Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Leistungsmerkmale von Spektrumanalysatoren
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8 Ausgabe des berechneten Gesamtfehlers mit einem Vertrauensniveau
von 95 % bzw. 99 % . Das Ergebnis beinhaltet sämtliche Fehlerquellen
5.10.3 Fehler durch geringen Signal-Rausch-Abstand
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Bild 5-28 Spread-Sheet FSP_ERR.XLS
Erklärungen zum Spread-Sheet FSP_ERR.XLS
Alle Eingabefelder der Tabelle sind gelb markiert, Felder für Zwischenergebnisse
sowie für die resultierenden Gesamtpegelfehler hell- bzw.
dunkelblau.
1 Auswahl, ob es sich bei den in (2) eingegebenen Werten um absolute
Fehlergrenzen (worst case) oder um eine Standardabweichung (standard
uncertainty) handelt.
2 Eingabefelder für die spezifizierten Fehler
3 Ausgabe der aus den eingegebenen Werten berechneten Varianzen
4 Auswahl, ob der jeweilige, unter (2) eingegebene Fehler bei der Berechnung
des Gesamtfehlers berücksichtigt werden soll. Es können damit
sehr einfach Fehlerbeiträge unberücksichtigt bleiben, ohne daß die
entsprechende Eingabe unter (2) auf null gesetzt wird
5 Ausgabe des berechneten Gesamtfehlers mit einem Vertrauensniveau
von 95 % bzw. 99 % . Bei diesem Ergebnis sind Fehler aufgrund von Fehlanpassung
noch nicht berücksichtigt
6 Auswahl, ob Fehlanpassung des Meßobjekts bzw. des Spektrumanalysators
als VSWR v oder Rückflußdämpfung (attenuation) eingegeben
wird
7 Eingabefeld für die spezifizierte, maximale Fehlanpassung des Meßobjekts
bzw. des Spektrumanalysators
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Bei den mit einem Spektrumanalysator dargestellten Signalen handelt es
sich stets um die Summe aus dem eigentlichen Eingangssignal (S) und
dem überlagerten thermischen Rauschen (N). Ist der Signalpegel im Vergleich
zum Rauschen hoch, so ist dies nicht störend, da die entstehende
Pegelvariation aufgrund des überlagerten Rauschens bezogen auf den zu
messenden Pegel gering ist. Bei Pegelmessungen an Signalen mit geringem
Signal-Rausch-Abstand ergeben sich jedoch nicht mehr zu vernachlässigende
Fehler.
Bei bekanntem Verhältnis von Gesamtleistung zu Eigenrauschleistung
(S+N)/N kann dieser Fehler korrigiert werden. Bei der Meßfrequenz ist daher
zunächst die Leistung des thermischen Rauschens ohne Eingangssignal
zu ermitteln. Bei gleichen Einstellungen am Spektrumanalysator ist
dann der Pegel des Eingangssignal einschließlich des überlagerten Rauschens
zu messen und das Verhältnis (S+N)/N zu berechnen. Wie nachfolgend
beschrieben läßt sich für das daraus resultierende Ergebnis ein
Korrekturwert finden, der vom gemessenen Gesamtleistungspegel (S+N)
abzuziehen ist, um den tatsächlichen Signalpegel (S) zu erhalten. Dabei ist
aber sowohl die Art des Eingangssignals als auch der verwendete Detektor
zu beachten.
Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ist die Meßkurve auf jeden Fall
durch geeignete Verfahren zu glätten.
RMS-Detektor
Bei Verwendung des RMS-Detektors wird stets die effektive Leistung
gemessen – sowohl bei der Messung der thermischen Rauschleistung als
auch bei der Messung des Eingangssignalpegels mit überlagertem
Rauschen. Wie bereits bei der Definition der Grenzempfindlichkeit (Kapitel
5.1) beschrieben, führt daher ein Eingangssignal, dessen Pegel dem
thermischen Rauschleistungspegel entspricht, zu einer Rauschüberhöhung
von 3 dB. Der Korrekturwert für (S+N)/N = 3 dB beträgt dementsprechend
3 dB. Es gilt allgemein:
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