Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Häufige Messungen und Funktionserweiterungen
Die Meßwerte, die den Pegeln der dargestellten Bildpunkte entsprechen,
werden im linearen Pegelmaßstab innerhalb der gewählten Kanalbandbreite
integriert. Die Angabe der daraus resultierenden Nachbarkanalleistung
erfolgt, bezogen auf die Leistung im Nutzkanal, meist in dBc.
Im einzelnen werden folgende Schritte durchgeführt:
• Für alle Pegelmeßwerte innerhalb eines Kanals wird die Leistung im linearen
Pegelmaßstab ermittelt. Es gilt:
P i = 10 (L i/10)
(Gl. 6-17)
mit P i Leistung eines durch Pixel i dargestellten Meßwerts im
linearen Pegelmaßstab, in W
L i Pegel des durch Pixel i dargestellten Meßwerts, in dBm
• Die linearen Leistungen aller Meßkurvenpunkte innerhalb eines Kanals
werden aufsummiert und durch die Anzahl der Meßkurvenpunkte im
Kanal geteilt.
• Die Ergebnisse pro Kanal werden mit dem Quotienten aus der gewählten
Kanalbandbreite und der Rauschbandbreite des Auflösefilters multipliziert.
Aus diesen Schritten ergibt sich für die absolute Kanalleistung folgender
Zusammenhang:
( )
n
B CH 1
2
L Ch = 10 · lg · · 10 (Gl. 6-18)
B R, ZF n 2 – n 1
Σ
P i
10
n 1
mit L Ch Kanalleistungspegel, in dBm
B Ch Kanalbandbreite, in Hz
B R,ZF Rauschbandbreite des ZF-Filters, in Hz
n 1 , n 2 Indizes der aufzusummierenden Meßwerte
P i Leistung des durch Pixel i dargestellten Meßwerts, in W
Wahl der Auflösebandbreite (RBW)
Die Auflösebandbreite (RBW) muß gegenüber der Kanalbandbreite klein
gewählt werden, damit die Kanalbandbreite möglichst genau eingehalten
werden kann. Wird die Auflösebandbreite zu groß gewählt, so reicht die Selektion
des nachgebildeten Kanalfilters nicht aus und es wird vor allem bei
Messung der Nachbarkanäle die Leistung im Hauptkanal teilweise mitgemessen
und das Ergebnis dadurch verfälscht. Übliche Werte für die Auflösebandbreite
sind 1% bis 3% der Kanalbandbreite. Bei zu kleiner Auflösebandbreite
wird die notwendige Sweep-Zeit überproportional lang,
wodurch sich die Meßzeit beträchtlich erhöht.
Wahl des Detektors
Da innerhalb der Kanalbandbreite die Leistung gemessen werden muß,
kommen als Detektoren nur der Sample- und der RMS-Detektor in Frage.
Nur diese beiden Detektoren liefern Meßergebnisse, die eine Leistungsberechnung
ermöglichen. Die Spitzenwertdetektoren (Max Peak, Min
Peak, Auto Peak) sind zur Messung von Rausch- oder rauschähnlichen Signalen
nicht geeignet, da bei ihnen keine Korrelation zwischen der detektierten
Videospannung und der Leistung des Eingangssignals hergestellt
werden kann.
Bei Verwendung des Sample-Detektors wird der durch ein Pixel dargestellte
Meßwert nur aus einem Abtastwert (Sample) der ZF-Hüllkurvenspannung
gewonnen. Bei im Vergleich zur Auflösebandbreite großen Frequenzdarstellbereichen
(z.B. Span/RBW >500) können durch die in jedem
Analysator beschränkte Anzahl der Bildpunkte (z.B. 501) eventuell vorhandene
diskrete Signalanteile (Sinussignale) verloren gehen, was dann zur
fehlerhaften Kanal- bzw. Nachbarkanalleistungsanzeige führt (vgl. Kapitel
4.4, Detektoren).
Da es sich bei digital modulierten Signalen um rauschähnliche Signale
handelt, erhält man mit dem Sample-Detektor eine stark schwankende
Meßkurve. Um stabile Meßergebnisse zu erhalten, ist daher Mittelung
notwendig, wodurch aber das angezeigte Signal unterbewertet und dadurch
verfälscht wird (vgl. Kapitel 4.5, Detektoren).
Bei Wahl des RMS-Detektors wird die durch ein Pixel angezeigte Leistung
aus mehreren Meßwerten berechnet, wodurch sich stabilere Meßergebnisse
ergeben. Zudem ist durch Erhöhen der Meßzeit auch eine Mittelung
der Meßkurve möglich, ohne daß diese verfälscht wird. Auch
werden im Kanal enthaltene diskrete Störsignale leistungsmäßig korrekt
erfaßt. Der RMS-Detektor ist daher für Kanalleistungsmessungen dem
Sample-Detektor vorzuziehen.
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