Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 6 Jahren

2-2018

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Wireless
  • Messtechnik
  • Bauelemente
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Rubriken Grundlagen

Rubriken Grundlagen setzt. Auch die Messbandbreite B wird rechnerisch auf 1 Hz reduziert, sodass man auf Angaben dBc in 1 Hz Bandbreite kommt. Das c in dBc steht dabei für carrier, der englische Ausdruck für Träger. Auch dBc ist nicht normkonform, wird aber überall verwendet. Eine Umrechnung in einen linearen Leistungswert wäre möglich, ist aber nicht üblich. Bild 7: Phasenrauschkurven des Spektrumanalysators R&S FSQ Mittelung von Rauschsignalen Um die Anzeige von Rauschsignalen stabiler zu machen, schaltet man üblicherweise die Mittelungsfunktion (Averaging) von Spektrumanalysatoren ein. Die meisten handelsüblichen Spektrumanalysatoren bewerten die Signale mit einem sogenannten Sample-Detektor und mitteln die auf dem Bildschirm dargestellten logarithmischen Werte. Dabei kommt es zu einem systematischen Messfehler, da niedrige Messwerte überproportional stark in das Ergebnis eingehen. Das Aufmacherbild verdeutlicht diesen Effekt an einem sinusförmig amplitudenmodulierten Signal. Wie man sieht, wird der Sinus zu einer Art Kardioide verzerrt, die einen um 2,5 dB zu niedrigen Mittelungswert ergibt. R&S-Spektrumanalysatoren haben einen RMS-Detektor, der diesen Messfehler vermeidet. Bild 8: Hin- und rücklaufende Wellen an einem Vierpol Phasenrauschen Ein Oszillator sollte eigentlich ein unendlich schmales Spektrum aufweisen. Durch verschiedene physikalische Effekte schwankt aber die Phasenlage des Signals geringfügig, was sich in einer Verbreiterung des Spektrums auswirkt, man spricht von Phasenrauschen. Dieses Phasenrauschen kann man messen, wobei man aber einen Vergleichsoszillator braucht, der selbst deutlich besser ist als das Messobjekt. Bild 6 informiert näher. Das Phasenrauschen, genauer gesagt, das Einseitenband-Phasenrauschen (SSB, Single-Side Band), misst man, indem man die Rauschleistung des Oszillators P R in Abhängigkeit des Frequenzabstandes zur Trägerfrequenz f c , der sogenannten Offsetfrequenz f Offset , mit einem schmalbandigen Empfänger oder Spektrumanalysator misst und zur Leistung des Trägers P c in Bezug Tabelle 1: SSB-Phasenrauschen bei 640 MHz In Datenblättern von Oszillatoren, Signalgeneratoren und Spektrumanalysatoren findet man meist eine Tabelle mit Phasenrauschwerten bei verschiedenen Offsetfrequenzen. Man geht davon aus, dass die Werte für das obere und das untere Seitenband gleich sind. Tabelle 1 bringt Beispielwerte für ein SSB- Phasenrauschen. In den meisten Datenblättern findet man Kurven für den SSB-Phasenrauschabstand, die nicht so monoton abfallen wie in Bild 6. Das kommt daher, dass die Phasenregelschleifen, mit denen die Oszillatoren in heutigen Geräten an einen Referenzquarzoszillator angebunden sind, eine Verbesserung, aber auch, bei ungeschickter Auslegung, eine Verschlechterung des Phasenrauschens in Abhängigkeit von der Offsetfrequenz bewirken. Bild 7 bringt Phasenrauschkurven des Spektrumanalysators R&S FSQ. Beim Vergleich von Oszillatoren muss man auch den Wert der Trägerfrequenz beachten. Vervielfacht man die Frequenz eines Oszillators mit einem rauschfreien Vervielfacher (geht nur theoretisch), verschlechtert sich der Phasenrauschabstand spannungsproportional, d.h. bei zehnfacher Frequenz ist das Phasenrauschen bei gleicher Offsetfrequenz um 20 dB schlechter. Mikrowellenoszillatoren sind daher im Allgemeinen immer schlechter als HF-Oszillatoren. Beim Mischen zweier Signale addieren sich die Rauschleistungen der beiden Signale für jede Offsetfrequenz. 34 hf-praxis 2/2018

Grundlagen Rubriken S-Parameter Vierpole werden durch die vier S-Parameter S 11 (Eingangsreflexionsfaktor), S 21 (Übertragungsfaktor), S 12 (Rückwirkungsfaktor) und S 22 (Ausgangsreflexionsfaktor) charakterisiert. Diese S-Parameter lassen sich aus den Wellen a 1 , b 1 und a 2 , b 2 wie folgt berechnen: Nachkommaanteil des SWRs. Das passt gut für SWRs bis 1,2. Die Leistungsflussdichte S wird in W/m 2 oder mW/m 2 gemessen, die entsprechenden logarithmischen Ausdrücke sind dB(W/m 2 ) bzw. dBm/m 2 . Es gelten die Formeln: Die Wellen a und b sind spannungsproportionale Größen.Gibt man die S-Parameter als dB-Werte an, gelten folgende Formeln: SWR und Reflexionsfaktor Das VSWR (Voltage Standing Wave Ratio, Hinweis hf-praxis: Das V ist überflüssig, da sich mit dem Strom das gleiche Ergebnis ergibt.) oder SWR (Standing Wave Ratio, Stehwellenverhältnis) ist wie der Reflexionsfaktor r ein Maß für die Anpassung einer Signalquelle oder einer Senke an den Bezugswellenwiderstand. Das SWR selbst (1 bis unendlich) wird nicht in dB angegeben, wohl aber der Reflexionsfaktor. Der Zusammenhang zwischen r als purem Faktor und SWR ist: Tabelle 2: Umrechnung SWR in Reflexionsfaktor r und Rückflussdämpfung a r Bei Vierpolen entpricht r übrigens dem Eingangsreflexionsfaktor S 11 bzw. dem Ausgangsreflexionsfaktor S 22 . Die kleinsten Reflexionsfaktoren erreichen Dämpfungsglieder. Gute Dämpfungsglieder haben Reflexionsfaktoren 26 dB bzw. einem SWR

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel