Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Aufbau und Bedienelemente eines Spektrumanalysators<br />
Aufgrund <strong>der</strong> begrenzten Bandbreite von verfügbaren A-D-Wandlern hoher<br />
Auflösung ist bei FFT-Analysatoren ein Kompromiß zwischen Dynamik und<br />
maximaler Eingangsfrequenz zu suchen. Ein hoher Dynamikbereich von<br />
etwa 100 dB ist mit FFT-Analysatoren <strong>der</strong>zeit nur für nie<strong>der</strong>frequente Anwendungen<br />
bis etwa 100 kHz zu erreichen. Höhere Bandbreiten sind mit<br />
geringerer Dynamik verbunden.<br />
Im Gegensatz zu an<strong>der</strong>en Analysatorkonzepten bleibt bei <strong>der</strong> komplexen<br />
Fourier-Transformation die Phaseninformation erhalten. Mit FFT-<br />
Analysatoren kann daher das komplexe Spektrum nach Betrag und Phase<br />
ermittelt werden. Bei hinreichend hoher Rechengeschwindigkeit ist<br />
darüber hinaus auch Echtzeitanalyse möglich.<br />
Weniger geeignet sind FFT-Analysatoren für die Analyse von gepulsten<br />
Signalen (siehe Bild 3-7). Das Ergebnis <strong>der</strong> FFT ist dabei vom betrachteten<br />
Ausschnitt <strong>der</strong> Zeitfunktion abhängig. Für eine korrekte Analyse ist deshalb<br />
eine gewisse Vorkenntnis über das zu analysierende Signal, z. B. zum<br />
gezielten Auslösen einer Messung (Trigger), notwendig.<br />
3.2 Analysatoren nach dem Überlagerungsprinzip<br />
Aufgrund <strong>der</strong> begrenzten Bandbreite verfügbarer A-D-Wandler eignen sich<br />
FFT-Analysatoren lediglich für Messungen an nie<strong>der</strong>frequenten Signalen.<br />
Um dennoch Spektren höherfrequenter Signale bis in den Mikrowellenbzw.<br />
Millimeterwellenbereich darstellen zu können, werden Analysatoren<br />
mit Frequenzumsetzung verwendet. Das Spektrum des Eingangssignals<br />
wird dabei nicht aus dem Zeitverlauf berechnet, son<strong>der</strong>n durch Analyse direkt<br />
im Frequenzbereich ermittelt. Für eine solche Analyse ist es notwendig,<br />
das Eingangsspektrum in seine einzelnen Komponenten zu zerlegen.<br />
Dies könnte durch ein abstimmbares Bandpaß-Filter, wie in Bild 3-8 gezeigt,<br />
erfolgen.<br />
Eingang<br />
Abstimmbarer<br />
Bandpaß<br />
Verstärker<br />
Detektor<br />
Anzeige<br />
y A<br />
x<br />
abstimmbares Bandpaßfilter<br />
A<br />
Fenster<br />
N·T A = n·T 0<br />
Sägezahn<br />
0<br />
Bild 3-8 Blockschaltbild eines Spektrumanalysators mit<br />
abstimmbarem Bandpaß-Filter<br />
f e<br />
T 0<br />
A<br />
N·T A<br />
29<br />
f<br />
A<br />
1 f<br />
1<br />
––<br />
––<br />
T 0 T 0<br />
Bild 3-7 FFT bei gepulsten Signalen.<br />
Das Meßergebnis hängt vom Zeitpunkt <strong>der</strong> Messung ab.<br />
A<br />
t<br />
f<br />
Die Filterbandbreite entspricht dabei <strong>der</strong> Auflösebandbreite (Resolution<br />
Bandwidth, RBW) des Analysators. Je kleiner diese Auflösebandbreite,<br />
desto höher ist die spektrale Auflösung des Analysators.<br />
Schmalbandige, über den gesamten Eingangsfrequenzbereich mo<strong>der</strong>ner<br />
Spektrumanalysatoren abstimmbare Filter sind technisch jedoch<br />
kaum realisierbar. Darüber hinaus haben abstimmbare Filter eine, bezogen<br />
auf die Mittenfrequenz, konstante relative Bandbreite. Mit steigen<strong>der</strong><br />
Mittenfrequenz nimmt daher die absolute Bandbreite zu, wodurch dieses<br />
Konzept für die <strong>Spektrumanalyse</strong> nicht geeignet ist.<br />
Spektrumanalysatoren für höhere Eingangsfrequenzbereiche arbeiten<br />
daher in <strong>der</strong> Regel nach dem Prinzip des Überlagerungsempfängers (Heterodyn-Prinzip).<br />
Das Blockschaltbild eines solchen Empfängers ist in Bild<br />
3-9 dargestellt.<br />
28