Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
1 AP
CLRWR
2 AP
VIEW
3 AP
VIEW
-40
-50
-60
-70
-80
-90
Ref
-40 dBm
* Att 20 dB
RF Att = 20 dB
RF Att = 10 dB
* RBW 300 kHz
* VBW 3 kHz
SWT 30 ms
*
A
PRN
EXT
mit L DAN mittlere Rauschanzeige, in dBm
k Boltzmann-Konstante, k = 1,38 · 10 –23 W/Hz
T Umgebungstemperatur, in K
B R,ZF Rauschbandbreite des ZF-Filters
NF SA Rauschmaß des Spektrumanalysators, in dB
–2,5 dB Unterbewertung des Rauschens durch Sample-Detektor
und Mittelung logarithmischer Pegelmeßwerte
Für eine Umgebungstemperatur von 290 K gilt
-100
-110
RF Att = 0 dB
( )
B R,ZF
L DAN = –174 dBm (1 Hz) + 10 · lg Hz dB + NF SA – 2,5 dB (Gl. 5-6)
-120
-130
-140
Center 890 MHz 1 MHz Span 10 kHz
Date: 12. Aug. 1999 08:49:58
Bild 5-2 Mittlere Rauschanzeige eines Spektrumanalysators
in Abhängigkeit von der HF-Dämpfung (RF Att)
Das angezeigte Rauschen entspricht der am Hüllkurvendetektor aufgenommenen
Rauschspannung. Die entsprechende Rauschleistung kann
durch Integration der Rauschleistungsdichte über die Rauschbandbreite
des Empfängers, also der Rauschbandbreite aller Stufen vor dem Detektor,
berechnet werden. Bei Spektrumanalysatoren wird diese Bandbreite durch
die Rauschbandbreite des ZF-Filters bestimmt.
Dementsprechend ist auch die Rauschanzeige von der eingestellten Auflösebandbreite
abhängig.
Da die spektrale Leistungsdichte des thermischen Rauschens innerhalb
dieser Rauschbandbreite konstant ist, kann mit der Kenntnis des
Rauschmaßes des Analysators und der Rauschbandbreite des eingestellten
ZF-Filters die mittlere Rauschanzeige wie folgt berechnet werden:
( )
k · T · B R,ZF
L DAN = 10 · lg 1 · 10 –3 W + NF SA – 2,5 dB (Gl. 5-5)
Der Wert –174 dBm (1 Hz) entspricht der verfügbaren thermischen Rauschleistung
eines ohmschen Widerstands innerhalb einer Bandbreite von
1 Hz bei einer Umgebungstemperatur von 290 K. Es handelt sich dabei um
das Grundrauschen, d.h. um die absolute untere Grenze bei der gegebenen
Temperatur.
Der bei Rauschmessungen mit Spektrumanalysatoren üblicherweise
verwendete Sample-Detektor (siehe Kapitel 4.4, Detektoren) ermittelt den
arithmetischen Mittelwert des Rauschens. Dieser liegt bei Gaussschem
Rauschen um 1,05 dB unter dem RMS-Wert, also der tatsächlichen
Rauschleistung. Aufgrund der Mittelung der Meßwerte im logarithmischen
Maßstab (z.B. durch Mittelung über mehrere Meßkurven) wird das
angezeigte Rauschen um weitere 1,45 dB gesenkt. Bei der Berechnung der
gemittelten Rauschanzeige gemäß Gl. 5-6 wird dies durch Subtraktion
von 2,5 dB berücksichtigt. Diese Korrektur ist jedoch nur für Gausssches
Rauschen zulässig, wovon man in diesem Fall ausgehen kann.
Aus Gl. 5-5 läßt sich für die Veränderung der Rauschanzeige durch Verändern
der ZF-Bandbreite von B ZF,1 auf B ZF,2 folgender Zusammenhang
ableiten:
B
∆L DAN = 10 · lg
R,ZF,2
(Gl. 5-7)
B R,ZF,1
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