HF-Signale und den unteren Mikrowellenfrequenzbereich messen

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Grundlegende Betrachtung bei einer Leistungsmessung

Betrachten wir einige grundlegende Leistungsmessungen. Das Quadrat des aufgezeichneten Signals wird erneut verwendet, um die Momentanleistung der Wellenform zu berechnen. Die quadrierte Spannung wird skaliert und durch den Widerstand von 50 Ohm dividiert, wodurch eine in Watt kalibrierte Anzeige entsteht. Parameter, die auf diese Wellenform angewendet werden, lassen sich zur Berechnung der durchschnittlichen Leistung des Signals verwenden.

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Die aufgezeichnete Sinuskurve ist im linken Diagramm im Bild 4 zu sehen. Bei den Parametern auf der linken Seite sind die Spitze-zu-Spitze- und die effektiven (RMS-) Amplituden des Sinussignals aufgeführt. Das Eingangssignal wird quadriert, indem erneut die Multiplikationsfunktion der Berechnung angewendet wird. Die Amplitude der resultierenden Wellenform wird dann durch Änderung der Signaleinstellungen skaliert. So kann der Benutzer die Anzeige mit benutzerdefinierten Einheiten skalieren. Die Daten werden skaliert, indem die Werte der quadrierten Wellenform auf der Y-Achse durch den Widerstand von 50 Ohm dividiert werden.

Die Messung der Wellenform

Auf der Y-Achse sind die Werte in Milliwatt aufgetragen. Angezeigt wird die Momentanleistung der Quelle. Es wurden zwei Parameter auf die Messung der Wellenform angewendet. Der erste ist der Maximalwert. Hier wird die gemessene Spitzenleistung aufgezeichnet. Der zweite ist der Durchschnittswert der Leistungswellenform. Das ist die durchschnittliche oder mittlere Leistung. Die Genauigkeit der Messungen hängt vor allem von der Ebenheit des Frequenzgangs des Digitizers ab.

Die meisten Breitband-Digitizer versuchen, die Ebenheit des Frequenzgangs innerhalb von 0,5 dB zu halten. Das entspricht einer Spannungsunsicherheit von 5% beim Maximalwert. Sind größere Genauigkeiten notwendig, lässt sich das korrigieren.

Der Hochfrequenzbereich bietet zahlreiche Möglichkeiten für die Mehrkanalanalyse. Dazu gehört die Analyse der quadraturmodulierten Signale. Die In-Phase- (I) und Quadratur (Q)-Anteile des Basisbands werden kombiniert, um eine HF-Trägerfrequenz zu modulieren. Das kann eine einfache Phasenmodulation oder eine Kombination aus Phasen- und Amplitudenmodulation sein.

Bild 4 zeigt die Aufzeichnung der I- und Q-Anteile eines quadraturamplitudenmodulierten Signals mit 16 Zuständen (16-QAM). Das Modulationsverfahren kombiniert zwei serielle Datenströme miteinander, um vier Datenzustände mit jedem der 16 übertragenen Symbolzustände zu übertragen. In den beiden Diagrammen auf der rechten Seite sind die I- und Q-Anteile dargestellt. Werden die Anteile in einem X-Y-Diagramm als Cross-Plot aufgetragen, kann man die 16 Amplituden-/Phasenzustände erkennen, die das Komplement dieser Signalcodierung sind. Es gibt 12 unterschiedliche Phasenzustände und vier zusätzliche Zustände, die dieselben Phasen bei 45, 135, 225 und 315° verwenden, jedoch eine geringere Amplitude aufweisen.

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