Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Praktische Realisierung eines Analysators
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UNCAL
Ref Lvl
-20 dBm
-50
1AVG
2VIEW
-60
-70
-80
-90
-120
Center 1 GHz 20 kHz/
RBW 3 kHz
VBW 3 kHz
SWT 5 ms
RF At 10 dB
Unit
Span
dBm
200 kHz
Bild 4-29 Amplitudenverlust bei Unterschreitung der mindestens erforderlichen
Sweep-Zeit (blaue Meßkurve)
*
A
1SA
2SA
Wird bei manueller Einstellung die Mindest-Sweep-Zeit unterschritten, so
erscheint üblicherweise eine Warnung (z. B. UNCAL in Bild 4-29, linke obere
Ecke).
Bei FFT-Filtern tritt anstelle der Einschwingzeit die für eine bestimmte
Auflösung erforderliche Beobachtungszeit (vgl. hierzu Gl. 3-4). Im Gegensatz
zur Sweep-Zeit bei analogen oder digitalen Filtern ist die Beobachtungszeit
unabhängig vom Span, d. h. selbst bei Vergrößern des Spans
würde sich bei gleichbleibender Auflösung die Beobachtungszeit nicht erhöhen.
Die in Bild 4-28 dargestellte Beobachtungszeit in Abhängigkeit von
der Auflösung (gelbe Kurve) ist daher unabhängig vom Span.
In der Praxis werden jedoch größere Spans aus mehreren Teilfrequenzbereichen
zusammengesetzt. Für jeden Teilbereich ist bei gegebener
Auflösung die daraus resultierende Beobachtungszeit notwendig, die erforderliche
Gesamtbeobachtungszeit daher direkt proportional zur Anzahl
der Teilbereiche. Die erreichbare Meßzeit ist deshalb deutlich länger als
die theoretisch erwartete. Als Beispiel sind in Bild 4-28 die mit einem modernen
Spektrumanalysator möglichen „Sweep“-Zeiten bei Verwendung von
FFT-Filtern abgebildet. Man erkennt, daß besonders bei großem Verhältnis
von Span und Auflösebandbreite mit FFT-Filtern enorme Verkürzungen der
Meßzeit möglich sind – insbesondere bei Verwendung sehr schmaler Auflösebandbreiten.
Um Meßfehler durch zu geringe Sweep-Zeiten zu vermeiden, sind in
modernen Spektrumanalysatoren Auflösebandbreite, Videobandbreite,
Sweep-Zeit und Span im normalen Betriebsfall miteinander verkoppelt.
Dabei wird die Auflösebandbreite an den jeweils eingestellten Span automatisch
angepaßt. Lange Sweep-Zeiten durch schmale Auflösebandbreiten
bei großem Span oder zu geringe Auflösung aufgrund von zu hohen
Auflösebandbreiten bei kleinen Spans werden damit vermieden. Der Umgang
mit einem Spektrumanalysator wird dadurch deutlich vereinfacht.
Das Verhältnis zwischen Span und Auflösebandbreite (Coupling Ratio
Span / RBW) kann oftmals vom Benutzer eingestellt werden.
Auch teilweise Verkopplungen sind möglich. Bei manueller Einstellung
der Auflöse- und Videobandbreite kann z. B. automatisch die Sweep-Zeit
entsprechend angepaßt werden. Ebenso führt z. B. eine Verdopplung des
Spans bei konstanter Auflöse- und Videobandbreite zu einer Verdopplung
der Sweep-Zeit.
In modernen Spektrumanalysatoren kann die Videobandbreite an die Auflösebandbreite
gekoppelt werden. Bei Verändern der ZF-Bandbreite wird
dadurch automatisch die Videobandbreite nachgezogen. Der Kopplungsgrad
(Coupling Ratio), also das einzustellende Verhältnis zwischen Auflöseund
Videobandbreite, ist von der Art der Anwendung abhängig und muß
daher vom Benutzer eingestellt werden (siehe auch Kapitel 4.3). Neben
der freien Eingabe eines Zahlenwerts stehen oft folgende Optionen zur
Auswahl:
• Sinus (Sine) RBW/VBW = 0,3 … 1
• Puls (Pulse) RBW/VBW = 0,1
• Rauschen (Noise) RBW/VBW = 10
In der Grundeinstellung wird die Videobandbreite meist so gewählt, daß
maximale Mittelung erreicht wird, ohne die erforderliche Sweep-Zeit durch
das Videofilter zu erhöhen. Bei einem Proportionalitätsfaktor von k = 2,5
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