Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
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 />
Für Frequenzbereiche, in <strong>der</strong>en Signalpfad im Analysator ein YIG-Filter enthalten<br />
ist (in diesem Beispiel z.B. über 3 GHz), sind meist zusätzliche<br />
Randbedingungen zur Erreichung des angegebenen Werts einzuhalten.<br />
Aufgrund des magnetischen Kreises weisen YIG-Filter eine gewisse Trägheit<br />
auf, darüber hinaus auch eine gewisse Temperaturdrift <strong>der</strong> Mittenfrequenz.<br />
Es wird daher nicht immer <strong>der</strong> gleiche Punkt <strong>der</strong> Übertragungsfunktion<br />
„getroffen“, d.h. die Einfügedämpfung des Filters kann aufgrund<br />
von Welligkeit im Durchlaßbereich variieren.<br />
Spektrumanalysatoren weisen daher oft eine sogenannte Peaking-<br />
Funktion auf. Liegt am Eingang des Analysators ein Signal an, so kann<br />
damit die Mittenfrequenz auf maximalen Signalpegel feinabgeglichen<br />
werden, was die Pegelgenauigkeit erhöht.<br />
Während dieses Feinabgleichs wird das YIG-Filter nur in einem sehr<br />
kleinen Frequenzbereich mit vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit<br />
eingestellt. Aufgrund des dynamischen Verhaltens von YIG-Filtern wird<br />
beson<strong>der</strong>s bei sehr hohen Sweep-Geschwindigkeiten während des Meß-Betriebs<br />
<strong>der</strong> im Feinabgleich ermittelte Punkt wie<strong>der</strong>um nicht exakt getroffen.<br />
Bei sehr kurzen Sweep-Zeiten (hier z.B. < 10 ms/GHz) entsteht daher<br />
ein zusätzlicher Fehler.<br />
Linearitätsfehler (linearity error o<strong>der</strong> display nonlinearity)<br />
Der Linearitätsfehler gibt Aufschluß über die Anzeigelinearität. Eine Verän<strong>der</strong>ung<br />
des Eingangspegels um n dB führt im Idealfall zu einer Än<strong>der</strong>ung<br />
des Anzeigepegels um ebenfalls n dB. Der Linearitätsfehler gibt die<br />
maximale Abweichung von <strong>der</strong> erwarteten Än<strong>der</strong>ung des Anzeigepegels<br />
an.<br />
Bei logarithmischer Pegeldarstellung wird dieser Fehler maßgeblich<br />
durch den Logarithmierer bestimmt. Es wird dabei oft <strong>der</strong> maximale<br />
Fehler gültig für einen bestimmten Pegelbereich bezogen auf den Referenzpegel<br />
spezifiziert – in Bild 5-25 z.B. < 0,2 dB für Anzeigepegel, die bis<br />
zu 70 dB unter dem Referenzpegel liegen (bei Verwendung von Auflösebandbreiten<br />
≤ 100 kHz). Bei einer beliebigen Pegelän<strong>der</strong>ung innerhalb<br />
dieses Bereichs weicht <strong>der</strong> Anzeigewert vom erwarteten Wert um maximal<br />
den spezifizierten Wert ab.<br />
Ebenso ist aber auch die Angabe des maximalen Gesamtlinearitätsfehlers<br />
abhängig vom Anzeigepegel und bezogen auf den Referenzpegel<br />
üblich. Beispiel:<br />
Für den Pegelbereich 0 dB bis 70 dB unter dem Referenzpegel beträgt <strong>der</strong><br />
maximale Linearitätsfehler 0,3 dB + 0,01 · (Abstand zum Referenzpegel).<br />
Der Fehler bei <strong>der</strong> Darstellung eines Signals, dessen Anzeigepegel 70 dB<br />
unter dem Referenzpegel liegt, beträgt somit 0,3 dB + 0,01 · 70 dB = 1 dB.<br />
Der auf diese Art spezifizierte Pegelfehler ist beson<strong>der</strong>s für Absolutpegelmessungen<br />
von Bedeutung. Für relative Pegelmessungen hingegen<br />
ist die Abweichung <strong>der</strong> Anzeigepegelän<strong>der</strong>ung von <strong>der</strong> erwarteten Pegelän<strong>der</strong>ung<br />
von Interesse, die zusätzlich angegeben werden muß. Die Angabe<br />
erfolgt meist als max. Fehler für eine bestimmte Pegelän<strong>der</strong>ung, also<br />
z.B. 0,4 dB / 4 dB (0,4 dB Abweichung bei einer Pegelän<strong>der</strong>ung um 4 dB).<br />
Bei Darstellung im linearen Maßstab wird <strong>der</strong> Linearitätsfehler in<br />
Prozent bezogen auf den Referenzpegel angeben.<br />
Eichleitungsfehler (attenuator error)<br />
Die verschiedenen Eichleitungseinstellungen sind mit einem gewissen<br />
Fehler behaftet. In mo<strong>der</strong>nen Geräten wird dieser Fehler im Rahmen des<br />
Selbstabgleichs ermittelt und bei <strong>der</strong> Anzeige korrigiert. Der für den Eichleitungsfehler<br />
spezifizierte Wert ist als Restfehler aufgrund von Langzeiteffekten<br />
wie z.B. Drift durch Temperaturverän<strong>der</strong>ungen zu verstehen.<br />
ZF-Verstärkungsfehler bzw. Fehler des Referenzpegels<br />
(IF gain error o<strong>der</strong> error of reference level setting)<br />
Ebenso wie die Einstellung <strong>der</strong> Eichleitung ist auch die Einstellung <strong>der</strong> ZF-<br />
Verstärkung mit Fehlern verbunden. Da die ZF-Verstärkung nur indirekt<br />
über den Referenzpegel eingestellt werden kann, spricht man dabei auch<br />
vom Referenzpegelfehler. Neben <strong>der</strong> Angabe des maximalen Fehlers, wie<br />
z.B. in Bild 5-25, wird <strong>der</strong> Fehler oft auch in Abhängigkeit vom eingestellten<br />
Referenzpegel angegeben. Beispiel:<br />
Der maximale Referenzpegelfehler bei einem Referenzpegel von – 20 dBm<br />
ist 0,3 dB. Bei an<strong>der</strong>en Referenzpegeln gilt für den Fehler 0,3 dB + 0,01 ·<br />
(Abweichung vom Referenzpegel – 20 dBm). Wird <strong>der</strong> Referenzpegel also<br />
beispielsweise auf +10 dBm gesetzt, so beträgt <strong>der</strong> maximale Referenzpegelfehler<br />
0,3 dB + 0,01 · (+10 dBm – (–20 dBm)) = 0,6 dB.<br />
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