Funktionsprinzip / Betriebshinweise - Hameg HM5012-2 Manual

Funktionsprinzip
Der HM5012-2/5014-2 ist ein Spektrumanalysator für den
Frequenzbereich von 150kHz bis 1050 MHz.
Damit lassen sich Spektralkomponenten elektrischer Signale im
Frequenzbereich von 0,15MHz bis 1050MHz erfassen. Das zu
erfassende Signal bzw. seine Anteile müssen sich periodisch
wiederholen. Im Gegensatz zu Oszilloskopen, mit denen im Yt-
Betrieb Amplituden auf der Zeitebene dargestellt werden, erfolgt
mit dem Spektrum-Analysator die Darstellung der Amplituden
auf der Frequenzebene (Y/f). Dabei werden die einzelnen Spektral-
komponenten sichtbar, aus denen sich "ein Signal" zusammen-
setzt. Im Gegensatz dazu zeigt ein Oszilloskop das aus den ein-
zelnen Spektralkomponenten bestehende Signal als daraus re-
sultierende Signalform.
Der Spektrum-Analysator arbeitet nach dem Prinzip des Doppel-
Superhet-Empfängers. Das zu messende Signal (fin = 0,15MHz -
1050MHz) wird der 1. Mischstufe zugeführt und mit dem Signal
eines variablen Oszillators (fosz von ca. 1350,7MHz - ca.
2400,7MHz) gemischt. Dieser Oszillator wird als 1st LO (Local
Oscillator) bezeichnet. Die Differenz von Eingangs- und Oszillator-
Signal (fLO - fin = fZF) gelangt als 1. Zwischenfrequenz-Signal
über ein auf 1350,7MHz abgestimmtes Filter auf eine Verstärker-
stufe. Dieser folgen 1 weitere Mischstufe, Oszillator, Verstärker
und Bandfilter für die 2. Zwischenfrequenz von 10,7MHz. In der
zweiten ZF-Stufe wird das Signal wahlweise über ein Bandpassfilter
mit einer Bandbreite von 1000kHz, 120kHz oder 9 kHz geführt und
gelangt auf einen AM-Demodulator. Das Signal (Video-Signal)
wird logarithmiert und gelangt direkt oder über einen Tiefpass
(Videofilter) auf einen Analog/Digital-Wandler. Die Signaldaten
werden in einem RAM gespeichert, wobei das Signal der
niedrigsten Frequenz unter der niedrigsten Adresse des RAM
gespeichert wird und die höchste Frequenz sinngemäß unter der
höchsten Adresse.
Die im Speicher befindlichen Signaldaten werden ständig
aktualisiert (mit neuen aktuellen Daten überschrieben) und mit
einem D/A-Wandler wieder als Analogsignal zur Verfügung gestellt.
Mit dem Analogsignal wird der Y-Verstärker angesteuert, dessen
Ausgang mit den Y-Ablenkplatten der Strahlröhre verbunden ist.
Mit zunehmender Signalamplitude wird der Elektronenstrahl in
Richtung oberer Rasterrand abgelenkt.
Die X-Ablenkung erfolgt mit einer sägezahnförmigen Spannung,
die von der Adressierung des RAM abgeleitet ist. Das Signal mit
der niedrigsten Frequenz wird am Anfang (links) und das Signal
mit der höchsten Frequenz am Ende (rechts) eines Strahlablenk-
vorgangs auf der Strahlröhre angezeigt.
Die gespeicherten Signaldaten können nachverarbeitet und über
die serielle Schnittstelle zu einem PC übertragen werden.
Anmerkung: Bei Zero-Span Betrieb ändert sich die Messfre-
quenz nicht und die X-Ablenkung ist eine Funktion der Zeit.
Betriebshinweise
Vor der Inbetriebnahme des HM5012-2/5014-2 ist unbedingt der
Abschnitt "Sicherheit" zu lesen und die darin enthaltenen Hinweise
zu beachten.
Für den Betrieb des Gerätes sind keine besonderen Vorkenntnisse
erforderlich. Die übersichtliche Gliederung der Frontplatte und die
Beschränkung auf die wesentlichen Funktionen erlauben ein
effizientes Arbeiten sofort nach der Inbetriebnahme.
Änderungen vorbehalten
Trotzdem sollten einige grundsätzliche Hinweise für den
störungsfreien Betrieb beachtet werden.
Die empfindlichste Baugruppe ist die Eingangsstufe des Spektrum-
Analysators. Sie besteht aus dem Eingangs-Abschwächer, einem
Tiefpassfilter und der ersten Mischstufe.
Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen folgende Pegel am
Eingang (50 Ohm) nicht überschritten werden: +10 dBm (0,7 V
Wechselspannung; ±25 Volt Gleichspannung. Mit 40 dB Ab-
schwächung sind maximal +20 dBm zulässig.
Diese Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden, da anson-
sten mit der Zerstörung der Eingangsbaugruppe zu rechnen ist!
Bei Messungen an einer Netznachbildung ist der Eingang des
Spektrumanalysators unbedingt durch einen Eingangspannungs-
begrenzer (HZ 560) zu schützen. Andernfalls besteht die Gefahr,
dass der Eingangssignal-Abschwächer und/oder die erste
Mischstufe zerstört werden.
Bei der Untersuchung von unbekannten Signalen sollte zunächst
geprüft werden, ob unzulässig hohe Spannungen vorliegen.
Außerdem ist es empfehlenswert, die Messung mit maximaler
Abschwächung und dem maximal erfassbaren Frequenzbereich
(0,15 MHz – 1050 MHz) zu beginnen. Trotzdem ist zu berück-
sichtigen, dass unzulässig hohe Signalamplituden auch außerhalb
des erfassten Frequenzbereichs vorliegen können, die zwar nicht
angezeigt werden können (z.B. 1200 MHz), jedoch zur Über-
steuerung und in Extremfall zur Zerstörung des 1. Mischers
führen können.
Der Frequenzbereich von 0Hz bis 150kHz ist für den Spektrum-
Analysator nicht spezifiziert. In diesem Bereich angezeigte
Spektralkomponenten sind bezüglich ihrer Amplitude nur bedingt
auswertbar.
Eine besonders hohe Einstellung der Intensität (INTENS) ist nicht
erforderlich, weil im Rauschen versteckte Signale dadurch nicht
deutlicher sichtbar gemacht werden können. Im Gegenteil, we-
gen des dabei größer werdenden Strahldurchmessers werden
solche Signale, auch bei optimaler Schärfeeinstellung (FOCUS),
schlechter erkennbar. Normalerweise sind auf Grund des Dar-
stellungsprinzips beim Spektrum-Analysator alle Signale schon
bei relativ geringer Intensitätseinstellung gut erkennbar. Außer-
dem wird damit eine einseitige Belastung der Leuchtschicht im
Bereich des Rauschens vermindert.
Auf Grund des Umsetzungsprinzips moderner Spektrum-Ana-
lysatoren ist bei einer eingestellten Mittenfrequenz von 0 MHz
auch ohne anliegendes Signal eine Spektrallinie auf dem Bild-
schirm sichtbar. Sie ist immer dann sichtbar, wenn die Frequenz
des 1st LO in den Bereich der 1. Zwischenfrequenz fällt. Diese
Linie wird oft als als sogenannter „Zero-Peak" bezeichnet. Sie
wird durch den Trägerrest des 1. Mischers (Local-Oscillator-Durch-
griff) verursacht. Der Pegel dieser Spektrallinie ist von Gerät zu
Gerät verschieden. Eine Abweichung von der vollen Bild-
schirmhöhe stellt also keine Fehlfunktion des Gerätes dar.
Funftionsprinzip
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