7-2017

Titelstory Bild 4: 3.

Titelstory Bild 4: 3. Harmonische eines 0 dBm CW-Tons mit 70 MHz und 20 dB Eingangsdämpfung des Spektrumanalysators man die internen Dämpfung des Spektrumanalysators erhöhen und alle Änderungen des Leistungspegels der Störung notieren. Ändert sich der Pegel der Störung um mehr als etwa 0,5 dB, dann ist es wahrscheinlich, dass der Spektrumanalysator übersteuert wurde und deshalb einen höheren Störpegel, als tatsächlich vorhanden, angibt. Ein guter Startpunkt für die Dämpfung der Eingangsleistung sind rund 20 dB bis 30 dB insgesamt, intern oder extern. Bild 2 bis 5 demonstrieren eine CW-Tonmessung mit ansteigender Eingangsdämpfung des Spektrumanalysators. Wenn die Dämpfung ansteigt, sinkt der gemessene Leistungspegel, was anzeigt, dass das Messgerät ursprünglich übersteuert wurde. Nachdem man erkannt hat, dass das Übersteuern des Spektrumanalysators zu fehlerhaften Messungen der Störungen führen kann, kann man einfach entscheiden, das Messgerät mit einem kleineren Leistungspegel zu treiben, um dieses Problem vollständig zu beseitigen. Wenn 30 dBm Dämpfung gut sind, müssten 100 dBm doch noch besser sein. Allerdings normalisiert der Spektrumanalysator das Signal, wenn das interne Dämpfungsglied geändert wird. Unglücklicherweise ist es deswegen nicht praktikabel, wenn man die Störungen von Interesse erfassen möchte. Für jedes eingesetzte dB Eingangsdämpfung (intern oder extern ist dabei unerheblich) erhöht sich das Grundrauschen des Messgeräts um 1 dB und reduziert damit den Dynamikbereich des Messgeräts. Dadurch werden einige der Störungen, die man versucht zu erfassen, „versteckt“. Man beachte, dass das Grundrauschen höher und deshalb in Bild 5 zu sehen ist, im Vergleich zu Bild 2 bis 4, obwohl die Skalierungen identisch sind. Auch ändern sich Störprodukte höherer Ordnung nicht linear in der Leistung mit den gewünschten Ausgangssignalen. Stattdessen ändern sie die Leistung in Vielfachen der Eingangsleistungsänderung. Produkte 2. Ordnung (2*IN x 1*LO, 2*IN x 2*LO, 2*IN x 3*LO, etc.) ändern sich mit 2 dB/dB, Produkte 3. Ordnung (3*IN x 1*LO, 3*IN x 2*LO, 3*IN x 3*LO, etc.) ändern sich mit 3 dB/dB und so weiter. Wenn man beispielsweise die Eingangsleistung um 2 dB verringert wird die Spur bei 5*IN x 2*LO um 10 dB sinken, während die Störung bei 2*IN x 1*LO um 4 dB abnimmt. Deshalb bewirkt das Einspeisen einer zu geringen Eingangsleistung in den Spektrumanalysator, dass alle Störungen mit geringer Leistung, die man messen möchte, im Grundrauschen des Messgeräts verschwinden. Fehlende Eingangsfilterung Bild 5: 3. Harmonische eines 0 dBm CW-Tons mit 70 MHz und 30 dB Eingangsdämpfung des Spektrumanalysators Eine weitere allgemeine Quelle für ungenaue Störungsmessungen ist fehlende Eingangsfilterung. Der Einsatz von Filtern in den Eingangssignalen zur Dämpfung jeglichen Harmonischenanteils des Signalgenerators ist wichtig für die akkurate Messung von Spurs. Selbst ein Signalgenerator mit Laborqualität unterdrückt Harmonische nur im Bereich zwischen – 25 dBc und 50 dBc. Einige Spurs am Ausgang eines Mischers von Linear Technology liegen unter – 70 dBc, so dass der Einsatz des Signalgenerators ohne Filter nicht ausreicht. Aus diesem Grund sollten Filter mit mindestens 30 dB bis 50 dB Unterdrückung von Harmonischen verwendet werden. Bild 6 zeigt das Ausgangsspektrum eines 100-MHz-CW-Tons aus einem Signalgenerator E8257C von Keysight Technologies. Man beachte die Leistungspegel der fundamentalen Signalharmonischen. Die relativen Pegel dieser Harmonischen sollten über die Leistungspegel der unterschiedlichen Haupttöne gleichbleiben. Ist zu vermuten, dass das Eingangssignal die Ursache dafür sein könnte, dass die Spurs höher als erwartet sind, empfiehlt es sich, das Verhalten der Spurs abhängig vom Eingangssignalpegel zu überprüfen. Wenn der Spur höherer Ordnung ist, und trotzdem nicht auf Änderungen des Signalpegels mit der entsprechenden Flanke (2 dB/dB, 3 dB/db, etc.) reagiert, ist es wahrscheinlich, dass die Eingangsquellen nicht rein genug sind. 8 hf-praxis 7/2017 Fazit Wie beschrieben, ist das Messen der Spurs eines Mischers nicht immer einfach, aber mit einigen kleinen Optimierungen des Testaufbaus sind recht einfach bessere Ergebnisse zu erzielen. Das Einstellen der Eingangsdämpfung und der Einsatz von geeigneten Filtertechniken für die Signalquellen führt zu wesentlich genaueren und wiederholbaren Messungen. ◄ Bild 6: Harmonische Spurs eines 100-MHz-CW-Tons aus einem Signalgenerator E8257C von Keysight Technologies

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