Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
6 HÄUFIGE MESSUNGEN UND<br />
FUNKTIONSERWEITERUNGEN<br />
6.1 Phasenrauschmessung<br />
Wie bereits in Kapitel 5.3 beschrieben wurde, ist das Phasenrauschen eines<br />
Oszillators ein Maß für dessen Kurzzeitstabilität und daher ein wesentliches<br />
Beurteilungskriterium. Dementsprechend ist die Phasenrauschmessung<br />
eine sehr häufige Meßaufgabe, für die spezielle Phasenrauschmeßplätze<br />
o<strong>der</strong> – bei geringeren Anfor<strong>der</strong>ungen an den Dynamikbereich –<br />
auch Spektrumanalysatoren verwendet werden.<br />
Bei <strong>der</strong> Phasenrauschmessung mit einem Spektrumanalysator spricht<br />
man von direkter Messung. Voraussetzung dafür ist, daß die Frequenzdrift<br />
des Meßobjekts gegenüber <strong>der</strong> Sweep-Zeit des Spektrumanalysators klein<br />
ist, da sich sonst die Frequenz des zu vermessenden Oszillators während<br />
<strong>der</strong> Messung zu sehr än<strong>der</strong>t, was die Meßergebnisse stark verfälscht. Die<br />
Phasenrauschmessung mit einem Spektrumanalysator eignet sich daher<br />
weniger für Messungen an freilaufenden Oszillatoren, son<strong>der</strong>n vorwiegend<br />
für synthetisierte Signalquellen, die an eine stabile Referenz angebunden<br />
sind.<br />
6.1.1 Meßablauf<br />
Für Oszillatoren wird üblicherweise das Einseitenbandphasenrauschen in<br />
1 Hz Bandbreite bei einem bestimmten Trägerabstand (Offset) bezogen auf<br />
den Trägerpegel angegeben (siehe Bild 6-1). Die Einheit ist entsprechend<br />
dBc (1 Hz).<br />
L<br />
<strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>Spektrumanalyse</strong><br />
L T<br />
Oszillatorsignal<br />
Häufige Messungen und Funktionserweiterungen<br />
Zur Messung des Phasenrauschens mit einem Spektrumanalysator sind<br />
daher zwei Schritte notwendig:<br />
• Messung des Trägerpegels L T<br />
• Messung des Phasenrauschleistungspegels L PN im Trägerabstand f off<br />
Zur Auswertung muß zunächst das bei einem Trägerabstand f off mit einer<br />
Auflösungsbandbreite B ZF gemessene Phasenrauschen auf 1 Hz Bandbreite<br />
bezogen werden. Bei Verwendung des RMS-Detektors gilt:<br />
L PN (ƒ off ) = L PN,mes (ƒ off ) – 10 · lgB R,ZF (Gl. 6-1)<br />
mit L PN (f off ) Phasenrauschleistungspegel bei einem Trägerabstand<br />
f off bezogen auf 1 Hz Bandbreite, in dBm<br />
L PN,mes (f off ) bei einer Rauschbandbreite von B R,ZF mit dem RMS-<br />
Detektor gemessener Phasenrauschleistungspegel,<br />
in dBm<br />
B R,ZF Rauschbandbreite des Auflösefilters, in Hz<br />
Abhängig von <strong>der</strong> Filterimplementierung kann die Rauschbandbreite des<br />
Auflösefilters aus dessen 3-dB-Bandbreite mit den in Tabelle 4-1 aufgeführten<br />
Umrechnungsfaktoren berechnet werden. Wird zur Messung<br />
des Phasenrauschens anstelle des RMS-Detektors <strong>der</strong> Sample-Detektor<br />
verwendet und die Meßkurve durch eine schmale Videobandbreite o<strong>der</strong><br />
Meßkurvenmittelung gemittelt, so wird das Rauschen, wie in Kapitel 4.4,<br />
Detektoren, beschrieben, unterbewertet. Es gilt dann:<br />
L PN (ƒ off ) = L PN,mes (ƒ off ) – 10 · lgB R,ZF + 2,5 dB (Gl. 6-2)<br />
mit L PN,mes (f off ) bei einer Rauschbandbreite von B R,ZF mit dem<br />
Sample-Detektor gemessener, gemittelter Phasenrauschleistungspegel,<br />
in dBm<br />
L PN<br />
f T<br />
f off<br />
1 Hz<br />
Bild 6-1 Definition des Einseitenbandphasenrauschens<br />
f<br />
Der Phasenrauschleistungspegel in 1 Hz Bandbreite ist nun auf den<br />
Trägerpegel zu beziehen:<br />
L(ƒ off ) = L PN (ƒ off ) – L T (Gl. 6-3)<br />
172<br />
173