Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
Eingangssignals den tatsächlichen Mittelwert. Bei Mittelung von logarithmierten
Meßwerten (log. Average) dagegen würde man zu niedrige
Ergebnisse erhalten, da höhere Signalpegel durch die Logarithmierung
mehr komprimiert werden. Durch Erhöhen der Sweep-Zeit stehen zur Berechnung
des Mittelwerts, der durch ein bestimmtes Pixel angezeigt wird,
mehrere Meßpunkte zur Verfügung. Die angezeigte Meßkurve kann
dadurch geglättet werden.
Eine schmale Videobandbreite bewirkt eine Mitteilung des Videosignals.
Liegen am Eingang des Videofilters Meßwerte im linearen
Pegelmaßstab an, so wird bei Reduzierung der Videobandbreite der lineare
Mittelwert der Meßwerte gebildet. Dies entspricht der Funktion
des AV-Detektors, weshalb in diesem Fall eine Glättung durch schmale
Videobandbreiten zulässig ist.
Dies ist auch für den hier beschriebenen Analysator gültig, da bei
Verwendung des AV-Detektors am Eingang des Videofilters Meßwerte im
linearen Pegelmaßstab anliegen (siehe Blockschaltbild).
Bei Reduzierung der Videobandbreite konvergiert die Rauschanzeige bei
Max-Peak-, Min-Peak-, Auto-Peak- und Sample-Detektor, da die Meßwerte
(Samples) durch das Videofilter gemittelt werden, bevor die Bewertung
durch den Detektor erfolgt. Setzt man zur Ermittlung der Hüllkurve des
ZF-Signals einen linearen Hüllkurvendetektor ein, so werden durch das
Videofilter Werte im linearen Maßstab gemittelt. Die resultierende Anzeige
entspricht dem tatsächlichen Mittelwert und damit der Rauschanzeige
bei Verwendung eines AV-Detektors. Wird dagegen das ZF-Signal vor der
Bildung der Videospannung logarithmiert, so sind die resultierenden,
gemittelten Meßwerte niedriger als der tatsächliche Mittelwert. Bei
GAUSSschem Rauschen beträgt der Unterschied 1,45 dB (siehe Bild 4-25a).
Da der lineare Mittelwert der aus GAUSSschem Rauschen resultierenden
Videospannung bereits 1,05 dB unter dem Effektivwert liegt, erhält man
insgesamt um 2,5 dB niedrigere Meßwerte als mit dem RMS-Detektor
(siehe Bild 4-25a). Zur Ermittlung der Leistung von GAUSSschem Rauschen
ist aufgrund dieses bekannten Zusammenhangs kein RMS-Detektor erforderlich.
Die Leistung kann aus den Meßwerten, die mit dem Sample-Detektor
aufgenommen wurden, durch Anwendung eines Korrekturfaktors
von 2,5 dB berechnet werden.
Für andere zufällige Signale, deren Momentanwerte nicht der GAUSSschen
Normalverteilung unterliegen (z. B. digital modulierte Signale), gilt
dieser Zusammenhang nicht (siehe Bild 4-25b). Ist der Crest-Faktor nicht
bekannt, so kann die Leistung solcher Signale nur mit einem RMS-Detektor
ermittelt werden.
Verhalten bei Mittelung über mehrere Messungen
Wie im nachfolgenden Kapitel beschrieben wird, verfügen moderne Analysatoren
auch über die Möglichkeit, Meßkurven über mehrere Messungen
zu mitteln (Trace Average). Diese Art der Mittelung führt teilweise zu anderen
Ergebnissen als die Verwendung schmaler Videofilter.
Abhängig davon, ob die aufgenommene Meßkurve im linearen oder
logarithmischen Pegelmaßstab dargestellt wird, zieht man für diese Mitteilung
lineare oder logarithmierte Meßwerte heran. Ob die Meßkurve durch
die Mittelung verfälscht wird, hängt daher von der Art der Darstellung ab.
Die Rauschanzeigen bei Max-Peak-, Min-Peak- und Sample-Detektor
konvergieren bei Mittelung über mehrere Messungen nicht. Es wird vielmehr
der Mittelwert aus den Maximal- bzw. den Minimalwerten gebildet,
während mit dem Videofilter die Meßwerte vor der Bewertung gemittelt
werden und dadurch konvergieren.
Beim Sample-Detektor erhält man wiederum den Mittelwert des Rauschens.
Bei logarithmischer Pegeldarstellung wird dieser wie oben bereits
beschrieben um 1,45 dB zu niedrig angezeigt. Bei linearer Pegeldarstellung
und großer Videobandbreite (VBW ≥ 10 · RBW) erhält man hingegen den
tatsächlichen Mittelwert, so wie mit dem AV-Detektor.
Wird der Auto-Peak-Detektor verwendet, so ist Mittelung über mehrere
Meßkurven nicht sinnvoll, da die Anzeige aus Maximal- und Minimalwert
besteht. Beim Aktivieren von Trace-Average wird daher oft automatisch
auf Sample-Detektor umgeschaltet.
Beim RMS-Detektor ist Trace Averaging weder im linearem noch im
logarithmischen Pegelmaßstab zulässig.
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