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8-2016

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik

Messtechnik Spektrumanalysator mit Mitlaufgenerator In der mehr und mehr digitalen Welt der Messtechnik, mit immer schnelleren Prozessoren und Taktraten, sind Messungen im Frequenzbereich zur genaueren Qualifizierung immer wichtiger. Zur Darstellung eines Signals im Frequenzbereich werden Spektrum Analysatoren eingesetzt. Das mit einem Spektrum Analysator verwandte Messgerät Oszilloskop stellt im Gegensatz dazu den Signalverlauf im Zeitbereich dar. Spektrum Analysatoren werden unter anderem im Bereich der elektrischen Schaltungsentwicklung und der Hochfrequenztechnik eingesetzt. Nachfolgend wird eine Anwendung im Frequenzbereich etwas näher dargestellt und erläutert. Messsung der Einfügedämpfung und der 50-Ohm-Anpassung Ein Spektrum Analysator wird verwendet, um beispielsweise ein zugeführtes Signal im Frequenzbereich analysieren zu können. Ferner kann auch die Übersicht über einen bestimmten Frequenzbereich erstellt werden. D.h. welche Signale oder Störsignale befinden sich auf welchen Frequenzen? Anwendung hier ist die EMI-Messung oder die Spektrum-Überwachung. Ein Spektrum Analysator kann auch zusätzlich mit einem Tracking-Generator ausgerüstet sein. Zu Beginn soll kurz erklärt werden, was sich hinter dem Begriff „Tracking Generator“ verbirgt. Die deutsche Bezeichnung „Mitlaufgenerator“ erklärt prinzipiell schon die Funktion. Es handelt sich also um einen Generator der „mitläuft“. Zusammen mit der Tatsache, dass wir uns im Frequenzbereich befinden ergibt sich daraus, dass der Generator ein CW (Sinussignal) ausgibt und die Frequenz des ausgegebenen Signals im Gleichtakt zum Empfänger sweep geändert wird. Durch die Implementierung des Tracking-Generators kann der Spektrum-Analysator sehr gut verwendet werden, um im einfachsten Fall die Durchgangsdämpfung von Kabeln zu messen. Um eine genaue Messung zu erhalten verbindet man den Ausgang des Generators direkt mit dem Messeingang des Analysators. Diese Leermessung wird mittels der Funktion „Normalisierung“ als Referenz zu Null gesetzt, sodass die Einflüsse der Messkabel eliminiert sind. Im nächsten Schritt wird das zu vermessende Kabel in den Pfad eingebaut. Nun kann man den Frequenzgang des Kabels sehen und mittels Marker die Werte der Einfügedämpfung auslesen. Neben Kabeln können auch Frequenzgänge von Verstärkern und Filtern auf die gleiche Art und Weise gemessen werden. Anschluss des Messobjekts Die Markerfunktion „NdB BW“ zeigt automatisch die NdB- Bandbreite des Durchlassbereiches an. (siehe Marker 1 in Bild 1) Durch die zusätzliche Verwendung eines Richtkopplers kann man den Spektrum- Analysator mit Tracking Generator erweitern, so dass auch der Reflektions-Faktor (nur skalar) eines Messobjektes gemessen werden kann. Hierbei wird das Ausgangssignal „gerichtet“ zum Messobjekt geführt. Im Falle einer perfekten Anpassung an 50 Ohm wird keine Leistung reflektiert, und es sollte theoretisch keine Leistung am Eingang des Analysators gemessen werden. Theoretisch deshalb, da ein kleiner Anteil der Generatorleistung im Richtkoppler auf die Empfängerleitung überspricht. Die Directivity (die Richtschärfe) ist der Parameter in den Richtkoppler-Spezifikationen, welcher das Maß für das Übersprechen des Kopplers darstellt. Im Falle der „Nicht Anpassung“ wird entsprechend Leistung reflektiert, die gemessen wird und die Berechnung des Reflexionsfaktors oder des Stehwellenverhältnisses ermöglicht. Zusammen mit der Messung des Durchgangs können somit die Grundfunktionen eines skalaren Netzwerkanalysators mit einem Spektrum-Analysator abgebildet werden. Natürlich sind Genauigkeit der Messungen und die weiteren Funktionalitäten eines Netzwerkanalysators nicht mit den Messungen mittels Spektrum-Analysator vergleichbar. In Bild 2 wird der Frequenzgang eines Bandpass-Filters (lila Kurve) und gleichzeitig auch der Verlauf der Anpassung (gelbe Kurve) des Filters dargestellt. Autor: Wolfgang Bartels General Manager RIGOL Technologies EU www.rigol.eu Bild 1: Frequenzgang eines Bandpasses 20 hf-praxis 8/2016

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