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 />
Lösung:<br />
Gerät 1:<br />
70 dB<br />
IP3 e = + (–30 dBm) = +5 dBm<br />
2<br />
Gerät 2:<br />
100 dB<br />
IP3 e = + (–40 dBm) = +10 dBm<br />
2<br />
2.) Gerät 1<br />
Bei Zweiton-Aussteuerung mit jeweils –30 dBm liegen die Intermodulationsprodukte<br />
2. Ordnung mindestens 65 dB unter dem Eingangssignal.<br />
Gerät 2<br />
Im Datenblatt ist ein Intercept-Punkt k2 von +35 dBm angegeben.<br />
Lösung:<br />
Gerät 1:<br />
Gerät 2:<br />
IP2 e = 65 dB + (–30 dBm) = +35 dBm<br />
IP2 e = IPk2 – 6 dB = 35 dBm – 6 dB = +29 dBm<br />
Oftmals wird in Datenblättern auch <strong>der</strong> intermodulationsfreie Anzeigebereich<br />
(intermodulation free dynamic range) angegeben. Man versteht<br />
darunter die Pegeldifferenz zwischen IM-Produkten und Eingangssignalen.<br />
Diese Angaben beziehen sich üblicherweise – sofern nichts an<strong>der</strong>es<br />
angegeben wird – nur auf Intermodulationsprodukte 3. Ordnung, also Produkte,<br />
die in <strong>der</strong> Nähe <strong>der</strong> Eingangssignale auftreten. Ausschlaggebend<br />
ist <strong>der</strong> Signalpegel am Eingang des ersten Mischers, <strong>der</strong> stets mit anzugeben<br />
ist.<br />
Für den in Bild 5-9 angegebenen Intercept-Punkt 3. Ordnung (hier für<br />
den Eingangsfrequenzbereich von 200 MHz bis 3 GHz) läßt sich <strong>der</strong> intermodulationsfreie<br />
Bereich aus dem IP3 e durch Anwendung von Gl. 5-18 wie<br />
folgt berechnen:<br />
a IM3 = 2 · (IP3 e – L e ) = 2 · (7 dBm – (–30 dBm)) = 74 dB (Gl. 5-20)<br />
Dämpfungsglie<strong>der</strong> o<strong>der</strong> Verstärker vor dem ersten Mischer<br />
Wird vor dem ersten Mischer des Spektrumanalysators ein Vorverstärker<br />
o<strong>der</strong> ein Dämpfungsglied (z.B. die im Analysator enthaltene Eichleitung)<br />
geschaltet, so hat dies Auswirkungen auf den Gesamt-Eingangs-Intercept-<br />
Punkt <strong>der</strong> Anordnung. Für zwei kaskadierte Stufen gilt [5-2]:<br />
IP3<br />
( ) ( )<br />
e,1 + g 1<br />
10<br />
10<br />
( )<br />
IP3 e,ges = IP3 e,1 + IP3 e,2 – 10 · lg 10 + 10 (Gl. 5-21)<br />
mit IP3 e,ges Eingangs-Intercept-Punkt 3. Ordnung <strong>der</strong> Reihenschaltung,<br />
in dBm<br />
IP3 e,1 , IP3 e,2 Eingangs-Intercept-Punkte 3. Ordnung <strong>der</strong> einzelnen<br />
Stufen, in dBm<br />
g 1<br />
Verstärkungsmaß <strong>der</strong> ersten Stufe, in dB<br />
Ausgehend von einem idealen, linearen Dämpfungsglied – eine Voraussetzung,<br />
die bei resistiven, mechanisch geschalteten Eichleitungen praktisch<br />
erfüllt ist – kann in Gl. 5-21 ein nahezu beliebig hoher Wert für<br />
IP3 e,1 eingesetzt werden. Eine Erhöhung <strong>der</strong> HF-Dämpfung von z.B. 0 dB<br />
auf 10 dB (in Gl. 5-21 ist dann g = –10 dB) bewirkt daher eine Erhöhung des<br />
Intercept-Punkts im gleichen Maß, hier 10 dB. Gleichzeitig verschlechtert<br />
sich jedoch auch das Rauschmaß des Analystors in gleichem Umfang. Eine<br />
Erhöhung <strong>der</strong> HF-Dämpfung bewirkt daher keine Erhöhung des Dynamikbereichs<br />
(siehe Kapitel 5.5, Dynamikbereich).<br />
Wird dem Analysator hingegen ein Vorverstärker vorgeschaltet, so führt<br />
dies stets zu einer Verschlechterung des Gesamt-Intercept-Punkts.<br />
Beispiel:<br />
Für einen Spektrumanalysator ist ein Eingangs-Intercept-Punkt von +7 dBm<br />
spezifiziert. Zur Steigerung <strong>der</strong> Empfindlichkeit soll ein Vorverstärker mit<br />
einem Verstärkungsmaß von 20 dB und einem Eingangs-Intercept-Punkt<br />
von – 10 dBm geschaltet werden. Für den Gesamt-Eingangs-Intercept-Punkt<br />
3. Ordnung gilt somit<br />
IP3 e,ges = – 10 dBm + 7 dBm – 10 · lg 10 + 10 = –14,8 dBm<br />
IP3 e,2<br />
–10 dBm + 20 dB 7 dBm<br />
( 10 ) ( 10 )<br />
( )<br />
116<br />
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