Grundlagen der Spektrumanalyse.pdf - Ing. H. Heuermann

Grundlagen der Spektrumanalyse
Häufige Messungen und Funktionserweiterungen
Durch die hohe Aussteuerung entstehen im ersten Mischer Harmonische
des Eingangssignals. Ist aber der maximale Offset, bis zu dem das Phasenrauschen
untersucht werden soll, kleiner als die Eingangsfrequenz, so
liegen die Harmonischen außerhalb des interessierenden Frequenzbereichs
und treten damit nicht störend in Erscheinung.
Ist der Pegel des Eingangssignals höher als die Aussteuergrenze des
Spektrumanalysators, so ist der Signalpegel durch entsprechende Einstellung
der HF-Dämpfung abzusenken. Aufgrund der Abstufung der Eichleitung
kann dabei unter Umständen nicht die maximal mögliche Meßdynamik
genutzt werden.
Beispiel:
Der 1-dB-Kompressionspunkt des Spektrumanalysators sei +10 dBm (Mischerpegel).
Um Meßfehler zu vermeiden, soll aber der Signalpegel am ersten
Mischer +5 dBm nicht überschreiten. Die HF-Dämpfung ist in 10-dB-
Stufen einstellbar.
Am Eingang des Analysators wird ein Signal mit einem Pegel von
+17 dBm angelegt, d.h. es sind mindestens 20 dB HF-Dämpfung erforderlich.
Der Signalpegel am ersten Mischer beträgt dann aber nur noch
–3 dBm. Die Meßdynamik für Messungen bei großen Trägerabständen ist
daher um 8 dB niedriger als die maximal erreichbare.
Um die maximale Dynamik nutzen zu können, wäre in diesem Beispiel
der Signalpegel durch ein externes 2-dB-Dämpfungsglied auf +15 dBm
abzusenken. Mit einer HF-Dämpfung von 10 dB wird dann ein Mischerpegel
von +5 dBm erreicht.
Um Verzerrungsprodukte durch zu hohe Aussteuerung zu vermeiden,
liegt in der Praxis der bei einer HF-Dämpfung von 0 dB maximal einstellbare
Referenzpegel deutlich unter der oberen Aussteuergrenze des
Analysators (in obigem Beispiel +5 dBm). Bei maximaler Aussteuerung des
Analysators wäre daher die Messung des Trägerpegels, auf den das
gemessene Phasenrauschen später bezogen wird, nicht möglich. Ebenso
könnte das trägernahe Phasenrauschen nicht gemessen werden. Die
Phasenrauschmessung ist daher in zwei Schritten durchzuführen:
1. Messung des Trägerpegels sowie des trägernahen Phasenrauschens
Die HF-Dämpfung des Spektrumanalysators ist soweit zu erhöhen, daß der
Referenzpegel gleich dem Signalpegel gesetzt werden kann (siehe Bild
6-5). Die Messung des Trägerpegels, z.B. mit Hilfe von Markern, ist dann
ohne weiteres möglich, da das Eingangssignal den Referenzpegel nicht
überschreitet. Um das gemessene Phasenrauschen später auf den Trägerpegel
beziehen zu können, muß dieser gespeichert werden. Bei Aktivierung
der Marker-Funktion zur Messung des Phasenrauschens geschieht dies im
allgemeinen automatisch.
1RM *
CLRWR
-20
Ref 0 dBm Att 301
dB
Start 496.98 MHz
5kHz/
* RBW 1 kHz
VBW 10 kHz
* SWT 10 s
0 PHN -0.305 dBm
Marker 1 [T1 FXD]
-0.22 dBm
-10
497.00020000 MHz
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
PHN
Delta 2 [T1 PHN]
-109.36 dBc/Hz
20.00000000 kHz
Stop 497.03 MHz
Bild 6-5 Einstellung von HF-Dämpfung und Referenzpegel für Messung
des Trägerpegels sowie des trägernahen Phasenrauschens
2. Messung des Phasenrauschens weitab vom Träger
Die HF-Dämpfung wird soweit verringert, bis mit dem gegebenen Signal
am Eingang des ersten Mischers die maximale Aussteuergrenze erreicht
wird. Es gilt dabei:
a HF, min =L e – L max (Gl. 6-4)
mit a HF, min mindestens erforderliche HF-Dämpfung, in dB
L e
Signalpegel am Eingang des Spektrumanalysators,
in dBm
L max maximale Aussteuergrenze des Analysators,
in dBm
2
A
PRN
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179