9-2017

Messtechnik von Signalen

Messtechnik von Signalen im nutzbaren Frequenzbereich des Spektrumanalysators festzustellen. Hierbei wird der gesamte Frequenzbereich von 0 Hz bis zur oberen Grenzfrequenz des Analysators auf dem Bildschirm dargestellt. Für diese Betriebsart gibt es keine spezielle Schalterstellung. Sie liegt mit einer Mittenfrequenz-Einstellung von 500 MHz und der Span-Einstellung 1000 MHz/Div. vor. In den meisten Fällen wird ein kleinerer Span eingesetzt, um bestimmte Signale oder Frequenzbereiche genauer zu untersuchen. Das „Zoomen“ auf einen bestimmten Bereich erfolgt mittels der Mittenfrequenz-Abstimmung. Die eingestellte Mittenfrequenz lässt sich dabei auf dem Display kontrollieren. Die Skalierung der Frequenzachse wird durch den Schalter „Span“ vorgenommen. In der „Zero-Span“-Betriebsart arbeitet der Analysator als ein auf eine diskrete Frequenz abgestimmter Empfänger mit wählbaren Bandbreiten. Das Video-Filter Die Messung kleiner Signale kann sich immer dann schwierig gestalten, wenn die Signalamplitude im gleichen Pegelbereich wie das mittlere Rauschen des Spektrumanalysators liegt. Um für diesen Fall die Signale besser sichtbar zu machen, lässt sich im Signalweg des Analysators hinter dem ZF-Filter ein Video- Filter zuschalten. Durch dieses Filter mit einer Bandbreite von wenigen kHz wird das interne Rauschen des Analysators gemittelt. Dadurch wird unter Umständen ein sonst im Rauschen verstecktes Signal sichtbar. Wenn die ZF-Bandbreite sehr schmal im Verhältnis zum eingestellten Span ist, sollte das Video-Filter nicht eingeschaltet werden, da dies zu einer zu niedrig dargestellten Amplitude auf Grund der Bandbreitenbegrenzung führen kann. Mitlaufgeneratoren Tracking-Generatoren sind spezielle Generatoren, bei denen die Frequenz des Ausgangssignals vom Spektrumanalysator gesteuert wird. So entsteht ein Ausgangssignal, welches exakt der Abstimmung des Analysators folgt. Aufgrund dieser Besonderheit erweitert ein Mitlaufgenerator (z.B. im HMS1010) die Anwendungsmöglichkeiten eines Spektrumanalysators wesentlich. Im „Full-Scan Mode“ erzeugt er ein gewobbeltes Signal über seinen gesamten zur Verfügung stehenden Frequenzbereich. Wird ein kleinerer Span verwendet, so entsteht ein Sinussignal, dessen Frequenz sich mit der Mittenfrequenz- Einstellung des Spektrumanalysators verändert. Die Ursache für den exakten „Mitlauf“ (Tracking) zwischen der steuernden und der generierten Frequenz liegt darin, dass sowohl der Spektrumanalysator als auch der Mitlaufgenerator vom gleichen spannungsgesteuerten Oszillator gesteuert werden; d.h., beide Baugruppen werden über den LO des Analysators synchronisiert. Das Ausgangssignal des Mitlaufgenerators entsteht durch Mischen zweier Oszillatorsignale. Das eine Signal wird im Mitlaufgenerator selbst erzeugt, das andere im Analysator. Ist die durch Mischung erzeugte Frequenz gleich der ZF des Spektrumanalysators, dann ist die Ausgangsfrequenz des Mitlaufgenerators gleich dessen Eingangsfrequenz. Dies gilt für alle „Span Modi“. Tracking bedeutet dabei, dass sich die Frequenz der Ausgangsspannung immer in der Mitte des Durchlassfilters des Analysators befindet. Oberwellenänderungen vorbehalten des Signals, seien sie im Mitlaufgenerator selbst oder im Analysator entstanden, liegen so außerhalb des Durchlassbereiches der Filter im Analysator. Auf diese Weise wird nur die Grundfrequenz des Mitlaufgenerators auf dem Bildschirm dargestellt. Frequenzgangmessungen über einen sehr großen Bereich sind möglich, ohne dass die Messung von spektralen Unzulänglichkeiten des Generatorsignals beeinflusst wird. ◄ Hameg HMS1000/1010 Spectrum Analyzer Hameg HMS 1000 und 1010 haben den HM5014 abgelöst. Ihre technischen Eckdaten: • Frequenzbereich: 100 kHz - 1 GHz • Amplitudenmessbereich: -114 bis +20 dBm • Sweeptime: 20 ms - 1000s • RBW: 1 kHz - 1 MHz in 1-3 Steps, 200 kHz (-3 dB), zusätzlich 9 kHz, 120 kHz, 1 MHz (-6 dB) • Spektrale Reinheit

Fachbuch-Vorankündigung: Joachim Müller Digitale Oszilloskope Der Weg zum professionellen Messen Das Oszilloskop ist eines der wichtigsten Messgeräte, das in allen Teilgebieten der Elektronik und auch darüber hinaus verwendet wird, um Signalverläufe über der Zeitachse darzustellen..Das in den 1930er Jahren erfundene Gerät hat, speziell in den zurückliegenden letzten zwei Jahrzehnten, eine rasante Weiterentwicklung vom ursprünglich reinen analogen zum volldigitalisierten Konzept erfahren. Mit der Digitalisierung konnten zusätzliche Funktionen realisiert werden, was dem Oszilloskop heute den Zugang zu seither noch nicht abgedeckten Applikationen eröffnet..Das dadurch für den Anwender deutlich gewachsene Hintergrundwissen vermittelt, auf praxis.bezogene Weise, das neue Werk. Das digitale Oszilloskop arbeitet unter völlig anderen Rahmenbedingungen, als das vergleichsweise einfache analoge Konzept. Durch die Analog-Digital-Wandlung entstehen Effekte, die bisher beim analogen Oszilloskop völlig unbekannt waren. Beispiele hierzu sind Aliasing oder Blindzeit..Beim Aliasing treten Geistersignale auf, die im ursprünglichen Signalverlauf nicht vorhanden sind..Durch Blindzeiten können relevante Signalereignisse unerkannt bleiben. Um diese und weitere Effekte zu beherrschen sind für den erfolgreichen Einsatz digitaler Oszilloskope entsprechende Kenntnisse ihres internen Funktionsprinzips essentiell. Der inhaltliche Schwerpunkt und die Darstellung von Praxis-Demonstrationen basieren auf einem R&S High-End-Oszilloskop, womit auch Auswirkungen in Grenzbereichen aufgezeigt werden können. Liegen beim Leser Anwendungssituationen vor, die geringeren Anforderungen entsprechen, können die vorgeschlagenen Versuchs.parameter auf ein entsprechend reduziertes Maß angepasst werden..Für die Umsetzung der vorgeschlagenen Praxis-Demonstrationen reichen in der Regel das vorhandene Oszilloskop und ein Laborgenerator. Ein Blick in den Inhalt zeigt, in welcher Breite das Thema behandelt wird: • Verbindung zum Messobjekt über passive und aktive Messköpfe • Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-Digital-Converter • Das Horizontalsystem – Sampling und Akquisition • Trigger-System Digitale Oszilloskope • Frequenzanalyse-Funktion – FFT • Praxis-Demonstationen: Untersuchung von Taktsignalen, Demonstration Aliasing, Einfluss der Tastkopfimpedanz • Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion, Interpolation • Die „Sünden“ beim Masseanschluss • EMV-Messung an einem Schaltnetzteil • Messung der Kanalleistung Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos sind u.a.: Abgleich passiver Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, Demonstration FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung, Dezimation, Interpolation, Samplerate, Ratgeber: Gekonnt triggern. Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende Zusammenstellung der verwendeten Formeln und Diagramme. Das neue Werk von Joachim Müller führt in das professionelle Messen mit dem digitalen Oszilloskop ein und ergänzt im gleichen praxisbezogenen Stil die bisher vom Autor im beam-Verlag erschienenen Bände. Das Buch erscheint im dritten Quartal 2017, Format 21 x 28 cm, durchgehend vierfarbig. Umfang ca. 380 Seiten beam-Verlag, Dipl.-Ing. Reinhard Birchel, Krummbogen 14, 35039 Marburg info@beam-verlag.de, www.beam-verlag.de