Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
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<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren<br />
Gleichspannungsanteil a 2 · 0,5(Û e<br />
2<br />
,1 + Û e<br />
2<br />
,2 )<br />
Grundwellen (1. Harmonische) a 1 · Û e,1 · sin(ω 1 t)<br />
a 1 · Û e,2 · sin(ω 2 t)<br />
2. Harmonische a 2 · 0,5 · Û e<br />
2<br />
,1 · cos(2 · ω 1 t)<br />
a 2 · 0,5 · Û e<br />
2<br />
,2 · cos(2 · ω 2 t)<br />
Intermodulationsprodukte a 2 · Û e,1 · Û e,2 · cos(ω 1 – ω 2 )t<br />
2. Ordnung a 2 · Û e,1 · Û e,2 · cos(ω 1 + ω 2 )t<br />
3. Harmonische a 3 · 0,25 · Û e<br />
3<br />
,1 · sin(3 · ω 1 t)<br />
a 3 · 0,25 · Û e<br />
3<br />
,2 · cos(3 · ω 2 t)<br />
Intermodulationsprodukte a 3 · Û e<br />
2<br />
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 1 + ω 2 )t<br />
3. Ordnung a 3 · Û e<br />
2<br />
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 2 + ω 1 )t<br />
a 3 · Û e<br />
2<br />
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 1 – ω 2 )t<br />
a 3 · Û e<br />
2<br />
,1 · Û e,2 · 0,75 · sin(2ω 2 – ω 1 )t<br />
3. o<strong>der</strong> 5. Ordnung) immer in unmittelbarer Umgebung <strong>der</strong> Eingangssignale<br />
auf.<br />
Je nach Anwendung können sich Produkte sowohl geradzahliger als<br />
auch ungeradzahliger Ordnung störend auswirken. Bei Messungen an<br />
CATV (Cable TV)-Systemen, bei denen ein Frequenzbereich von mehr als<br />
einer Oktave zu untersuchen ist, fallen sowohl Harmonische als auch Intermodulationsprodukte<br />
geradzahliger Ordnung in den interessierenden<br />
Bereich. Bei dieser Anwendung sind daher auch die Anfor<strong>der</strong>ungen an den<br />
IPk2 des Spektrumanalysators hoch, zumal in solchen Systemen in <strong>der</strong><br />
Regel eine Vielzahl von Signalen mit sehr hohem Pegel auftreten.<br />
L a /dBm<br />
IP2 a<br />
50<br />
IP2<br />
Tabelle 5-1 Mischprodukte bei Zweiton-Aussteuerung<br />
A<br />
a IM2<br />
a IM3 a k2<br />
6 dB<br />
Eingangssignale<br />
Produkte 2. Ordnung<br />
Produkte 3. Ordnung<br />
IP3 a 30<br />
L a<br />
IP3<br />
L IM3<br />
L IM2<br />
9,54 dB<br />
10<br />
0<br />
g<br />
–10<br />
0<br />
f e,1 f e,2<br />
3f e,1 3f e,2<br />
f<br />
2f e,1 2f e,2<br />
f e,2 –f e,1 2f e,1 –f e,2 2f e,2 –f e,1 f e,1 +f e,2<br />
2f e,1 +f e,2 2f e,2 +f e,1<br />
1dB/dB<br />
2dB/dB<br />
Bild 5-7 Ausgangsspektrum eines nichtlinearen Zweitors<br />
bei Zweiton-Aussteuerung (Betragsspektrum)<br />
–30<br />
Neben Harmonischen entstehen nun zusätzlich Intermodulationsprodukte,<br />
auch Differenztöne genannt. Die Ordnung von Intermodulationsprodukten<br />
entspricht <strong>der</strong> Summe <strong>der</strong> Ordnungszahlen <strong>der</strong> beteiligten<br />
Komponenten. Für das Produkt bei 2 · f e,1 +1·f e,2 ergibt sich z.B. die Ordnung<br />
2 +1=3. In Tabelle 5-1 sind nur Produkte bis zur 3. Ordnung berücksichtigt.<br />
Während geradzahlige Intermodulationsprodukte (z.B. 2. Ordnung) im<br />
Frequenzbereich stets weitab von den beiden Eingangssignalen liegen,<br />
treten ungeradzahlige Intermodulationsprodukte niedriger Ordnung (z.B.<br />
–50<br />
–50 –30 –10 0 10 IP3 e 30 IP2 e 50<br />
3dB/dB<br />
Bild 5-8 Intercept-Punkt 2. und 3. Ordnung<br />
L e /dBm<br />
112<br />
113