Funktionsprinzip; Erste Messungen - Rohde & Schwarz Hameg Instruments HM5014-2 Manuel

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 Ge rät zu Gerät verschieden. Eine Abweichung von der vollen Bild-
schirmhöhe stellt also keine Fehlfunktion des Gerätes dar.

Funktionsprinzip

Der HM5014-2 ist ein Spektrumanalysator für den Frequenzbereich
von 150 kHz bis 1050 MHz. Damit lassen sich Spektralkomponenten
elektrischer Signale im Frequenzbereich von 0,15 MHz bis 1050 MHz
erfassen. Das zu erfassende Signal bzw. seine 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-Analysator 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 Spektralkomponenten
bestehende Signal als daraus resultierende Signalform.
Der Spektrum-Analysator arbeitet nach dem Prinzip des Dop pel-Super-
het-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 - fin = 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 einer 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 niedrigsten Frequenz
unter der niedrig sten Adresse des RAM gespeichert wird und die höch-
ste Freq uenz sinngemäß unter der höchsten Adresse.
Die im Speicher befindlichen 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 Raster-
rand 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 Fre-
quenz am Ende (rechts) eines Strahlablenkvorgangs 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.
Der HM5014-2 Spektrumanalysator beinhaltet zusätzlich einen
Mitlaufgenerator (Tracking-Generator). Er stelt ein sinusförmiges
Ausgangssignal im Frequenzbereich von 0.15 bis 1050 MHz an der
N-Buchse des Mitlaufgenerators mit einer Quellimpedanz von 50 Ω
zur Verfügung. Die Signalfrequenz wird von dem ersten Oszillator
(1. ZF) des Spektrumanalysators abgeleitet. Die Frequenz des Mitlauf-
generators ist mit der Empfangsfrequenz des Spektrumanalysators
synchronisiert.
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) einstel-
len 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 Messung 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 ermöglichen. Verschiebt sich dabei
die Frequenzbasislinie (Rauschband) nach oben, ist dies ein mögliches
Indiz für eine außerhalb 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
eingeschaltet werden bzw. ist ein exter nes Dämpfungsglied geeigneter
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 verrin-
gertem SPAN möglich. Hierzu muss zu vor das interessierende 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 gegebenenfalls 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 erfassen,
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 Eingangsabschwä-
chung (ATTN) automatisch 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 (R....dBm) entpricht, bis
zur Spitze des Sig nals zu ermitteln. Zu beachten ist , dass die Skalierung
5 dB/Div. oder 10 dB/Div. betragen kann. Der Pegel des auf der Seite
„Test Signal Display" dargestellten 48 MHz Signals befi ndet sich ca. 2,2
Raster (Division) unter dem der Referenzlinie von –10 dBm. Bei einer
Skalierung von 10 dB/div. entsprechen 2,2 Div. einem Wert von 22dB.
Der Signalpegel beträgt somit –10 dBm – (22 dB) = -32dBm.
9
Änderungen vorbehalten