Funktionsprinzip; Betriebshinweise - Hameg HM5014-2 Manual

F u n k t i o n s p r i n z i p

Funktionsprinzip

Der HM5014-2 ist ein Spektrumanalysator für den Frequenz-
bereich von 150 kHz bis 1050 MHz. Damit lassen sich Spektral-
komponenten elektrischer Signale im Frequenzbereich von 0,15
MHz bis 1050 MHz erfassen. Das zu erfassende Signal bzw. sei-
ne Anteile müssen sich perio disch wiederholen. Im Gegensatz
zu Oszilloskopen, mit denen im Yt-Betrieb Amplituden auf der
Zeitebene dargestellt wer den, erfolgt mit dem Spektrum-Ana-
lysator die Darstellung der Amplituden auf der Frequenzebene
(Y/f). Dabei werden die einzelnen Spektralkomponenten sichtbar,
aus denen sich „ein Signal" zusammensetzt. Im Gegensatz dazu
zeigt ein Oszillos kop das aus den einzelnen Spektralkomponen-
ten bestehende Signal als daraus resultierende Signalform.
Der Spektrum-Analysator arbeitet nach dem Prinzip des
Dop pel-Superhet-Empfängers. Das zu messende Signal
(fi n = 0,15 MHz - 1050 MHz) wird der 1. Mischstufe zugeführt
und mit dem Signal eines variablen Oszillators (fosz von ca.
1350,7 MHz - ca. 2400,7 MHz) gemischt. Dieser Oszillator wird
als 1st LO (Local Oscillator) bezeichnet. Die Differenz von
Eingangs- und Oszillator-Signal (fLO - fi n = fZF) gelangt als
1. Zwischenfrequenz-Signal über ein auf 1350,7 MHz ab ge -
stimmtes Filter auf eine Verstärkerstufe. Dieser folgen eine
weitere Mischstufe, Oszillator, Verstärker und Bandfi lter für
die 2. Zwischenfrequenz von 10,7 MHz. In der zweiten ZF-Stu-
fe wird das Signal wahlweise über ein Bandpassfi lter mit ei-
ner Bandbreite von 1000 kHz, 120 kHz oder 9 kHz geführt und
gelangt auf einen AM-Demodulator. Das Signal (Video-Signal)
wird logarithmiert und gelangt direkt oder über einen Tiefpass
(Videofi lter) auf einen Analog/Digital-Wand ler. Die Signaldaten
werden in einem RAM gespeichert, wo bei das Signal der nied-
rigsten Frequenz unter der niedrig sten Adresse des RAM ge-
speichert wird und die höchste Freq uenz sinngemäß unter der
höchsten Adresse.
Die im Speicher befi ndlichen Signaldaten werden ständig ak tua-
lisiert (mit neuen aktuellen Daten überschrieben) und mit einem
D/A-Wandler wieder als Analogsignal zur Verfü gung gestellt. Mit
dem Analogsignal wird der Y-Verstärker angesteuert, dessen
Ausgang mit den Y-Ablenkplatten der Strahlröhre verbunden ist.
Mit zunehmender Signalampli tu de wird der Elektronenstrahl in
Richtung oberer Rasterrand abgelenkt.
Die X-Ablenkung erfolgt mit einer sägezahnförmigen Span nung,
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 Strahlab-
lenkvorgangs auf der Strahlröhre angezeigt. Die gespeicher-
ten 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.
8
Änderungen vorbehalten

Betriebshinweise

Vor der Inbetriebnahme des HM5014-2 ist unbe dingt der Ab-
schnitt „Sicherheit" zu lesen und die darin enthaltenen Hinweise
zu beachten. Für den Betrieb des Gerätes sind keine besonderen
Vor kennt nisse erforderlich. Die übersichtliche Gliederung der
Front platte und die Beschränkung auf die wesentlichen Funk -
tionen erlauben ein effi zientes Arbeiten sofort nach der Inbe-
triebnahme. Dennoch sollten einige grundsätzliche Hinweise
für den stö rungsfreien Betrieb beachtet werden.
Die empfi ndlichste Baugruppe ist die Eingangsstufe des Spek-
trum-Analysators. Sie besteht aus dem Eingangs-Ab schwä cher,
einem Tiefpassfi lter und der ersten Mischstufe.
Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen folgende Pe gel
am Eingang (50 Ohm) nicht überschritten werden: +10 dBm
(0,7 V ) Wechselspannung; ±25 Volt Gleich span nung. Mit 40 dB
eff
Abschwächung sind maximal +20 dBm zu läs sig. Diese Grenz-
werte dürfen nicht überschritten werden, da an sonsten mit der
Zerstörung der Eingangsbaugruppe zu rech nen ist!
Bei Messungen an einer Netznachbildung ist der Eingang des
Spektrumanalysators unbedingt durch einen Eingangs pan-
nungsbegrenzer (HZ560) zu schützen. Andernfalls be steht die
Gefahr, dass der Eingangssignal-Abschwächer und/ oder die
erste Mischstufe zerstört werden.
Bei der Untersuchung von unbekannten Signalen sollte zu nächst
geprüft werden, ob unzulässig hohe Spannungen vorliegen.
Außerdem ist es empfehlenswert, die Messung mit maximaler
Abschwächung und dem maximal erfass ba ren Frequenzbe-
reich (0,15 MHz – 1050 MHz) zu beginnen. Trotz dem ist zu be-
rücksichtigen, dass unzulässig hohe Sig nal amplituden auch
außerhalb des erfassten Frequenzbe reichs vorliegen können,
die zwar nicht angezeigt werden können (z.B. 1200 MHz), je-
doch zur Übersteuerung und in Extremfall zur Zerstörung des
1. Mischers führen können.
Der Frequenzbereich von 0 Hz bis 150 kHz ist für den Spek-
trum-Analysator nicht spezifi ziert. In diesem Bereich ange zeig-
te Spektralkomponenten sind bezüglich ihrer Amplitude nur
bedingt auswertbar.
Eine besonders hohe Einstellung der Intensität (INTENS) ist
nicht erforderlich, weil im Rauschen versteckte Signale da durch
nicht deutlicher sichtbar gemacht werden können. Im Gegen-
teil, wegen des dabei größer werdenden Strahldurch mes sers
werden solche Signale, auch bei optimaler Schärfe ein stellung
(FOCUS), schlechter erkennbar. Normalerweise sind auf Grund
des Darstellungsprinzips beim Spektrum-Analy sa tor alle
Signale schon bei relativ geringer Intensitäts-einstel lung gut
erkennbar. Außerdem wird damit eine einseitige Be lastung der
Leuchtschicht im Bereich des Rauschens ver min dert.
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. Zwischenfre-
quenz fällt. Diese Linie wird oft als als sogenannter „Ze-
ro-Peak" bezeichnet. Sie wird durch den Trägerrest des
1. Mischers (Local-Oscillator-Durch griff) verursacht. Der
Pegel dieser Spektrallinie ist von Ge rät zu Gerät verschieden.
Eine Abweichung von der vollen Bild schirmhöhe stellt also keine
Fehlfunktion des Gerätes dar.