Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
max. Eingangspegel
Pegeldarstellbereich
1dB-Kompression des 1. Mischers
max. Dynamikbereich
optimaler Mischerpegel
max. intermodulationsfreier
Bereich /
max. Oberwellenabstand
signal am ersten Mischer dessen 1-dB-Kompressionspunkt, so sind die
Pegel der durch Nichtlinearitäten des Mischers entstehenden Verzerrungsprodukte
sehr hoch. Bei genügend kleiner Bandbreite werden sie im
dargestellten Spektrum sichtbar, also nicht durch das Eigenrauschen des
Analysators „überdeckt“. Die Spektrumsdarstellung ist dann nicht mehr
eindeutig.
In modernen Spektrumanalysatoren wird daher auch bei manueller,
entkoppelter Eichleitungseinstellung der bei gegebener HF-Dämpfung einstellbare
Referenzpegel begrenzt. Signale, mit denen am Eingang des Mischers
der 1-dB-Kompressionspunkt erreicht wird, überschreiten dadurch
deutlich den Referenzpegel.
Der für den maximalen Dynamikbereich angegebene Wert ist daher
nur von eingeschränkter Bedeutung und nur für wenige Anwendungsfälle,
wie z.B. Phasenrauschmessungen weitab vom Träger, relevant.
Eigenrauschanzeige bei gegebener Auflösebandbreite
Bild 5-18 Vergleich von Pegeldarstellbereich, maximalem Dynamikbereich
und maximalem intermodulationsfreien Bereich
Pegeldarstellbereich
Der Dynamikbereich entspricht nicht dem ebenfalls in Datenblättern angegebenen
Pegeldarstellbereich (Display Range), also dem Bereich von der
Rauschanzeige bis zum maximalen Eingangspegel (siehe Bild 5-18). Die
Grenzen des Pegeldarstellbereichs können ohnehin nie gleichzeitig, also
bei gleichbleibenden Einstellungen erreicht werden. Zur Darstellung eines
Signals, dessen Pegel dem maximalen Eingangspegel des Analysators
entspricht, ist in der Regel die HF-Dämpfung größer 0 dB zu wählen, wodurch
die minimale Rauschanzeige – also die untere Grenze des angegebenen
Pegeldarstellbereichs – nicht erreicht wird.
Maximaler Dynamikbereich
Oft wird ein maximaler Dynamikbereich angegeben, der durch die Rauschanzeige
(meist bei kleinster Auflösebandbreite) und den 1-dB-Kompressionspunkt
begrenzt wird (siehe Bild 5-18). Erreicht jedoch ein Eingangs-
Maximaler intermodulationsfreier Bereich, maximaler Harmonischenabstand
Wie bereits in Kapitel 4.6.2, Referenzpegel und HF-Dämpfung, erläutert
wurde, ist bei der Wahl des Mischerpegels stets ein Kompromiß zu suchen.
Bei zu hoher HF-Dämpfung, also zu niedrigem Mischerpegel, sind zwar die
Pegel der im Analysator entstehenden Verzerrungs- und Intermodulationsprodukte
sehr niedrig, gleichzeitig wird aber der Signal-Rausch-Abstand
des Eingangssignals übermäßig stark reduziert. Der Dynamikbereich wird
in diesem Fall nach unten durch das Eigenrauschen begrenzt. Umgekehrt
entstehen aber bei zu hohem Mischerpegel Verzerrungs- und Intermodulationsprodukte,
deren Pegel den Eigenrauschleistungspegel überschreiten
und somit sichtbar werden (vgl. Bild 4-31). In der Praxis wichtig ist der
Pegeldarstellbereich, in dem das dargestellte Spektrum frei von solchen
Produkten ist. Abhängig davon, ob dieser Bereich durch Intermodulationsprodukte
oder Harmonische höherer Ordnung eingeschränkt wird,
spricht man entweder vom intermodulationsfreien Bereich oder vom maximalen
Harmonischenabstand. Beide sind vom Mischerpegel und von der
gewählten Auflösebandbreite abhängig und erreichen ein Maximum,
wenn die Pegel der Intermodulationsprodukte bzw. Harmonischen höherer
Ordnung gleich dem Rauschleistungspegel sind. Der dafür notwendige,
ideale Mischerpegel läßt sich sowohl berechnen als auch grafisch ermitteln.
Zur Veranschaulichung wird zunächst auf die grafische Methode
eingegangen.
132
133