Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
ZF-Signal
Logarithmierer
lin
log
Hüllkurven-
Detektor
Video-Filter
Max Peak
Sample
Min Peak
Bild 4-22 Analoge Realisierung von Detektoren
A-D-Wandler
A
D
Diese Detektoren lassen sich durch analoge Schaltkreise, wie in Bild 4-22
gezeigt, realisieren. Die Abtastung des bewerteten Videosignals erfolgt in
diesem Fall am Ausgang des Detektors. Bei dem hier beschriebenen Spektrumanalysator
sind die Detektoren (36–39) digital realisiert, d. h. das
Videosignal wird vor den Detektoren (in diesem Fall noch vor dem Videofilter)
abgetastet. Neben den genannten Detektoren können dadurch auch
Average- und RMS-Detektor vorteilhaft realisiert werden. Des weiteren ist
ein Quasi-Peak-Detektor für die Störmeßtechnik auf diese Weise implementiert.
• Max-Peak-Detektor (Maximum Peak, Maximalwert)
Der Max-Peak-Detektor bringt den Maximalwert zur Anzeige. Aus den
Samples, die einem Pixel zugeordnet sind, wird derjenige mit dem höchsten
Pegel ausgewählt und angezeigt. Auch bei der Darstellung von weiten
Frequenzbereichen mit sehr geringer Auflösebandbreite (Span/ RBW
>> Pixelanzahl der Frequenzachse) gehen keine Eingangssignale verloren.
Dieser Detektor ist daher u. a. für EMV-Messungen von besonderer
Bedeutung.
• Min-Peak-Detektor (Minimum Peak, Minimalwert)
Der Min-Peak-Detektor bringt aus den einem Pixel zugeordneten Samples
den Meßwert mit dem geringsten Pegel, also den Minimalwert, zur
Anzeige.
• Auto-Peak-Detektor
Mit dem Auto-Peak-Detektor werden Maximal- und Minimalwert gleichzeitig
angezeigt. Beide Werte werden gemessen und ihre Pegel, mit einer
senkrechten Linie verbunden, zur Anzeige gebracht (siehe Bild 4-21).
Anzeige
• Sample-Detektor
Der Sample-Detektor tastet die ZF-Hüllkurve für jedes Pixel der darzustellenden
Meßkurve nur einmal ab bzw. entnimmt den auf ein Pixel entfallenden
Abtastwerten, wie in Bild 4-21 dargestellt, nur einen Wert zu
einem bestimmten, konstanten Zeitpunkt. Wenn der darzustellende Frequenzbereich
wesentlich größer als die Auflösebandbreite ist (Span/RBW
> Anzahl der Pixel der Frequenzachse), so werden Eingangssignale nicht
mehr sicher erfaßt. Wie bei zu großer Schrittweite bei der Abstimmung
des Lokaloszillators (siehe Bild 4-5) werden dann Signale unter Umständen
nicht pegelrichtig angezeigt oder gehen völlig verloren.
• RMS-Detektor (Root Mean Square, Effektivwert)
Der RMS-Detektor berechnet für jedes Pixel der angezeigten Meßkurve
aus den zugeordneten Samples die Leistung. Das Ergebnis entspricht der
Signalleistung innerhalb des durch das Pixel dargestellten Frequenzbereichs.
Zur Berechnung werden die Abtastwerte der Hüllkurve im linearen
Pegelmaßstab benötigt. Es gilt:
√
N
1
2
U RMS = · Σ u
N i
i=1
(Gl. 4-11)
mit U RMS Effektivwert der Spannung, in V
N Anzahl der Abtastwerte (Samples), die dem entsprechenden
Pixel zugeordnet sind
u i Abtastwerte der Hüllkurve, in V
Mit dem Bezugswiderstand R läßt sich daraus die Leistung berechnen:
U 2 RMS
P= (Gl. 4-12)
R
• AV-Detektor (Average, Mittelwert)
Der AV-Detektor berechnet für jedes Pixel der angezeigten Meßkurve aus
den zugeordneten Samples den linearen Mittelwert (lin. Average). Zur
Berechnung werden die Abtastwerte der Hüllkurve im linearen Pegelmaßstab
benötigt. Es gilt:
N
1
U AV = · Σ u i (Gl. 4-13)
N
i=1
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