Projekt : Ein einfacher Spektrumanalysator bis 100 MHz EMVSpek

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damit äquidistante Abstände bei tiefen Frequenzen zusammen und werden bei hohen 6 auseinandergezogen. Keine komplette Kompensation, aber eine wahrnehmbare Verbesserung auch ohne permanente, aufwändige Frequenzkorrektur lässt sich dadurch erreichen, dass der Sägezahn quadratisch ansteigt. Dazu dient der Transistor T2, der den Strom aus der Stromquelle proportional zur schon vorhandenen Spannung erhöht. Nach dem Mischer M1 folgt ein einfaches Filter mit Schwingkreis bei 125 MHz, danach der zweite Mischer M2. Sein Oszillator wird nicht verwendet, der interne Transistor dient nur zur hochohmigen Ankopplung an den Schwingkreis. In diesem Punkt könnte die realisierte Schaltung einfacher sein, denn auch der 2. Mischer benötigt einen Oszillator. Allerdings würde man bei dieser Frequenz und diskretem Aufbau einen HFAbgleich mit Messung der Frequenz benötigen. Das gilt gleichermaßen für einen LCOszillator wie auch für einen Quarzoszillator im 3. Oberton. Als Alternative wird hier ein fertiger Taktgeber mit digitalem Ausgang eingesetzt. Seine Spannung wird abgeschächt und die Grundfrequenz 125 MHz mit einem Schwingkreis herausgefiltert und ebenfalls auf den Mischer M2 geführt. Nach dem zweiten Mischer folgt ein Tiefpass mit rauscharmem Operationsverstärker. Er hat eine obere Grenzfrequenz von 50 kHz, verbunden mit einer Verstärkung um Faktor 10. Abschließend folgt der Logarithmierer, weitgehend in Standardbeschaltung. Ein Pufferverstärker verhindert die nachteilige Belastung vom Ausgang her. Der Logarithmierer hat einen Stromausgang mit einem internen Lastwiderstand, an dem 0,25 Volt / 10 dB abfallen. Da diese Skalierung für Oszilloskope ungünstig ist, wird mit einem externen Widerstand (51 k) die Skala zu 0,20 Volt / 10 dB verändert. Zur Funktionsprüfung und zur Einstellung der beiden Trimmer P1 und P2 dient ein Liniengenerator, der alle 10 MHz eine Linie mit etwa gleicher Höhe erzeugt. Ein derartiges Spektrum erhält man mit einem möglichst kurzer Puls und der Folgefrequenz 10 MHz. Der Puls wird mit einem LogikGatter erzeugt, dessen beide Eingänge geringfügig zeitversetzt von einem 10 MHzTaktOszillator angesteuert werden. Zur korrekten Darstellung der Linien darf der Eingang des Gerätes nicht beschaltet sein, auch nicht mit Kabelstücken, sonst ergeben sich frequenzabhängige Verfälschungen der Amplitude. Auf richtige Abblockung muss man achten Bevor man sich Gedanken um die Stromversorgung macht, sollte man die speziellen Anforderungen einer solchen Schaltung betrachten. Ungewöhnlich kritisch sind viele HF Bausteine dadurch, dass das Signal am Ausgang sich nicht auf Masse bezieht, sondern auf die Versorgungsspannung. Das gilt für die meisten integrierten Verstärker und besonders auch für
7 Mischer. Die Wahl der Abblockung, also Wert, Bauart und Anzahl der Kondensatoren direkt am IC, muss daher den Frequenzbereich der Signale berücksichtigen. Im vorliegenden Beispiel ist der zweite Mischer besonders betroffen, da an seinem Ausgang Signalanteile bis in den kHz Bereich auftreten. Operationsverstärker und auch der gewählte Logarithmierer sind in diesem Punkt wesentlich unempfindlicher. Eine weitere kritische Stelle sind abstimmbare Oszillatoren, zumindest die Varianten, die keinen Resonator hoher Güte enthalten. Bei genauer Messung würde man in der vorliegenden Schaltung sogar eine merkliche Frequenzmodulation bemerken, weil die Kapazitätsdioden über einen rauschbehafteten Widerstand mit Spannung versorgt werden. Schlechte Stromversorgung von Oszillatoren erzeugt daher Rauschen und Jitter in allen davon abgeleiteten Signalen. Auch aufwändige PLLOszillatoren (PLL = Phase Locked Loop) sind nicht frei davon, denn sie haben eine begrenzte Regelbandbreite und außerhalb dieses Frequenzbereiches sind sie ebenfalls zu stören. Insgesamt wird man also als erste Maßnahme alle Baugruppen über einen Widerstand mit Spannung versorgen und vor Ort passende Kondensatoren vorsehen. Ein nächster Schritt wäre, die Widerstände mit Drosseln zu ergänzen und bei manchen Kondensatoren einen Widerstand von einigen Ohm in Reihe zu schalten, um ihre Eigenresonanz zu dämpfen. Die Stromversorgung ist kritisch Was die konkrete Wahl der Stromversorgung betrifft, enthält sie bereits einen verdeckten Lerneffekt, denn ein solcher Analysator ist ein absolut „ehrliches" Gerät und misst sich fortlaufend selbst. Ist also die interne Versorgung störbehaftet, ist das dargestellte Grundrauschen unnötig hoch oder überhaupt nicht brauchbar. Bei Versorgung der Schaltung aus dem Netz dürfen also ausschließlich ein normaler Trafo und gute Linearregler mit ausreichend großen Elkos verwendet werden. Schaltvorgänge jeder Art sind tabu. Bild 3 macht einen passenden Vorschlag. Besondere Beachtung benötigt nur die Spannung für den VCO aufgrund ihrer abweichenden Größe. Bei Standardtrafos dürfte ein Spannungsvervielfacher die einfachste Lösung sein. Bild 3 So könnte der Analysator aus dem Netz versorgt werden.
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