Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
Pegelfehler der Bandbreitenumschaltung (bandwidth switching error)
Auch bei der Umschaltung zwischen verschiedenen Auflösebandbreiten
kommt es zu Pegelunsicherheiten, die zu berücksichtigen sind. Ebenso wie
der Eichleitungsfehler oder der ZF-Verstärkungsfehler kann diese Unsicherheit
im Rahmen des Selbstabgleichs ermittelt und durch Korrekturrechnung
berücksichtigt werden. Der angegebene Fehler entspricht
wiederum der Restunsicherheit bedingt durch Langzeiteffekte wie z.B.
Temperaturdrift.
Einfluß von Bandbreitenfehlern
Unter Bandbreitenfehlern versteht man die Abweichung der tatsächlichen
von der eingestellten Auflösebandbreite. Ein angegebener Bandbreitenfehler
von 5 % bedeutet bei einer eingestellten Auflösebandbreite von z.B.
10 kHz, daß die tatsächliche Bandbreite zwischen 9,5 kHz und 10,5 kHz
variieren kann. Dieser Fehler ist nur für Anwendungen von Bedeutung,
bei denen die gemessene Leistung auf die Meßbandbreite bezogen werden
oder die Meßbandbreite für weitere Berechnungen bekannt sein
muß. Dies ist z.B. bei (Phasen-)Rauschmessungen oder Kanalleistungsmessungen
(siehe Kapitel 6.3) der Fall.
Aus dem prozentualen Bandbreitenfehler läßt sich der resultierende
Pegelfehler berechnen. Für Rauschen oder rauschähnliche Signale gilt:
∆ RBW /%
∆L RBW /dB = 10 · lg 1 – (
(Gl. 5-43)
100 )
{ }
mit ∆L RBW Pegelfehler aufgrund des Bandbreitenfehlers
∆ RBW Bandbreitenfehler
Fehler aufgrund von Fehlanpassung
Ein idealer Spektrumanalysator mit einem Eingangsreflexionsfaktor von
0 würde die gesamte ihm angebotene Eingangsleistung unabhängig von
der Ausgangsimpedanz der Signalquelle absorbieren.
Da der Reflexionsfaktor am Eingang eines realen Analysators jedoch
> 0 ist, kommt es zur Fehlanpassung. Das Ergebnis der Messung ist somit
auch abhängig vom Ausgangsreflexionsfaktor der Quelle, der in der Regel
ebenfalls > 0 ist. Für die Meßunsicherheit M U aufgrund von Fehlanpassung
gilt:
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M U = 100 · {(1± r s · r l ) 2 –1} (Gl. 5-44)
mit M U Meßunsicherheit, in %
r s Betrag des Reflexionsfaktors der Quelle
r l Betrag des Reflexionsfaktors des Spektrumanalysators
Näherungsweise gilt:
M U ≈ ± 200 · r s · r l (Gl. 5-45)
Im Gegensatz zu Leistungsmeßgeräten werden bei Spektrumanalysatoren
Pegelfehler in dB angegeben. Gl. 5-44 kann hierzu in den Ausdruck
∆L r = 20 · lg(1 – r s · r l ) (Gl. 5-46)
mit ∆L r Pegelfehler aufgrund von Fehlanpassung, in dB
umgeformt werden.
Angaben zur Eingangsanpassung eines Analysators oder zur Ausganganpassung
eines Meßobjekts werden jedoch häufig als VSWR (Voltage
Standing Wave Ratio, Spannungs-Stehwellenverhältnis) oder als Rückflußdämpfung
angegeben. Die Beträge der entsprechenden Reflexionsfaktoren
lassen sich aus solchen Angaben wie folgt berechnen:
s – 1
r = (Gl. 5-47)
s+1
mit r Reflexionsfaktor
s VSWR
bzw.
–
r = 10
a r
20
mit a r Rückflußdämpfung, in dB
Mit Gl. 5-47 wird Gl. 5-46 zu
( )
s s –1 s l – 1
∆L r = 20 · lg 1 – · (Gl. 5-48)
s s +1 s l +1
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