Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
Maximale Empfindlichkeit
Die maximale Empfindlichkeit wird bei Spektrumanalysatoren mit
einer Eichleitungseinstellung von 0 dB erreicht. Wichtig ist dabei,
daß der erste Mischer des Analysators nicht durch ein Signal
mit hohem Pegel – auch außerhalb des dargestellten Frequenzbereichs
– übersteuert wird.
Um die Rauschanzeige weiter zu senken, kann auch die Auflösebandbreite
verringert werden, wobei ein Kompromiß zwischen
ausreichend niedriger Rauschanzeige und hinreichend hoher
Meßgeschwindigkeit gefunden werden muß. Bei der Darstellung
von Eingangssignalen mit sehr geringem Signal-Rausch-Abstand
ist es hilfreich, neben der Auflösebandbreite auch die Videobandbreite
zu reduzieren bzw. bei Verwendung des RMS-Detektors die
Sweep-Zeit zu erhöhen. Die Meßkurve wird dadurch geglättet, also
von Rauschen befreit, wodurch das Eingangssignal deutlicher in
Erscheinung tritt. Pegelmeßwerte werden dann wesentlich stabiler,
eine Grundvoraussetzung für genaue, reproduzierbare Ergebnisse.
Ist die Empfindlichkeit des Spektrumanalysators dennoch nicht
ausreichend, so kann sie mit Hilfe eines (externen) Vorverstärkers
deutlich gesteigert werden. Die Gesamtrauschzahl der Anordnung
aus Vorverstärker und Spektrumanalysator läßt sich mit Gl. 5-3
berechnen. F 1 und G 1 entsprechen dabei der Rauschzahl bzw. der
Verstärkung des Vorverstärkers, F 2 der Rauschzahl des Spektrumanalysators.
Für Pegelmessungen ist die Kenntnis der meist frequenzabhängigen
Verstärkung des Vorverstärkers wichtig. Sie ist von
den Pegelmeßwerten wieder zu subtrahieren. Viele Spektrumanalysatoren
bieten hierzu die Möglichkeit, die Verstärkung mit
Hilfe von Transduktor-Tabellen (Transducer-Tabellen) frequenzabhängig
zu berücksichtigen. Aufgenommene Spektren können
damit automatisch pegelrichtig dargestellt werden.
Durch die Verwendung von Vorverstärkern wird die Aussteuerfestigkeit
sowie die Großsignalfestigkeit verringert (siehe
auch Kapitel 5.2, Nichtlinearitäten). Da das Rauschmaß von Vorverstärkern
immer größer als 0 dB ist, ist der resultierende Dynamikbereich
immer niedriger als der des Spektrumanalysators
ohne Vorverstärker.
Eine hohe Empfindlichkeit des Spektrumanalysators ist insbesondere
für Anwendungen wichtig, für die die Auflösebandbreite
durch Normen vorgegeben ist und somit eine Verringerung der
Rauschanzeige durch Verringern der Auflösebandbreite nicht zulässig
ist. Die Empfindlichkeit ist aber auch für hohe Meßgeschwindigkeiten
von Bedeutung:
Um eine ausreichend niedrige Rauschanzeige zu erreichen, ist
bei einer geringeren Empfindlichkeit ein schmaleres ZF-Filter
notwendig, wodurch die Sweep-Zeit deutlich erhöht wird. Spektrumanalysatoren
mit niedrigem Rauschmaß erlauben die Verwendung
größerer Auflösebandbreiten und ermöglichen somit
kürzere Sweep-Zeiten (vergleiche Kapitel 4.6, Wesentliche Abhängigkeiten).
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