Erste Messungen; Funktionsprinzip Des Hm5530 - Hameg Instruments HM5530 Manuel

Aufgrund des Umsetzungsprinzips moderner Spektrum-Analysatoren
ist bei einer eingestellten Mittenfrequenz von 0 MHz auch ohne anlie-
gendes Signal eine Spektrallinie auf dem Bildschirm sichtbar. Sie ist
immer dann sichtbar, wenn die Frequenz des 1st LO in den Bereich
der 1. Zwischenfrequenz fällt. Diese Linie wird oft als sogenannter
„Zero-Peak" bezeichnet. Sie wird durch den Trägerrest des 1. Mischers
(Local-Oscillator-Durchgriff) verursacht. Der Pegel dieser Spektrallinie
ist von Gerät zu Gerät verschieden. Eine Abweichung von der vollen
Bildschirmhöhe stellt also keine Fehlfunktion des Gerätes dar.

Erste Messungen

Einstellungen: Bevor ein unbekanntes Signal an den Messeingang an-
gelegt wird, sollte geprüft und sichergestellt werden, dass das Signal
keinen Gleichspannungsanteil von
Amplitude +10 dBm ist.
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ATTN. (Eingangsdämpfung): Damit das Eingangsteil nicht überlastet
wird, sollte der Abschwächer vor dem Anlegen des Signals auf 50 dB
geschaltet sein. (AT 50 dB)
Frequenzeinstellung: CENTER (CF) auf 500 MHz einstellen und einen
SPAN (SF) von 1000 MHz wählen.
Vertikalskalierung: Die vertikale Skalierung sollte 10 dB/div. betragen,
damit der größte Anzeigebereich 80 dB vorliegt. (10 dB/div.)
RBW (Aufl ösungsbandbreite): Es sollten zu Anfang einer Messung das
1 MHz-Filter (RB 1 MHz) eingeschaltet und das Videofi lter ausgeschaltet
(VB 50 kHz) sein.
Ist kein Signal und ist nur die Frequenzbasislinie (Rauschband) sichtbar,
kann nun die Eingangsdämpfung schrittweise verringert werden, 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 hoher Amplitude!
Die Einstellung des Abschwächers muss sich nach dem größ-
ten am Messeingang (INPUT) anliegenden Signal richten, also
nicht nach ZERO PEAK. Die optimale Aussteuerung des Gerätes
ist dann gegeben, wenn das größte Signal (Frequenzbereich
100 kHz bis 3000 MHz) bis an die oberste Rasterlinie (Referenzlinie)
heranreicht, diese jedoch nicht überschreitet. Im Falle einer Überschrei-
tung muss zusätzliche Eingangsdämpfung eingeschaltet werden bzw.
ist ein externes Dämpfungsglied geeigneter Dämpfung und Leistung
zu verwenden.
Messungen im Full Span (SF 3000 MHz) sind in aller Regel nur als
Übersichtsmessungen sinnvoll. Eine genaue Analyse ist nur mit
verringertem SPAN möglich. Hierzu muss zuvor das interessierende
Signal durch eine Veränderung der Mittenfrequenz (CENTER) in die
Bildschirmmitte gebracht werden, danach kann der SPAN reduziert
werden. Anschließend kann die Aufl ösungsbandbreite (RBW) verringert
und gegebenenfalls das Videofi lter eingeschaltet werden. Der Warn-
hinweis „uncal" darf nicht im Anzeigefenster (SW ... ) erscheinen, da
sonst Amplitudenmessfehler zu befürchten sind.
Messwerte ablesen: Um die Messwerte zahlenmäßig zu erfassen, be-
steht der einfachste Weg in der Benutzung der Marker. Hierzu wird die
Taste MARKER kurz gedrückt, der 1. Marker (Kreuz) mit dem Drehknopf
auf die interessierende Signalspitze gesetzt und die für Frequenz und
Pegel angezeigten Markerwerte (MF, ML) abgelesen. Bei der Anzeige
des Pegelwertes werden der Referenzpegel (REF.-LEVEL) und die
Eingangsabschwächung (ATT) automatisch berücksichtigt. Mit einem
2. Marker können Differenzfrequenz und Differenzpegel zum 1. Marker
bestimmt werden, siehe hierzu die ausführliche Beschreibung.
Sollen Messwerte ohne Benutzung der Marker erfasst werden, so ist
zu beachten, dass alles vom Bezugswert im Readout (RL ... dBm), dies
B e t r i e b s h i n w e i s e u n d H i n w e i s e f ü r e r s t e M e s s u n g e n
±25 V aufweist und die maximale
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ist der obere Rasterrand, her zu rechnen ist! Dies ist ungewohnt, weil
es beim Oszilloskop anders ist. Die Skalierung kann 10 oder 5 dB/div
betragen. Bei 10 dB/div umfasst der Bildschirm also einen Dynamik-
bereich von 80 dB, die untere Rasterlinie entspricht – 80 dBm, falls
der Bezugswert (RL 0 dBm) beträgt.

Funktionsprinzip des HM5530

Der HM5530 ist ein Spektrumanalysator für den Frequenzbereich von
100 kHz bis 3000 MHz. Damit lassen sich Spektralkomponenten elek-
trischer Signale im diesem Frequenzbereich erfassen und von –110 bis
+20 dBm quantifi zieren.
Das zu analysierende Signal gelangt über den in 10 dB-Schrit-
ten von 0 bis 50 dB schaltbaren Eingangsabschwächer auf ein
Eingangsfilter (Vorselektion). Dieses Filter erfüllt mehrere
Aufgaben: Es verhindert in gewissem Maße den Mehrfachempfang eines
Signals, den Direktempfang der Zwischenfrequenz (ZF-Durchschlag)
und unterdrückt die Rückwirkung des Oszillators auf den Eingang. Der
Eingangsmischer ist zusammen mit dem durchstimmbaren Oszillator
(1. LO) für die Umsetzung der Eingangssignale zuständig. Er bestimmt
die frequenzabhängige Amplitudencharakteristik und die dynamischen
Eigenschaften des Gerätes.
Der Analysator arbeitet nach dem Prinzip des Dreifach - Superhet
- Empfängers, er ist ein elektronisch abgestimmter Schmalbandemp-
fänger: Die Frequenzabstimmung erfolgt durch einen im Bereich 3537,3
bis 6537,3 abstimmbaren Umsetzoszillator (1. LO: ,,Local Oscillator"),
dessen Signal der ersten Mischstufe (Eingangsmischer) zugeführt wird.
Das gesamte am Analysatoreingang vorhandene Frequenzspektrum
(Eingangsspektrum) gelangt ebenfalls auf die 1. Mischstufe. Am Aus-
gang der ersten Mischstufe kommen folgende Signale vor:
1. Signal (f ) des 1. Umsetzoszillators (1. LO), dessen Frequenz immer
LO
um 3537,3 MHz über der gewünschten Eingangsfrequenz liegen
muss. Die Frequenz des 1. LO beträgt für 0 kHz somit 3537,3 MHz
(0 kHz + 3537,3 MHz). Bei 100 kHz muss sie 3537,4 MHz (100 kHz
+ 3537,3 MHz) betragen und bei 1000 MHz sind es 4537,3 MHz
(1000 MHz + 3537,3 MHz). Der Durchstimmbereich des 1. LO ist somit
3537,3 bis 6537,3 MHz.
2. Eingangsspektrum (f ), so wie es am Analysatoreingang vorliegt und
inp
über den Eingangsabschwächer auf den Eingangsmischer gelangt
(spezifi zierter Messbereich: 100 kHz bis 3000 MHz).
3. Mischproduktsumme von 1. LO (f
spektrums (f ). Bei einer zu messenden Frequenz von 100 kHz
inp
beträgt die Frequenz des 1. LO 3537,4 MHz; die Summe beträgt dann
3537,5 MHz. Für 1000 MHz muss die Frequenz des 1. LO 4537,3 MHz
betragen und die Summe ist 5537, 3 MHz.
4. Mischproduktdifferenz von 1. LO (f
gangsspektrums (f inp). Bei 100 kHz beträgt die Frequenz des 1.
LO 3537,4 MHz, was eine Differenz von 3537,3 MHz (3537,4 MHz
– 100 kHz) ergibt. Im Falle 1000 MHz (4537,3 MHz – 1000 MHz) ist
die Differenz erneut 3537,3 MHz.
Nach der 1. Mischstufe gelangen die zuvor beschriebenen Signale auf
ein Bandpassfi lter (ZF-Filter). Die Mittenfrequenz dieses1. ZF-Filters
beträgt 3537,3 MHz. Damit können nur die Mischproduktdifferenz
(3537,3 MHz) und das Signal des 1. LO (bei Abstimmung auf 0 kHz: =
3537,3 MHz ) zum Ausgang des Bandpassfi lters gelangen, von wo aus
die weitere Signalverarbeitung erfolgt.
) und des gesamten Eingangs-
LO
) und des gesamten Ein-
LO
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