Was bei der HF-Leistungsmessung eines Funksystems zu beachten ist

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Detektion und Filterung bei Spitzenleistungsmessungen

Das Blockschaltbild eines Leistungssensors und -messgeräts zum Messen der Spitzenleistung ist ähnlich dem eines Leistungsmessgeräts für Durchschnittsleistung (Bild 4). Spitzenleistungssensor bzw. -messgerät weisen im A/D-Wandler eine höhere Bandbreite und eine höhere Abtastrate auf, damit sie die schnellen Flanken in gepulsten und komplex modulierten Signalen erfassen können. In der Praxis verfügt ein typischer Spitzenleistungssensor über zwei Messpfade, die jeweils für die Messung von Durchschnitts- und Spitzenleistung optimiert sind.

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Im Messpfad für die Spitzenleistung detektiert der Sensor den Messwert in zwei Stufen: Die erste Stufe der Detektion erfolgt am Eingang, wo eine Diode das Eingangssignal gleichrichtet. Ein Diodendetektor ist üblicherweise breitbandig, somit ist die sich schnell ändernde Hüllkurve des gepulsten Signals im gleichgerichteten Signal erhalten.

Nach der Gleichrichtung wird das Signal verstärkt und gefiltert. Die Filterbandbreite ist normalerweise einstellbar, bei Sensoren der Familien P und X von Keysight beträgt sie bis zu 30 MHz. Diese Bandbreite muss größer sein als die Bandbreite des Messsignals.

Die zweite Stufe der Detektion erfolgt nach der Filterung, nachdem ein A/D-Wandler das Signal mit bis zu 1 GS/s digitalisiert. Eine hohe Abtastrate ist notwendig, um die Form des Signals zu erfassen, aus der Spitzenleistung, Pulsbreite, Periode, Anstiegs- und Abfallzeit gemessen oder abgeleitet werden.

Spitzenleistungssensoren kann man an Leistungsmessgeräte, Spektrumanalysatoren und bei Vor-Ort-Messungen auch an Laptops anschließen. Als nächstes zeigen wir, wie ein Spitzenleistungssensor, der an einen mobilen Spektrum-Analysator angeschlossen ist, dazu einsetzen kann, das Profil eines gepulsten Signals in der Zeitebene zu messen.

Messungen mit einem Spitzenleistungssensor

Das Eingangssignal ist ein pulsmoduliertes 40-GHz-Signal mit einer Pulsbreite von 1 µs und einem Tastverhältnis von 10 Prozent. Erfasst wurde das Signal mit dem Handheld-Spektrum-Analysator Keysight N9344C. Angeschlossen war ein USB-Spitzen- und-Durchschnittsleistungssensor des Typs U2020 aus der Familie X. Bei diesem Messaufbau muss nur der Leistungssensor die vollen 40 GHz verarbeiten können, der Spektrum-Analysator dient zur Steuerung und zur Anzeige der Messergebnisse.

Mit diesem Typ Spitzenleistungssensor kann ein Analysator oder ein Leistungsmessgerät Spitzenleistung und Durchschnittsleistung messen sowie Signalparameter wie Anstiegs- und Abfallzeiten. Mit Hilfe von Markern auf der Messkurve können spezielle Timing-Beziehungen und Amplituden im erfassten Signal anzeigen. Die Spitzenleistungsmessgeräte von Keysight weisen Bandbreiten größer 30 MHz auf, damit können sie Flankenzeiten bis 13 ns messen.

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* Giovanni D'Amore ist bei Keysight Technologies für das Brand-Marketing verantwortlich.

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