Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren<br />
L R, rel , L k2, rel , L IM3,rel / dB<br />
-40<br />
-50<br />
-60<br />
-70<br />
-80<br />
-90<br />
-100<br />
-110<br />
L R,rel (B R =10 Hz)<br />
L IM3,rel<br />
L<br />
-120<br />
R,rel (B R =1 Hz)<br />
120<br />
-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0<br />
L mix,opt Mischerpegel / dBm<br />
Bild 5-19 Intermodulationsfreier Bereich bzw. maximaler Harmonischenabstand<br />
in Abhängigkeit vom Mischerpegel (NF = 24,5 dB, IP3 e = 7 dBm, IPk2 e = 40 dBm)<br />
Bei gegebener Rauschbandbreite des ZF-Filters und Rauschmaß des Spektrumanalysators<br />
ist <strong>der</strong> Rauschleistungspegel relativ zum Mischerpegel zu<br />
berechnen. Es gilt<br />
L R,rel = L R – L mix = – 174 dBm + 10 · lg(B R,ZF ) + NF – L mix (Gl. 5-28)<br />
mit L R,rel relativer Rauschleistungspegel bezogen auf den Mischerpegel,<br />
in dB<br />
L mix Mischerpegel, in dBm<br />
L R Rauschleistungpegel, in dBm<br />
B R,ZF Rauschbandbreite des Auflösefilters, in Hz<br />
NF Rauschmaß des Spektrumanalysators, in dB<br />
Bei Verwendung eines Sample-Detektors und Mittelung durch ein schmales<br />
Videofilter sind vom berechneten Wert L R,rel weitere 2,5 dB aufgrund <strong>der</strong><br />
Unterbewertung des Rauschens abzuziehen. Der relative Rauschleistungspegel<br />
ist in Bild 5-19 für verschiedene Auflösefilter über dem Mischerpegel<br />
aufgetragen. Es wird dabei ein Rauschmaß von 24,5 dB angenommen.<br />
Man erkennt, daß <strong>der</strong> relative Rauschleistungspegel mit steigendem Mischerpegel<br />
abnimmt.<br />
L k2,rel<br />
L R,rel (B R =1 kHz)<br />
40<br />
50<br />
60<br />
70<br />
80<br />
90<br />
100<br />
110<br />
Intermodulations- bzw. verzerrungsfreier<br />
Dynamikbereich / dB<br />
Aus Gl. 5-16 läßt sich für den relativen Pegel <strong>der</strong> Intermodulationsprodukte<br />
n. Ordnung bezogen auf den Mischerpegel folgen<strong>der</strong> Zusammenhang<br />
gewinnen:<br />
L IMn,rel = –(n – 1) · (IPn e – L mix ) (Gl. 5-29)<br />
mit L IMn,rel relativer Pegel <strong>der</strong> Intermodulationsprodukte n. Ordnung<br />
bezogen auf den Mischerpegel, in dB<br />
IPn e Eingangs-Intercept-Punkt n. Ordnung des Spektrumanalysators<br />
(HF-Dämpfung 0 dB), in dBm<br />
L mix Mischerpegel, in dBm<br />
In <strong>der</strong> Praxis am störendsten sind meist Intermodulationsprodukte<br />
3. Ordnung, da sie in unmittelbarer Umgebung <strong>der</strong> Eingangssignale liegen.<br />
Für die relativen Pegel solcher Produkte gilt:<br />
L IM3,rel = –2 · (IP3 e – L mix ) (Gl. 5-30)<br />
Ebenso läßt sich aus Gl. 5-13 <strong>der</strong> relative Pegel von Verzerrungsprodukten<br />
2. Ordnung (Harmonische 2. Ordnung) ableiten:<br />
L k2,rel = –(IPk2 e – L mix ) (Gl. 5-31)<br />
mit L k2,rel relativer Pegel von Verzerrungsprodukten 2. Ordnung bezogen<br />
auf den Mischerpegel, in dB<br />
IPk2 e Eingangs-Intercept-Punkt k2 des Spektrumanalysators,<br />
in dBm<br />
Da die Verzerrungs- bzw. Intermodulationsprodukte stets aus dem<br />
Mischerpegel berechnet werden, sind die Ergebnisse unabhängig von <strong>der</strong><br />
HF-Dämpfung. Für IP3 e und IPk2 e sind deshalb stets die Intercept-Punkte,<br />
die sich auf den Eingang des ersten Mischers beziehen, einzusetzen. Die<br />
Werte entsprechen den Intercept-Punkten des Analysators bei einer HF-<br />
Dämpfung von 0 dB.<br />
Die relativen Pegel <strong>der</strong> Intermodulationsprodukte 3. Ordnung sowie<br />
<strong>der</strong> 2. Harmonischen sind in Bild 5-19 in Abhängigkeit vom Mischerpegel<br />
dargestellt. Für IP3 e wurde dabei 7 dBm angenommen, <strong>der</strong> IPk2 e ist<br />
40 dBm.<br />
134<br />
135