HF-Signale und den unteren Mikrowellenfrequenzbereich messen

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Wie sich Frequenzgänge messen lassen

Der Frequenzgang eines Stromkreises oder Geräts kann mit zwei Digitizer-Kanälen und einer Breitbandsignalquelle abgeschätzt werden. Es gibt drei Arten von Signalen, die eine gleichmäßige Amplitude bei verschiedenen Frequenzen aufweisen. Gleitsinus, Impuls und White Noise (weißes Rauschen) reagieren bei verschiedenen Frequenzen gleichmäßig auf Strahlung bestimmter Wellenlängen.

Der Gleitsinus bietet den größten Dynamikbereich. Die Impulsfunktion ist in der Regel am einfachsten einzurichten und zu verwenden. White Noise weist aufgrund seines hohen Spitze-zu-effektiver-Amplitude-Verhältnisses den kleinsten Dynamikbereich auf. In Bild 5 ist das Beispiel einer Messung des Frequenzgangs eines 36-MHz-Tiefpassfilters zu sehen. Die verwendete Signalquelle ist eine Impulsfunktion eines Arbitrary Waveform-Generators (AWG) mit einer Bandbreite von 125 MHz.

Die Impulsfunktion ist im Diagramm oben links dargestellt, darunter ist die FFT dieses Eingangssignals zu sehen. Die spektrale Form begründet sich mit dem Ausgangsverhalten des AWG sowie mit der begrenzten Übergangszeit der Impulsfunktion. Zu beachten ist, dass das Spektrum bis 50 MHz relativ gleichförmig ausgeprägt ist, was bei diesem Beispiel ausreichend ist. Die Wellenform im Diagramm oben rechts ist der Ausgang des Filters. Seine FFT ist im Diagramm unten rechts dargestellt. Hier kann man die Filterkennlinie sehen. Positionsmarken können dazu verwendet werden, den -3-dB-Punkt abzuschätzen und die Bandbreite zu messen.

Die Datenaufzeichnung der Messkarten über mehrere Kanäle erfolgt vollständig synchron. Das Konzept kann auf mehrere, durch Star-Hub-Option miteinander verbundene Digitizer erweitert werden. Das zusätzliche Modul bietet eine phasenstabile Synchronisierung von bis zu acht Karten desselben Typs innerhalb eines Systems. So lässt sich beispielsweise durch den Anschluss von acht Digitizern der Serie M4i an einen Star-Hub ein System mit bis zu 32 vollständig synchronisierten Kanälen erstellen.

Der Star-Hub sorgt für die Verteilung der Trigger- und Taktsignale zwischen sämtlichen Karten. Dadurch werden alle angeschlossenen Karten mit demselben Takt und demselben Trigger betrieben und zwar ohne jegliche Phasenverzögerung zwischen den Kanälen. Sämtliche Triggerquellen lassen sich mit einem logischen ODER verknüpfen, sodass zudem sämtliche Kanäle aller Karten eine Triggerquelle sein können.

Dank der Möglichkeit, mehrere Kanäle zu nutzen, lassen sich Digitizer simultan bei mehreren Kommunikationskanälen einsetzen oder zur Anordnung mehrerer Messkanäle für Antennen- und Ausbreitungsstudien nutzen. Modulare Digitizer bieten umfangreiche Messmöglichkeiten in HF-Anwendungen mit Bandbreiten von bis zu 1,5 GHz.

* Oliver Rovini ist Technical Director bei Spectrum Systementwicklung in Großhansdorf bei Hamburg.

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