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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 5:

Messtechnik Bild 5: Messung eines 2,4-GHz-Signals mit einem TDEMI-X- Messempfänger aufweist. Dabei ist von entscheidender Bedeutung, dass der Messempfänger eine möglichst hohe Unterdrückung von sog. Nebenempfangsstellen erreicht. Der Abstand zwischen Hauptträger und Nebenempfangsstellen wird in diesem Zusammenhang als nutzbarer Dynamikbereich bezeichnet. In Bild 4 ist eine solche Messung an einem klassischen Messempfänger dargestellt. Zur Prüfung des Messempfängers wurde ein Sinussignal bei 2,4 GHz eingespeist. Man kann deutlich erkennen, dass der Messempfänger Nebenempfangsstellen bei ca. 1,8 GHz zeigt und damit ein nutzbarer Dynamikbereich von lediglich ca. 50 B zur Verfügung steht. Dieser Dynamikbereich ist für typische Funkmessungen sehr knapp, und man wird daher zusätzlich ein Notch-Filter zur besseren Unterdrückung verwenden müssen. Zum Vergleich zeigt Bild 5 die Messung mit einem TDEM-X- Messgerät dargestellt. Es ist gut erkennbar, dass die Nebenempfangsstellen bei ca. 85 dB unterhalb des Trägers liegen. Die erste Oberwelle wird sogar mit 90 dB unterdrückt. Man sieht deutlich, dass das TDEMI X gegenüber einem klassischen Superheterodynempfänger also mehr Dynamik bereitstellt und daher für Spurious Emissions Messungen deutlich besser geeignet ist. Emissionsmessungen gemäß ETSI EN 300 328 V2.1.1 (2016-11) Der Standard ETSI EN 300 328 V2.1.1 (2016-11) beschreibt die wesentlichen Anforderungen an Funkmodule im 2,4-GHz (ISM)- Frequenzband. Geräte, welche ein derartiges Funkmodul verwenden, müssen also nach diesem Standard geprüft werden. Die Prüfung wird hier exemplarisch dargestellt und kann für andere Funkstandards mit ähnlichen Anforderungen in ähnlicher Art und Weise durchgeführt werden. Maximale Ausgangsleistung Sendemodule, welche ein Breitbandmodulationsverfahren (z. B. OFDM) verwenden, dürfen eine maximale Ausgangsleistung von 20 dBm liefern. Die Sendeleistungen beziehen sich auf das Maximum während eines Sende-Bursts. Die Messung der absoluten Sendeleistung erfolgt mit dem TDEMI nun derart, dass eine Echtzeitbandbreite ausgewählt wird, welche der Bandbreite des Kanals entspricht und diese Bandbreite mit dem RMS-Detektor über die Zeit gemessen wird. Beispielsweise kann dies einfach im Echtzeit-Spektrumanalyzermodus erfolgen, da dieser alle notwendigen Messparameter unterstützt. Die maximale spektrale Leistungsdichte Die maximale spektrale Leistungsdichte darf im Sendekanal 10 dBm/MHz nicht überschreiten. Hierzu wird der Ausgang des Sendemoduls mit dem TDEMI- X-Messgerät verbunden. Man spricht hierbei von einer leitungsgeführten Messung. Das TDEMI X wird auf eine Auflösebandbreite von 1 MHz eingestellt und der RMS-Detektor angewendet. Durch Aktivierung des Umrechnungsfaktors wird dann die spektrale Leistungsdichte in dBm/MHz direkt angezeigt. Effective Isotropic Radiated Power E.I.R.P. Gestrahlte Emissionsmessung mit dem TDEMI X. Durch Verwendung des Echtzeitmodus wird der gesamte ISM-Bandbereich in Echtzeit gemessen und angezeigt. Durch kontinuierliches Drehen des Drehtischs und Echtzeitmessung an allen Frequenzpunkten, erhält man so direkt die spektrale Leistungsdichte pro Abstrahlwinkel und somit die gesamte Frequency range Maximum power Bandwidth 30 MHz to 47 MHz -36 dBm 100 kHz 47 MHz to 74 MHz -54 dBm 100 kHz 74 MHz to 87,5 MHz -36 dBm 100 kHz 87,5 MHz to 118 MHz -54 dBm 100 kHz 118 MHz to 174 MHz -36 dBm 100 kHz 174 MHz to 230 MHz -54 dBm 100 kHz 230 MHz to 470 MHz -36 dBm 100 kHz 470 MHz to 862 MHz -54 dBm 100 kHz 862 MHz to 1 GHz -36 dBm 100 kHz 1 GHz to 12,75 GHz -30 dBm 1 MHz Bild 6: Abstrahlcharakteristik eines Senders über 360° Tabelle 1: Zu messende Frequenzbereiche mit Grenzwert und Auflösebandbreite 12 HF-Einkaufsführer 2017/2018

Messtechnik Bild 7: Out of Band Domain Abstrahlcharakteristik. Durch Aktivierung des Umrechnungsfaktors, basierend auf den Daten der verwendeten Antenne und der Mess entfernung erfolgt die Anzeige direkt in E.I.R.P. dBm/ MHz. Für die erfolgreiche Qualifizierung des Messobjekts dürfen 10 dBm/MHz E.I.R.P. nicht überschritten werden. Ein typisches Beispiel für eine Messung der Abstrahlcharakteristik zeigt Bild 6. und einfach mit RMS-Detektor messen und die Verweilzeit erhöhen, so würde man eine Fehlmessung erhalten. Sendet das Modul hingegen stationär kann einfach direkt mit dem RMS-Detektor gemessen werden. Die Norm ETSI EN 300 328 V2.1.1schlägt vor die kritischen Frequenzen zuerst mittels Spitzenwertdetektor zu suchen und anschließend einzeln an jeder Frequenz mittels einer Messung über die Zeit einzelner Bursts die maximale Leistung festzustellen. Das TDEMI-X-Messsystem bietet die Möglichkeit, hier nicht nur an einem Frequenzpunkt die Leistung über die Zeit anzuzeigen sondern über mehrere Frequenzpunkte. Dies geschieht üblicherweise unterhalb 1 GHz mit 645 MHz Echtzeitbandbreite und oberhalb 1 GHz in Segmenten von 325 MHz Echtzeitbandbreite. Selbstverständlich ist es auch möglich, Multi GHz Echtzeitscanning erst einmal mit dem Peak Detektor vorzumessen. Die Norm ETSI EN 300 328 V2.1.1 Messung von Nebenaussendungen in der Umgebung des zugteilten Bandes Im Bereich des ISM Bandes ist die Maske gemäß Bild 7 dargestellt. Außerhalb des ISM-Bandes muss das Funkmodul auf Nebenaussendungen untersucht werden. Dabei ist es erforderlich, dass die Grenzwerte gemäß Tabelle 1 eingehalten werden. Da der Sendevorgang bzw. die Übertragung bei solchen Modulen teilweise in einzelnen Bursts stattfindet oder sog. frequency hopping Signale verwendet werden, ist es notwendig die Emission mittels RMS-Detektor über der Zeit eines Bursts zu messen. Würde man wie bei einer klassischen EMV-Messung vorgehen Bild 8: Messung eines Frequency Hopping Signals HF-Einkaufsführer 2017/2018 13

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel