Einführung In Die Spektrum-Analyse; Zeitbereich; Frequenzbereich - Hameg HM5510 Manual

E i n f ü h r u n g i n d i e S p e k t r u m - A n a l y s e
absoluter
Leistungspegel:
Dämpfung
Vierpol
P e
Eingangssignal
Ist die Ausgangsgröße P a größer als die Eingangsgröße P e wird
das Signal vom Vierpol verstärkt.
P
a
Der Quotient ist größer 1.
P
e
Ebenfalls ist der Pegel 10 lg
Ist die Ausgangsgröße P e kleiner als die Eingangsgröße
P a wird das Signal vom Vierpol gedämpft.
P
a
Der Quotient ist kleiner 1.
P
e
Damit ist der Pegel 10 lg
Um auch bei der Dämpung mit positiven Zahlen zu rech-
nen wird der Quotient umgekehrt.
Ist die Ausgangsgröße P a kleiner als die Eingangsgröße
P
e
P e wir der Quotient
P
a
Ebenfalls ist der Pegel, das sogenannte Dämpfungsmaß
P
e
a = 10 lg
wieder positiv.
P
a
Einführung in die Spektrum-Analyse
Die Analyse von elektrischen Signalen ist ein Grundproblem
für viele Ingenieure und Wissenschaftler. Selbst wenn das
eigentliche Problem nicht elektrischer Natur ist, werden
oftmals die interessierenden Parameter durch die unter-
schiedlichsten Wandler in elektrische Signale umgewandelt.
Dies umfasst ebenso Wandler für mechanische Größen wie
Druck oder Beschleunigung, als auch Messwertumformer für
chemische und biologische Prozesse. Die Wandlung der
physikalischen Parameter ermöglicht anschließend die
Untersuchung der verschiedenen Phänomene im Zeit- und
Frequenzbereich. Der traditionelle Weg, elektrische Signale
zu analysieren, ist ihre Darstellung in der Amplituden-Zeit-
Ebene (Zeitbereich).
10
Änderungen vorbehalten
U
20 lg
in dBµV
1µV
P
10 lg
in dBW
1W
P
10 lg
in dBm
1mW
Ausgangssignal P a
P
a
positiv.
P
e
P
a
negativ.
P
e
größer 1.

Zeitbereich

Die Darstellung der Signale erfolgt mit Oszilloskopen im Yt-
Betrieb in der Amplituden-Zeitebene (Zeitbereich).
Es werden Informationen über Amplituden und zeitliche Zu-
sammenhänge erkennbar. Allerdings lassen sich damit nicht
alle Signale ausreichend charakterisieren. Schwierig wird es
bei der Darstellung eines Signals, dass aus verschiedenen
sinusförmigen Bestandteilen zusammengesetzt ist. Mit einem
Oszilloskop wird nur die Summe aller Bestandteile sichtbar.
Die einzelnen Frequenz- und Amplituden-Anteile werden nicht
angezeigt.
Das einfachste periodische Signal im Zeitbereich ist eine
Sinusschwingung. Sie wird durch folgende Gleichung be-
Sinus: schrieben:
y(t) = Y × sin 2π × f × t
y(t)
Y
T
= 1 / f
Das selbe Sinussignal im Frequenzbereich wird wie folgt dar-
gestellt:
y(f) = F
0
y(f)
Y

Frequenzbereich

Anstatt ein Signal im Zeitbereich anzuzeigen, lässt es sich auch
in der Amplituden-Frequenzebene im Frequenzbereich dar-
stellen. Ein Signal wird dann durch die darin enthaltenen Fre-
quenzen und deren Amplituden charakterisiert. Der Phase-
bezug des Signals geht bei dieser Betrachtungsweise jedoch
verloren.
Als erstes wird ein Signal, bestehend aus den Frequenzen f
f und f im Zeitbereich dargestellt.
1 2
f
F
0
0
Zeit
,