Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
L R, rel , L k2, rel , L IM3,rel / dB
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
L R,rel (B R =10 Hz)
L IM3,rel
L
-120
R,rel (B R =1 Hz)
120
-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
L mix,opt Mischerpegel / dBm
Bild 5-19 Intermodulationsfreier Bereich bzw. maximaler Harmonischenabstand
in Abhängigkeit vom Mischerpegel (NF = 24,5 dB, IP3 e = 7 dBm, IPk2 e = 40 dBm)
Bei gegebener Rauschbandbreite des ZF-Filters und Rauschmaß des Spektrumanalysators
ist der Rauschleistungspegel relativ zum Mischerpegel zu
berechnen. Es gilt
L R,rel = L R – L mix = – 174 dBm + 10 · lg(B R,ZF ) + NF – L mix (Gl. 5-28)
mit L R,rel relativer Rauschleistungspegel bezogen auf den Mischerpegel,
in dB
L mix Mischerpegel, in dBm
L R Rauschleistungpegel, in dBm
B R,ZF Rauschbandbreite des Auflösefilters, in Hz
NF Rauschmaß des Spektrumanalysators, in dB
Bei Verwendung eines Sample-Detektors und Mittelung durch ein schmales
Videofilter sind vom berechneten Wert L R,rel weitere 2,5 dB aufgrund der
Unterbewertung des Rauschens abzuziehen. Der relative Rauschleistungspegel
ist in Bild 5-19 für verschiedene Auflösefilter über dem Mischerpegel
aufgetragen. Es wird dabei ein Rauschmaß von 24,5 dB angenommen.
Man erkennt, daß der relative Rauschleistungspegel mit steigendem Mischerpegel
abnimmt.
L k2,rel
L R,rel (B R =1 kHz)
40
50
60
70
80
90
100
110
Intermodulations- bzw. verzerrungsfreier
Dynamikbereich / dB
Aus Gl. 5-16 läßt sich für den relativen Pegel der Intermodulationsprodukte
n. Ordnung bezogen auf den Mischerpegel folgender Zusammenhang
gewinnen:
L IMn,rel = –(n – 1) · (IPn e – L mix ) (Gl. 5-29)
mit L IMn,rel relativer Pegel der Intermodulationsprodukte n. Ordnung
bezogen auf den Mischerpegel, in dB
IPn e Eingangs-Intercept-Punkt n. Ordnung des Spektrumanalysators
(HF-Dämpfung 0 dB), in dBm
L mix Mischerpegel, in dBm
In der Praxis am störendsten sind meist Intermodulationsprodukte
3. Ordnung, da sie in unmittelbarer Umgebung der Eingangssignale liegen.
Für die relativen Pegel solcher Produkte gilt:
L IM3,rel = –2 · (IP3 e – L mix ) (Gl. 5-30)
Ebenso läßt sich aus Gl. 5-13 der relative Pegel von Verzerrungsprodukten
2. Ordnung (Harmonische 2. Ordnung) ableiten:
L k2,rel = –(IPk2 e – L mix ) (Gl. 5-31)
mit L k2,rel relativer Pegel von Verzerrungsprodukten 2. Ordnung bezogen
auf den Mischerpegel, in dB
IPk2 e Eingangs-Intercept-Punkt k2 des Spektrumanalysators,
in dBm
Da die Verzerrungs- bzw. Intermodulationsprodukte stets aus dem
Mischerpegel berechnet werden, sind die Ergebnisse unabhängig von der
HF-Dämpfung. Für IP3 e und IPk2 e sind deshalb stets die Intercept-Punkte,
die sich auf den Eingang des ersten Mischers beziehen, einzusetzen. Die
Werte entsprechen den Intercept-Punkten des Analysators bei einer HF-
Dämpfung von 0 dB.
Die relativen Pegel der Intermodulationsprodukte 3. Ordnung sowie
der 2. Harmonischen sind in Bild 5-19 in Abhängigkeit vom Mischerpegel
dargestellt. Für IP3 e wurde dabei 7 dBm angenommen, der IPk2 e ist
40 dBm.
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