Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
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<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren<br />
Pegelfehler <strong>der</strong> Bandbreitenumschaltung (bandwidth switching error)<br />
Auch bei <strong>der</strong> Umschaltung zwischen verschiedenen Auflösebandbreiten<br />
kommt es zu Pegelunsicherheiten, die zu berücksichtigen sind. Ebenso wie<br />
<strong>der</strong> Eichleitungsfehler o<strong>der</strong> <strong>der</strong> ZF-Verstärkungsfehler kann diese Unsicherheit<br />
im Rahmen des Selbstabgleichs ermittelt und durch Korrekturrechnung<br />
berücksichtigt werden. Der angegebene Fehler entspricht<br />
wie<strong>der</strong>um <strong>der</strong> Restunsicherheit bedingt durch Langzeiteffekte wie z.B.<br />
Temperaturdrift.<br />
Einfluß von Bandbreitenfehlern<br />
Unter Bandbreitenfehlern versteht man die Abweichung <strong>der</strong> tatsächlichen<br />
von <strong>der</strong> eingestellten Auflösebandbreite. Ein angegebener Bandbreitenfehler<br />
von 5 % bedeutet bei einer eingestellten Auflösebandbreite von z.B.<br />
10 kHz, daß die tatsächliche Bandbreite zwischen 9,5 kHz und 10,5 kHz<br />
variieren kann. Dieser Fehler ist nur für Anwendungen von Bedeutung,<br />
bei denen die gemessene Leistung auf die Meßbandbreite bezogen werden<br />
o<strong>der</strong> die Meßbandbreite für weitere Berechnungen bekannt sein<br />
muß. Dies ist z.B. bei (Phasen-)Rauschmessungen o<strong>der</strong> Kanalleistungsmessungen<br />
(siehe Kapitel 6.3) <strong>der</strong> Fall.<br />
Aus dem prozentualen Bandbreitenfehler läßt sich <strong>der</strong> resultierende<br />
Pegelfehler berechnen. Für Rauschen o<strong>der</strong> rauschähnliche Signale gilt:<br />
∆ RBW /%<br />
∆L RBW /dB = 10 · lg 1 – (<br />
(Gl. 5-43)<br />
100 )<br />
{ }<br />
mit ∆L RBW Pegelfehler aufgrund des Bandbreitenfehlers<br />
∆ RBW Bandbreitenfehler<br />
Fehler aufgrund von Fehlanpassung<br />
Ein idealer Spektrumanalysator mit einem Eingangsreflexionsfaktor von<br />
0 würde die gesamte ihm angebotene Eingangsleistung unabhängig von<br />
<strong>der</strong> Ausgangsimpedanz <strong>der</strong> Signalquelle absorbieren.<br />
Da <strong>der</strong> Reflexionsfaktor am Eingang eines realen Analysators jedoch<br />
> 0 ist, kommt es zur Fehlanpassung. Das Ergebnis <strong>der</strong> Messung ist somit<br />
auch abhängig vom Ausgangsreflexionsfaktor <strong>der</strong> Quelle, <strong>der</strong> in <strong>der</strong> Regel<br />
ebenfalls > 0 ist. Für die Meßunsicherheit M U aufgrund von Fehlanpassung<br />
gilt:<br />
154<br />
M U = 100 · {(1± r s · r l ) 2 –1} (Gl. 5-44)<br />
mit M U Meßunsicherheit, in %<br />
r s Betrag des Reflexionsfaktors <strong>der</strong> Quelle<br />
r l Betrag des Reflexionsfaktors des Spektrumanalysators<br />
Näherungsweise gilt:<br />
M U ≈ ± 200 · r s · r l (Gl. 5-45)<br />
Im Gegensatz zu Leistungsmeßgeräten werden bei Spektrumanalysatoren<br />
Pegelfehler in dB angegeben. Gl. 5-44 kann hierzu in den Ausdruck<br />
∆L r = 20 · lg(1 – r s · r l ) (Gl. 5-46)<br />
mit ∆L r Pegelfehler aufgrund von Fehlanpassung, in dB<br />
umgeformt werden.<br />
Angaben zur Eingangsanpassung eines Analysators o<strong>der</strong> zur Ausganganpassung<br />
eines Meßobjekts werden jedoch häufig als VSWR (Voltage<br />
Standing Wave Ratio, Spannungs-Stehwellenverhältnis) o<strong>der</strong> als Rückflußdämpfung<br />
angegeben. Die Beträge <strong>der</strong> entsprechenden Reflexionsfaktoren<br />
lassen sich aus solchen Angaben wie folgt berechnen:<br />
s – 1<br />
r = (Gl. 5-47)<br />
s+1<br />
mit r Reflexionsfaktor<br />
s VSWR<br />
bzw.<br />
–<br />
r = 10<br />
a r<br />
20<br />
mit a r Rückflußdämpfung, in dB<br />
Mit Gl. 5-47 wird Gl. 5-46 zu<br />
( )<br />
s s –1 s l – 1<br />
∆L r = 20 · lg 1 – · (Gl. 5-48)<br />
s s +1 s l +1<br />
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