dataTec Applikationsbericht "TEC DATES" | Teil 3: So funktioniert ein Spektrumanalysator

Applikationsschrift :: So funktioniert ein Spektrumanalysator.

Spektrumanalyse Teil 3: So stimmen Sie den Spektrumanalysator richtig ab.
Im dritten Teil unserer Serie zur Spektrumanalyse zeigen wir Ihnen, wie der Spektrumanalysator richtig abgestimmt wird. Eine entscheidende Rolle spielt dabei der Lokaloszillator.

Dabei handelt es sich um ein Zusammenspiel zwischen Komponenten wie Mittenfrequenz des Zwischenfrequenzfilters, dem Frequenzbereich des LOs und der Eingangsfilter-Bandbreite.

Von allen Mischprodukten, die nach dem Mischer auftauchen, bilden die beiden mit der größten Amplitude die Frequenz-Summe bzw. die -Differenz aus dem Eingangssignal und LO- (Lokaloszillator-)Signal. Das Messsignal muss so im Frequenzband sein, dass es über oder unter der Frequenz des LOs liegt, so dass eines der Mischprodukte den Durchlassbereich des Zwischenfrequenzfilters trifft. Anschließend wird der Mischproduktanteil angezeigt.

Von der LO-Frequenz und dem Zwischenfrequenzfilter
Die LO-Frequenz und der Zwischenfrequenzfilter müssen so gewählt werden, dass der gewünschte Frequenzbereich des Analysators erreicht wird.

Ein Beispiel: Gefordert ist ein Analysator-Bereich von 0 Hz bis 3,6 GHz. Zuerst wird es mit einer Zwischenfrequenz von 1 GHz versucht. Nachdem die Zwischenfrequenz innerhalb des Frequenzbereiches des Analysators bis 3,6 GHz liegt, liefert der Mischer bei einem Eingangssignal von 1 GHz ein mit der Amplitude konstantes Mischprodukt bei der Zwischenfrequenz von 1 GHz. Das Ergebnis ist ein Sonderfall im Frequenzbereich, bei dem keine Signale beurteilt werden können, da die Amplitudenantwort unabhängig von der Frequenz des LOs ist.

Wird dagegen die Zwischenfrequenz außerhalb der Bandbreite des Analysators gewählt, liegen die jeweiligen Mischprodukte innerhalb der Bandbreite des Analysators, ohne in den Konflikt mit der Frequenz des LOs zu kommen. Die Spektrumanalysatoren der X-Serie von Keysight bieten eine Bandbreite bis 3,6 GHz (von 0 Hz an Eingangssignale lassen sich nicht messen). Der LO kann von 3,8 bis 8,7 GHz durchgestimmt werden und die Zwischenfrequenz liegt bei einem Wert von ungefähr 5,1 GHz. Mit den Mischer-Gleichungen fsig = fLO - fZF [Gleichung 1] und fsig = fLO + fZF [Gleichung 2]. Die Tabelle auf der nächsten Seite zeigt, welche Eingangsfrequenzbereiche von dem Tiefpassfilter unterdrückt werden müssen.

Der Mischer liefert zwei Mischanteile [Gleichung2]. Erreicht der LO durch wobbeln die Frequenz von 3,9 GHz und auch Eingangsfrequenzen >8,9 GHz werden auf eine Zwischenfrequenz heruntergemischt. Das führt zu Messfehlern. Daher kommt dem Tiefpassfilter oder auch Preselector eine besondere Bedeutung zu....

Erschienen: Elektronik Praxis (S. 22-23) | 20/2015
Autor: Klaus Höing, Dipl.-Ing. | Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei dataTec