Messtechnik-Grundlagen So funktioniert die Spektrumanalyse, Teil 2

Wir zeigen, wie ein Spektrumanalysator funktioniert. Dazu gehen wir auf die Display-Einteilung ein und erklären den Hochfrequenzabschwächer sowie das Tiefpassfilter.

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Im ersten Teil hatten wir die Grundlagen der Spektrumanalyse beschrieben. Jetzt gehen wir auf die Funktion eines Spektrumanalysators ein und erklären die einzelnen Blöcke des Blockschaltbilds (Bild 1) eines Superheterodyn-Spektrumanalysators. Es sei angemerkt, dass durch moderne ICs, Software und digitale Technik wesentlich mehr ergänzende Messungen möglich sind.

Der Begriff Super steht für Superaudio, also Frequenzen oberhalb des Audiobereiches und der Begriff Heterodyne steht für das Mischen, in dem das Eingangssignal nach den beiden Stufen HF-Eingangsabschwächer und dem Preselektor zusammen mit dem Ausgangssignal des Lokaloszillators (LO) gemischt wird. Werden beide Frequenzen miteinander multipliziert, also das Produkt von zwei trigonometrischen Funktionen (Formel 1) gebildet, entsteht ein Mischprodukt (Formel 2) mit einer Frequenz.

Die Harmonischen Mischprodukte

Nachdem ein Mischer kein lineares Bauelement ist, werden nicht nur die beiden gewollten Frequenzen f_u und f_o am Ausgang sichtbar, sondern auch ihre Harmonische und die Harmonische der Grundwellen. Fällt eines der Harmonischen Mischprodukte in das Zwischenfrequenzband, kann es vom ZF-Filter nicht mehr ausgefiltert werden. Dazu wird es zusammen mit dem Nutzsignal im weiteren Signalpfad verarbeitet, mit einem logarithmischen Verstärker bewertet, im Hüllkurvengleichrichter gleichgerichtet und dem nachfolgenden Video-Tiefpassfilter gefiltert, um dann letztlich im dargestellten Messergebnis als Fehlerkomponente mit zur Anzeige gebracht zu werden.

Im dritten Teil der Serie zeigen wir dann, wie der Spektrumanalysator abgestimmt wird. Dazu muss zu jedem Eingangsfrequenzbereich auch eine passende Frequenz des Lokaloszillators (LO) gemischt werden. Der Rampengenerator erzeugt den horizontalen, frequenzsynchronen Ablauf der Frequenzdarstellung mit der synchronen Veränderung des LO. Das Blockschaltbild des Spektrumanalysators ähnelt sehr stakt einem AM-Superheterodyne Überlagerungsempfänger mit dem Unterschied, dass dieser statt einem Display einen Lautsprecher besitzt.

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