Anforderungen An Spektrum-Analysatoren; Anforderungen Der Spektrum-Analyse; Frequenzmessung; Stabilität - Hameg Instruments Hm5012-2 Handbuch

2. Eingangsspektrum (finp), so wie es am Analysatorein-
gang vorliegt und über den Eingangsabschwächer auf
den Eingangsmischer gelangt (spezifizierter Messbe-
reich: 150kHz bis 1050MHz).
3. Mischproduktsumme von 1. LO (fLO) und des gesam-
ten Eingangsspektrums (finp). Bei einer zu messenden
Frequenz von 150kHz beträgt die Frequenz des 1. LO
1350,85MHz; die Summe beträgt dann 1351MHz. Für
1050MHz muss die Frequenz des 1. LO 2400,7MHz be-
tragen und die Summe ist 3450,7MHz.
4. Mischproduktdifferenz von 1. LO (fLO) und des ge-
samten Eingangsspektrums (finp). Bei 150kHz beträgt
die Frequenz des 1. LO 1350,85MHz, was eine Diffe-
renz von 1350,7MHz (1350,85MHz – 150kHz) ergibt. Im
Falle 1050MHz (2400,7MHz – 1050MHz) ist die Diffe-
renz erneut 1350,7MHz.
Nach der 1. Mischstufe gelangen die zuvor beschriebenen
Signale auf ein Bandpassfilter (ZF-Filter). Die Mittenfre-
quenz des ZF-Filters beträgt 1350,7MHz. Damit kann nur
die Mischproduktdifferenz, die 1350,7MHz beträgt und das
Signal des 1. LO – bei Abstimmung auf 0kHz = 1350,7MHz -
zum Ausgang des Bandpassfilters gelangen, von wo aus die
weitere Signalverarbeitung erfolgt.
Anmerkung: Das vom 1. LO bewirkte „0kHz - Signal" ist un-
vermeidlich und kann bei Messungen mit 1MHz Auflö-
sungsbandbreite (RBW) im Bereich von 150kHz bis ca.
2,5MHz stören. Mit einer niedrigeren Auflösungsbandbreite
lassen sich derartige Effekte vermeiden.
Bei der Messung wird zwischen Zero-Span (Messbereichs-
umfang (Spanne) gleich Null) und von Null abweichendem
Span (Messbereichsumfang) unterschieden.
Folgende Bedingungen liegen vor, je nach dem ob ohne
oder mit SPAN gemessen wird:
Im Zero-Span Betrieb erzeugt der 1. LO eine feste Fre-
quenz, die 1350,7MHz höher als die zu analysierende Ein-
gangsfrequenz sein muss. Der Analysator zeigt dann nur die
gewünschte Eingangsfrequenz und die Frequenzanteile an,
die abhängig von der gewählten Auflösungsbandbreite
(RBW) über die ZF-Filter gelangen.
Liegt Zero-Span nicht vor, wird ein Frequenzbereich angezeigt,
dessen Umfang von der Span-Einstellung abhängig ist. Beträgt
z.B. die Mittenfrequenz 500MHz und der Span 1000MHz (full
span), beginnt die Messung - angezeigt am linken Rand der
Darstellung - mit 0kHz und endet – am rechten Rand der Dar-
stellung - mit 1000MHz. Bei dieser Einstellung wird die Fre-
quenz des 1. LO zeitlinear von 1350,7MHz auf 2400,7MHz er-
höht, bis ein Sweep erfolgt ist und der Nächste beginnt.
Zwischen dem zu analysierenden Frequenzbereich (SPAN-Ein-
stellung) und der Auflösungsbandbreite (RBW) bestehen phy-
sikalische Zusammenhänge, welche die Anzeige von zu nied-
rigen Signalpegeln bewirken können. Derartige Fehler ent-
stehen, wenn die Messzeit nicht die Erfordernisse der vom
ZF- und/oder Video-Filter benötigten Einschwingzeit erfüllt
(d.h. die Messzeit zu kurz ist). Mit der UNCAL.-Anzeige wer-
den derartige Bedingungen signalisiert..

Anforderungen an Spektrum-Analysatoren

Die verschiedenen Einsatzgebiete der Spektrum-Analysato-
ren erfordern von diesen Geräten vielfältige Eigenschaften,
Änderungen vorbehalten
Einführung in die Spektrum-Analyse
die sich zum Teil untereinander ausschließen oder sich nur
durch großen Aufwand zusammenfassen lassen.
Das Anwendungsgebiet der Spektrum-Analysatoren liegt
vor allen Dingen dort, wo die Genauigkeit und das zeitli-
che Auflösungsvermögen sowie die geringe Dynamik
des Oszilloskopes bei der Signalanalyse nicht mehr aus-
reichen.
Dabei stehen großer Frequenzabstimmbereich, Filteranfor-
derungen zwischen extrem schmalbandig und ,,full span"-
Darstellung sowie hohe Eingangsempfindlichkeit nicht un-
bedingt im Gegensatz zueinander. Sie lassen sich jedoch
zusammen mit hoher Auflösung, großer Stabilität, mög-
lichst geradem Frequenzgang, und geringem Eigenklirrfak-
tor meist nur unter großem Aufwand realisieren.

Frequenzmessung

Spektrum-Analysatoren ermöglichen Frequenzmessungen im
SPAN-Betrieb und bei abgeschaltetem SPAN (Zero-SPAN).
In der Betriebsart SPAN kann der gesamte nutzbare Fre-
quenzbereich mit ,,full span" (SPAN: 1000MHz) betrachtet
und die Frequenz eines Signals grob bestimmt werden. An-
schließend kann diese Frequenz als CENTER FREQ. vorge-
geben und die Signaldarstellung mit geringerem SPAN vor-
genommen werden.
Je kleiner der SPAN und die Auflösungsbandbreite (RBW)
sind, umso höher ist die Frequenzmessgenauigkeit, da sich
dann die Anzeige- und MARKER-Genauigkeit erhöhen (RBW).
Bei ,,Zero Span" und kleinster Auflösungsbandbreite genügt
es, das Signal, welches unmoduliert als waagerechte, kon-
stante Linie angezeigt wird, mit dem CENTER FREQ.-Eins-
teller auf maximalen Pegel einzustellen und die Frequenz
abzulesen. Dabei arbeitet der Analysator als ein auf eine
diskrete Frequenz abgestimmter Empfänger mit wählbaren
Bandbreiten.
Stabilität
Es ist wichtig, dass der Spektrum-Analysator eine größere
Frequenzstabilität besitzt als das Signal, das untersucht
werden soll. Die Frequenzstabilität ist abhängig von der
Stabilität des Umsetz- (1. Local-) Oszillators. Dabei wird
zwischen Kurzzeit- und Langzeitstabilität unterschieden.
Ein Maß für die Kurzzeit-Stabilität ist die Rest-FM. Rausch-
seitenbänder sind ein Maß für die spektrale Reinheit des
(1. Local-) Oszillators, und gehen ebenfalls in die Kurzzeit-
Stabilität eines Spektrum-Analysators ein. Sie werden spe-
zifiziert durch eine Dämpfung in dB und einen Abstand in
Hz, bezogen auf das zu untersuchende Signal bei einer be-
stimmten Filter-bandbreite.
Die Langzeit-Stabilität eines
überwiegend durch die Frequenzdrift des Umsetz-Oszilla-
tors (LO) bestimmt. Sie ist ein Maß dafür, um wie viel die
Frequenz sich innerhalb bestimmter Zeitbereiche ändert.
Auflösung
Bevor die Frequenz eines Signals mit dem Spektrum-Analy-
sator gemessen werden kann, muss dieses Signal ermittelt
bzw. aufgelöst werden. Auflösung heißt dabei, es muss von
benachbarten Signalen im zu untersuchenden Spektrum un-
terschieden werden. Diese Möglichkeit ist eine entschei-
dende Voraussetzung für viele Applikationen mit dem Spek-
Spektrum-Analysators wird
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