Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
5 LEISTUNGSMERKMALE VON
SPEKTRUMANALYSATOREN
F, 1 G 1 F, 2 G 2
F ges , G ges
thermisches Rauschen, d.h. es enthält keine diskreten Komponenten. Die
F,G n n
Wahrscheinlichkeit, mit der eine Rauschspannung in einem bestimmten
Spannungsbereich auftritt, kann aus der Gaussschen Normalverteilung
Für die Gesamtrauschzahl F ges einer Kaskade aus mehreren Zweitoren gilt
F 2 –1 F 3 –1 F n –1
Fges = F 1 + + + . . . + n–1
(Gl. 5-3)
G 1 G 1·G 2
5.1 Eigenrauschen
ΠG i
i = 1
Unter dem Eigenrauschen versteht man den Rauschbeitrag eines Empfängers,
so auch eines Spektrumanalysators. Durch diesen Rauschbeitrag
wird der ursprüngliche Signal-Rausch-Abstand eines Eingangssignals verringert.
mit F i
G i
Rauschzahl eines Einzelblocks
Verstärkung eines Einzelblocks
Das Eigenrauschen ist daher ein Maß für die Empfindlichkeit des
Spektrumanalysators. Es lassen sich damit Aussagen über den minimalen
Für passive, verlustbehaftete Zweitore wie z.B. Kabel oder Dämpfungsglieder
gilt
Pegel treffen, den Eingangssignale aufweisen müssen, um noch detektiert
a_
werden zu können.
F = 10 10 bzw. NF = a (Gl. 5-4)
Das Eigenrauschen von Empfängern kann auf verschiedene Weise
angegeben werden, üblich ist unter anderem die Angabe der Rauschzahl
bzw. des Rauschmaßes.
Die dimensionslose Rauschzahl F (Noise Factor) eines Zweitors ist das
mit F bzw. NF
a
Rauschzahl bzw. Rauschmaß des Zweitors
Dämpfung des Zweitors, in dB
Verhältnis zwischen dem Signal-Rausch-Abstand am Eingang des Zweitors
zum Signal-Rausch-Abstand an seinem Ausgang. Es gilt
Betrachtet man Gl. 5-3, so erkennt man, daß die Rauschzahl des ersten
Blocks in voller Höhe in die Gesamtrauschzahl einer Kettenschaltung
F =
eingeht. Am Eingang eines Spektrumanalysators befindet sich die Eichleitung
– ein passiver Block, dessen Rauschzahl sich mit Gl.5-4 berechnen
S 1 /N 1
(Gl. 5-1)
S 2 /N 2
läßt.
mit S 1 /N 1 Signal-Rausch-Abstand am Eingang des Zweitors
Die Gesamtrauschzahl des Analysators ist daher von der Einstellung
S 2 /N 2 Signal-Rausch-Abstand am Ausgang des Zweitors
der Eichleitung abhängig. Eine Erhöhung der Dämpfung um 10 dB bewirkt
beispielsweise ein um 10 dB höheres Gesamtrauschmaß. Maximale
Das Rauschmaß NF (Noise Figure) kann daraus mit
Empfindlichkeit wird daher bei einer Eichleitungseinstellung von 0 dB erreicht
(siehe auch Bild 5-2).
NF = 10 · lg F (Gl. 5-2)
Die Empfindlichkeit von Spektrumanalysatoren wird üblicherweise durch
berechnet werden. Es wird in dB angegeben.
die mittlere Rauschanzeige (Displayed Average Noise Level, DANL) angegeben,
eine Größe, die direkt aus der Anzeige des Spektrumanalysators
abgelesen werden kann:
...
Bei dem in einem Empfänger erzeugten Rauschen handelt es sich um
Bild 5-1 Kaskade mehrerer rauschender Zweitore
abgeleitet werden, man spricht daher auch von Gaussschem Rauschen.
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