 · lg 10 + 10 (Gl. 5-21)
mit IP3 e,ges Eingangs-Intercept-Punkt 3. Ordnung der Reihenschaltung,
in dBm
IP3 e,1 , IP3 e,2 Eingangs-Intercept-Punkte 3. Ordnung der einzelnen
Stufen, in dBm
g 1
Verstärkungsmaß der ersten Stufe, in dB
Ausgehend von einem idealen, linearen Dämpfungsglied – eine Voraussetzung,
die bei resistiven, mechanisch geschalteten Eichleitungen praktisch
erfüllt ist – kann in Gl. 5-21 ein nahezu beliebig hoher Wert für
IP3 e,1 eingesetzt werden. Eine Erhöhung der HF-Dämpfung von z.B. 0 dB
auf 10 dB (in Gl. 5-21 ist dann g = –10 dB) bewirkt daher eine Erhöhung des
Intercept-Punkts im gleichen Maß, hier 10 dB. Gleichzeitig verschlechtert
sich jedoch auch das Rauschmaß des Analystors in gleichem Umfang. Eine
Erhöhung der HF-Dämpfung bewirkt daher keine Erhöhung des Dynamikbereichs
(siehe Kapitel 5.5, Dynamikbereich).
Wird dem Analysator hingegen ein Vorverstärker vorgeschaltet, so führt
dies stets zu einer Verschlechterung des Gesamt-Intercept-Punkts.
Beispiel:
Für einen Spektrumanalysator ist ein Eingangs-Intercept-Punkt von +7 dBm
spezifiziert. Zur Steigerung der Empfindlichkeit soll ein Vorverstärker mit
einem Verstärkungsmaß von 20 dB und einem Eingangs-Intercept-Punkt
von – 10 dBm geschaltet werden. Für den Gesamt-Eingangs-Intercept-Punkt
3. Ordnung gilt somit
IP3 e,ges = – 10 dBm + 7 dBm – 10 · lg 10 + 10 = –14,8 dBm
IP3 e,2
–10 dBm + 20 dB 7 dBm
( 10 ) ( 10 )
( )
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