Erste Messungen; Einführung In Die Spektrum-Analyse - Hameg HM5014-2 Manual

E r s t e M e s s u n g e n

Erste Messungen

Einstellungen: Bevor ein unbekanntes Signal an den Mess-
eingangs ange le gt wird, sollte geprüft werden, dass das Signal
keinen Gleich spannungsanteil von > ±25 V aufweist und die ma-
xi ma le Amplitude des zu untersuchenden Signals kleiner als
+10 dBm ist.
ATTN. (Eingangsdämpfung): Damit das Eingangsteil nicht
überlastet wird, sollte der Ab schwä cher vor dem Anlegen
des Signals zunächst auf 40dB ge schaltet sein (40dB LED
leuchtet).
Frequenzeinstellung: CENTER FREQ. auf 500 MHz (C500MHz)
einstellen und ei nen SPAN von 1000 MHz (S1000MHz)
wählen.
Vertikalskalierung: Die vertikale Skalierung sollte 10dB/div.
betragen, damit der größ te Anzeigebereich vorliegt; die 5dB/
DIV.-LED darf dann nicht leuchten.
RBW (Aufl ösungsbandbreite): Es sollte zu Anfang einer Mes-
sung das 1000-kHz-Filter ein ge schaltet und das Videofi lter
(VBW) ausgeschaltet sein.
Ist kein Signal und nur die Frequenzbasislinie (Rauschband)
sicht bar, kann die Eingangsdämpfung schrittweise verringert
wer den, um die Anzeige niedrigerer Signalpegel zu ermög-
lichen. Verschiebt sich dabei die Frequenzbasislinie (Rausch-
band) nach oben, ist dies ein mögliches Indiz für eine außer-
halb des Frequenzbereichs befi ndliche Spektrallinie mit zu
ho her Amplitude.
Die Einstellung des Abschwächers muss sich nach dem größ-
ten am Messeingang (INPUT) anliegenden Signal rich ten, also
nicht nach ZERO-PEAK. Die optimale Aussteuerung des Gerätes
ist dann gegeben, wenn das größte Signal (Fre quenz bereich 0
Hz bis 1000 MHz) bis an die oberste Ras ter linie (Referenzlinie)
heranreicht, diese jedoch nicht über schrei tet. Im Falle einer
Überschreitung muss zusätzliche Ein gangs dämpfung einge-
schaltet werden bzw. ist ein exter nes Dämpfungsglied geeig-
neter Dämpfung und Leistung zu verwenden.
Messungen im Full-SPAN (S1000 MHz) sind in aller Regel nur
als Übersichtsmessungen sinnvoll. Eine genaue Analy se ist
nur mit verringertem SPAN möglich. Hierzu muss zu vor das in-
teressierende Signal über eine Veränderung der Mit ten frequenz
(CENTER FREQ.) zuerst in die Bildschirm mitte gebracht werden
und danach kann der SPAN reduziert werden. Anschließend
kann die Aufl ösungsbandbreite (RBW) ver rin gert und gegebe-
nenfalls das Videofi lter eingeschaltet wer den. Der Warnhinweis
UNCAL darf nicht eingeblendet sein, da sonst Messfehler zu
befürchten sind.
Messwerte ablesen: Um die Messwerte zahlenmäßig zu erfas-
sen, besteht der ein fachste Weg in der Benutzung des Markers.
Hierzu wird der Marker mit dem Drehknopf (bei leuchtender
MARKER LED) auf die interessierende Signalspitze gesetzt und
die für Frequenz und Pegel angezeigten Markerwerte abgele-
sen. Bei der Anzeige des Pegelwertes werden der Refe renz pegel
(REF.-LEVEL) und die Eingangsabschwächung (ATTN) automa-
tisch berücksichtigt.
Soll ein Messwert ohne Benutzung des Markers erfasst wer den,
so ist zuerst der Abstand, gemessen in dB, von der obersten
Rasterlinie ab, die dem im Readout angezeigten Re ferenzpegel
10
Änderungen vorbehalten
(R....dBm) entpricht, bis zur Spitze des Sig nals zu ermitteln. Zu
beachten ist , dass die Skalierung 5 dB/Div. oder 10 dB/Div. be-
tragen kann. Der Pegel des auf der Seite „Test Signal Display"
dargestellten 48 MHz Signals befi ndet sich ca. 2,2 Raster (Divi-
sion) unter dem der Referenzlinie von –10 dBm. Bei einer Skalie-
rung von 10 dB/div. entsprechen 2,2 Div. einem Wert von 22dB.
Der Signalpegel beträgt somit –10 dBm – (22 dB) = -32dBm.
Einführung in die Spektrum-Analyse
Die Analyse von elektrischen Signalen ist ein Grundpro blem
für viele Ingenieure und Wissenschaftler. Selbst wenn das ei-
gentliche Problem nicht elektrischer Natur ist, werden oft mals
die interessierenden Parameter durch die unter schied lichsten
Wandler in elektrische Signale umgewan delt. Dies umfasst
ebenso Wandler für mechanische Grö ßen wie Druck oder Be-
schleunigung, als auch Mess wert um former für chemische und
biologische Prozesse. Die Wand lung der physikalischen Para-
meter ermöglicht an schlie ßend die Untersuchung der verschie-
denen Phäno me ne im Zeit- und Frequenzbereich.
Der traditionelle Weg, elektrische Signale zu analysieren, ist ih-
re Darstellung in der Amplituden-Zeit-Ebene. Diese er folgt u.a.
mit Oszilloskopen im Yt-Betrieb, d.h. es werden In for mationen
über Amplituden und zeitliche Zusam men hän ge erkennbar. Al-
lerdings lassen sich damit nicht alle Signale ausreichend cha-
rakterisieren, wie z.B. bei der Darstellung ei ner Signalform, die
aus verschiedenen sinusförmigen Be stand teilen zusammen-
gesetzt ist. Mit einem Oszilloskop wür de nur die Summe aller
Bestandteile sichtbar werden und die einzelnen Frequenz- und
Amplituden-Anteile wären meis tens nicht erfassbar.
Mit der Fourier-Analyse lässt sich nachweisen, dass sich
perio dische Zeitfunktionen als Überlagerung harmonischer
periodischer Funktionen darstellen lassen. Hierdurch lässt
sich eine beliebige, noch so komplizierte Zeitfunktion einer
charakteristischen Spektralfunktion in der Frequenzebene
zu ordnen. Diese Informationen lassen sich am besten durch
Spek trumanalysatoren ermitteln. Mit ihnen erfolgt die Signal -
dar stel lung in der Amplituden-Frequenz-Ebene (Yf). Dabei wer-
den die einzelnen Spektralkomponenten und ihre Amplitu den
angezeigt.
Die hohe Eingangsempfi ndlichkeit und der große Dynamik-
be reich von Spektrumanalysatoren ermöglichen die Analy se
von Signalen, die mit einem Oszilloskop nicht darstellbar sind.
Ähnlich verhält es sich mit dem Nachweis von Verzer run gen
sinusförmiger Signale, dem Nachweis niedriger Am pli tuden-
Modulation und Messungen im Bereich der AM- und FM-Tech-
nik, wie Trägerfrequenz, Modulationsfrequenz oder Modula-
tionsgradmessungen. Ebenso lassen sich Fre quenz konverter
in Bezug auf Übertragungsverluste und Ver zer rungen einfach
charakterisieren.
Eine weitere Anwendung von Spektrum-Analysatoren, die mit
Mitlaufsendern ausgerüstet sind, sind Messungen an Vier polen,
wie z.B. Frequenzgangmessungen an Filtern und Ver stärkern.