Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
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<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Praktische Realisierung eines Analysators<br />
mit U AV mittlere Spannung, in V<br />
N Anzahl <strong>der</strong> Abtastwerte (Samples), die dem entsprechenden<br />
Pixel zugeordnet sind<br />
u i Abtastwerte <strong>der</strong> Hüllkurve, in V<br />
Wie beim RMS-Detektor kann daraus mit dem Bezugswi<strong>der</strong>stand R die<br />
Leistung berechnet werden (vgl. Gl. 4-12).<br />
• Quasi-Peak-Detektor<br />
Der Quasi-Peak-Detektor ist ein Spitzenwertdetektor für die Störmeßtechnik<br />
mit definierter Lade- und Entladezeit. Diese Zeiten sind in <strong>der</strong> Vorschrift<br />
für Geräte zur Messung von Störemissionen CISPR 16-1 [4-4] festgelegt.<br />
Der Detektor wird hier nicht im Detail betrachtet. Eine genaue<br />
Beschreibung findet sich in Kapitel 6.2.5.1.<br />
Ist die Abtastrate des A-D-Wandlers konstant, so erhöht sich bei längerer<br />
Sweep-Zeit auch die Anzahl <strong>der</strong> Meßwerte (Samples), die einem bestimmten<br />
Pixel zugeordnet sind. Die Auswirkungen auf die dargestellte Meßkurve<br />
hängen von <strong>der</strong> Art des Eingangssignals und dem gewählten Detektor<br />
ab. Sie werden im folgenden Abschnitt beschrieben.<br />
Auswirkungen <strong>der</strong> Detektoren auf die Darstellung verschiedener Eingangssignale<br />
Abhängig von <strong>der</strong> Art des Eingangssignals führen die verschiedenen<br />
Detektoren teilweise zu unterschiedlichen Meßergebnissen. Geht man wie<strong>der</strong><br />
davon aus, daß <strong>der</strong> Spektrumanalysator auf die Frequenz des Eingangssignals<br />
fest abgestimmt ist (Span 0 Hz), so ist die Hüllkurve des ZF-<br />
Signals und damit auch die Videospannung bei einem sinusförmigen<br />
Eingangssignal mit ausreichendem Signal-Rausch-Abstand konstant. Der<br />
Pegel des angezeigten Signals ist deshalb unabhängig vom gewählten<br />
Detektor, da alle Samples den gleichen Pegel aufweisen und auch <strong>der</strong> daraus<br />
berechnete Mittelwert (AV-Detektor) sowie <strong>der</strong> Effektivwert (RMS-<br />
Detektor) dem Pegel eines jeden einzelnen Samples entspricht.<br />
An<strong>der</strong>s ist dies jedoch bei zufälligen Signalen wie z. B. Rauschen o<strong>der</strong><br />
rauschähnlichen Signalen, bei denen die Momentanleistung über <strong>der</strong> Zeit<br />
variiert. Maximaler und minimaler Momentanwert sowie Mittelwert und<br />
Effektivwert <strong>der</strong> Hüllkurve des ZF-Signals sind in diesem Fall voneinan<strong>der</strong><br />
verschieden.<br />
Für die Leistung eines beliebigen Signals gilt:<br />
( )<br />
1 1<br />
P = · lim · ∫ u 2 (t)dt (Gl. 4-14)<br />
R T→∞ T<br />
– T 2<br />
+ T 2<br />
bzw. bei Betrachtung in einem bestimmten, eingeschränkten Zeitraum T<br />
1 1<br />
P = · · ∫ u 2 (t)dt (Gl. 4-15)<br />
R T<br />
t– T 2<br />
t+ T 2<br />
Ebenso läßt sich im gegebenen Betrachtungszeitraum T auch ein Spitzenwert<br />
<strong>der</strong> Momentleistung finden. Der Zusammenhang zwischen diesem<br />
Spitzenwert und <strong>der</strong> Leistung wird durch den sogenannten Crest-Faktor<br />
angegeben. Es gilt:<br />
P<br />
(<br />
S<br />
)<br />
CF = 10 · lg (Gl. 4-16)<br />
P<br />
mit CF Crest-Faktor, in dB<br />
P S Spitzenwert <strong>der</strong> Momentanleistung im Betrachtungszeitraum<br />
T, in W<br />
P Leistung, in W<br />
Bei Rauschen können theoretisch alle Spannungswerte auftreten, d. h. <strong>der</strong><br />
Crest-Faktor wäre beliebig hoch. Da aber die Wahrscheinlichkeit für sehr<br />
hohe bzw. sehr niedrige Spannungswerte gering ist, erhält man in <strong>der</strong><br />
Praxis bei hinreichend langer Beobachtungszeit für Gausssches Rauschen<br />
einen Crest-Faktor von etwa 12 dB. Digital modulierte Signale weisen oft<br />
ein rauschähnliches Spektrum auf. In <strong>der</strong> Regel weicht aber <strong>der</strong> Crest-Faktor<br />
von dem des GAUSSschen Rauschens ab. In Bild 4-23 sind Spitzenwert<br />
und Effektivwert von GAUSSschem Rauschen und einem IS95-CDMA-Signal<br />
(Forward Channel) dargestellt.<br />
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