Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
Analysatoren auch Eichleitungen mit feinerer Abstufung, etwa 5 dB oder
1 dB, eingesetzt (siehe auch Kapitel 5.5, Dynamikbereich).
Mit Hilfe eines Mischers (4) und eines Lokaloszillatorsignals (5) wird
das Eingangssignal auf eine Zwischenfrequenz (ZF) umgesetzt. Für diese
Art der Frequenzumsetzung gilt allgemein
A
Umsetzung
Eingangsfilter
Spiegelempfangsstelle
| m · ƒ LO ± n · ƒ e | = ƒ ZF (Gl. 4-1)
mit m, n 1, 2, …
f LO Frequenz des Lokaloszillators
f e Frequenz des umzusetzenden Eingangssignals
f ZF Zwischenfrequenz
∆f=f ZF
Betrachtet man nur die Grundwellen des Eingangs- und Lokaloszillatorsignals
(m, n = 1), so vereinfacht sich Gl. 4-1 zu
f ZF
f e,u
f LO
f e,o
Bild 4-2 Mehrdeutigkeit des Überlagerungsprinzips
f
|ƒ LO ± ƒ e | = ƒ ZF (Gl. 4-2)
bzw. aufgelöst nach f e
A
Umsetzung
Überlappung von
Eingangs- und
Spiegelfrequenzbereich
ƒ e = |ƒ LO ± ƒ ZF | (Gl. 4-3)
LO-Frequenzbereich
Mit einem durchstimmbaren Lokaloszillator kann bei konstanter Zwischenfrequenz
ein weiter Eingangsfrequenzbereich realisiert werden. Bei
Betrachtung von Gl. 4-3 erkennt man jedoch, daß für bestimmte Lokaloszillator-
und Zwischenfrequenzen stets zwei Empfangsfrequenzen existieren,
für die das Kriterium nach Gl. 4-2 erfüllt wird (siehe Bild 4-2). Dies bedeutet,
daß neben der erwünschten Empfangsstelle eine sogenannte Spiegelempfangsstelle
existiert. Um die Eindeutigkeit dieses Konzepts zu gewährleisten,
sind daher Eingangssignale bei solchen unerwünschten
Spiegelempfangsstellen mit Hilfe entsprechender Filter vor dem HF-Eingang
des Mischers zu unterdrücken.
f ZF
f e,min
f LO,min
f Sp,min
f e,max
Eingangsfrequenzbereich
Spiegelfrequenzbereich
f LO,max f Sp,max
Bild 4-3 Eingangs- und Spiegelfrequenzbereich (überlappend)
Bild 4-3 verdeutlicht die Lage von Eingangs- und Spiegelfrequenzbereich
für einen durchstimmbaren Empfänger mit niedriger erster Zwischenfrequenz.
Ist der Eingangsfrequenzbereich größer als 2·f ZF , so überlappen
sich die beiden Bereiche, d. h. um eine Spiegelfrequenzunterdrückung
ohne Beeinträchtigung des gewollten Eingangssignals zu erreichen, muß
das Eingangsfilter als abstimmbarer Bandpaß realisiert sein.
Zur Abdeckung eines für moderne Spektrumanalysatoren typischen Frequenzbereichs
von z.B. 9 kHz bis 3 GHz ist dies wegen des weiten Abstimmbereichs
(mehrere Dekaden) jedoch nur mit erheblichem Aufwand möglich.
f
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