Funktionsprinzip; Betriebshinweise - Hameg Instruments Hm5012-2 Handbuch

Funktionsprinzip

Funktionsprinzip
Der HM5012-2/5014-2 ist ein Spektrumanalysator für den Fre-
quenzbereich von 150kHz bis 1050 MHz.
Damit lassen sich Spektralkomponenten elektrischer Signale
im Frequenzbereich von 0,15MHz bis 1050MHz erfassen. Das
zu erfassende Signal bzw. seine Anteile müssen sich perio-
disch wiederholen. Im Gegensatz zu Oszilloskopen, mit de-
nen im Yt-Betrieb Amplituden auf der Zeitebene dargestellt
werden, erfolgt mit dem Spektrum-Analysator die Darstellung
der Amplituden auf der Frequenzebene (Y/f). Dabei werden
die einzelnen Spektralkomponenten sichtbar, aus denen sich
"ein Signal" zusammensetzt. Im Gegensatz dazu zeigt ein
Oszilloskop das aus den einzelnen Spektralkomponenten
bestehende Signal als daraus resultierende Signalform.
Der Spektrum-Analysator arbeitet nach dem Prinzip des
Doppel-Superhet-Empfängers. Das zu messende Signal
(fin = 0,15MHz - 1050MHz) wird der 1. Mischstufe zuge-
führt und mit dem Signal eines variablen Oszillators (fosz
von ca. 1350,7MHz - ca. 2400,7MHz) gemischt. Dieser Os-
zillator wird als 1st LO (Local Oscillator) bezeichnet. Die
Differenz von Eingangs- und Oszillator-Signal (fLO - fin =
fZF) gelangt als 1. Zwischenfrequenz-Signal über ein auf
1350,7MHz abgestimmtes Filter auf eine Verstärkerstufe.
Dieser folgen 1 weitere Mischstufe, Oszillator, Verstärker
und Bandfilter für die 2. Zwischenfrequenz von 10,7MHz.
In der zweiten ZF-Stufe wird das Signal wahlweise über
ein Bandpassfilter mit einer Bandbreite von 1000kHz,
120kHz oder 9 kHz geführt und gelangt auf einen AM-De-
modulator. Das Signal (Video-Signal) wird logarithmiert und
gelangt direkt oder über einen Tiefpass (Videofilter) auf ei-
nen Analog/Digital-Wandler. Die Signaldaten werden in ei-
nem RAM gespeichert, wobei das Signal der niedrigsten
Frequenz unter der niedrigsten Adresse des RAM gespei-
chert wird und die höchste Frequenz sinngemäß unter der
höchsten Adresse.
Die im Speicher befindlichen Signaldaten werden ständig
aktualisiert (mit neuen aktuellen Daten überschrieben) und
mit einem D/A-Wandler wieder als Analogsignal zur Verfü-
gung gestellt. Mit dem Analogsignal wird der Y-Verstärker
angesteuert, dessen Ausgang mit den Y-Ablenkplatten der
Strahlröhre verbunden ist. Mit zunehmender Signalamplitu-
de wird der Elektronenstrahl in Richtung oberer Rasterrand
abgelenkt.
Die X-Ablenkung erfolgt mit einer sägezahnförmigen Span-
nung, die von der Adressierung des RAM abgeleitet ist. Das
Signal mit der niedrigsten Frequenz wird am Anfang (links)
und das Signal mit der höchsten Frequenz am Ende (rechts)
eines Strahlablenkvorgangs auf der Strahlröhre angezeigt.
Die gespeicherten Signaldaten können nachverarbeitet und
über die serielle Schnittstelle zu einem PC übertragen wer-
den.
Anmerkung: Bei Zero-Span Betrieb ändert sich die Messfre-
quenz nicht und die X-Ablenkung ist eine Funktion der Zeit.

Betriebshinweise

Vor der Inbetriebnahme des HM5012-2/5014-2 ist unbe-
dingt der Abschnitt "Sicherheit" zu lesen und die darin ent-
haltenen Hinweise zu beachten.
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Für den Betrieb des Gerätes sind keine besonderen Vor-
kenntnisse erforderlich. Die übersichtliche Gliederung der
Frontplatte und die Beschränkung auf die wesentlichen
Funktionen erlauben ein effizientes Arbeiten sofort nach
der Inbetriebnahme.
Trotzdem sollten einige grundsätzliche Hinweise für den
störungsfreien Betrieb beachtet werden.
Die empfindlichste Baugruppe ist die Eingangsstufe des
Spektrum-Analysators. Sie besteht aus dem Eingangs-Ab-
schwächer, einem Tiefpassfilter und der ersten Mischstufe.
Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen folgende Pe-
gel am Eingang (50 Ohm) nicht überschritten werden:
+10dBm (0,7Veff) Wechselspannung; ±25Volt Gleichspan-
nung. Mit 40dB Abschwächung sind maximal +20dBm zu-
lässig.
Diese Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden, da
ansonsten mit der Zerstörung der Eingangsbaugruppe zu
rechnen ist!
Bei Messungen an einer Netznachbildung ist der Eingang
des Spektrumanalysators unbedingt durch einen Eingangs-
pannungsbegrenzer (HZ560) zu schützen. Andernfalls be-
steht die Gefahr, dass der Eingangssignal-Abschwächer
und/oder die erste Mischstufe zerstört werden.
Bei der Untersuchung von unbekannten Signalen sollte zu-
nächst geprüft werden, ob unzulässig hohe Spannungen
vorliegen. Außerdem ist es empfehlenswert, die Messung
mit maximaler Abschwächung und dem maximal erfassba-
ren Frequenzbereich (0,15MHz - 1050MHz) zu beginnen.
Trotzdem ist zu berücksichtigen, dass unzulässig hohe Sig-
nalamplituden auch außerhalb des erfassten Frequenzbe-
reichs vorliegen können, die zwar nicht angezeigt werden
können (z.B. 1200MHz), jedoch zur Übersteuerung und in
Extremfall zur Zerstörung des 1. Mischers führen können.
Der Frequenzbereich von 0Hz bis 150kHz ist für den Spek-
trum-Analysator nicht spezifiziert. In diesem Bereich ange-
zeigte Spektralkomponenten sind bezüglich ihrer Amplitude
nur bedingt auswertbar.
Eine besonders hohe Einstellung der Intensität (INTENS) ist
nicht erforderlich, weil im Rauschen versteckte Signale da-
durch nicht deutlicher sichtbar gemacht werden können. Im
Gegenteil, wegen des dabei größer werdenden Strahldurch-
messers werden solche Signale, auch bei optimaler Schärfe-
einstellung (FOCUS), schlechter erkennbar. Normalerweise
sind auf Grund des Darstellungsprinzips beim Spektrum-Analy-
sator alle Signale schon bei relativ geringer Intensitätseinstel-
lung gut erkennbar. Außerdem wird damit eine einseitige Be-
lastung der Leuchtschicht - im Bereich des Rauschens - ver-
mindert.
Auf Grund des Umsetzungsprinzips moderner Spektrum-Ana-
lysatoren ist bei einer eingestellten Mittenfrequenz von 0MHz
auch ohne anliegendes Signal eine Spektrallinie auf dem Bild-
schirm sichtbar. Sie ist immer dann sichtbar, wenn die Fre-
quenz des 1st LO in den Bereich der 1. Zwischenfrequenz
fällt. Diese Linie wird oft als als sogenannter "Zero-Peak" be-
zeichnet. Sie wird durch den Trägerrest des 1. Mischers (Local-
Oscillator-Durchgriff) verursacht. Der Pegel dieser Spektralli-
nie ist von Gerät zu Gerät verschieden. Eine Abweichung von
der vollen Bildschirmhöhe stellt also keine Fehlfunktion des
Gerätes dar.
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