Welchen Einfluss die Auflösebandbreite eines Spektrumanalysators hat

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Die Wobbelzeit bei analogen Zwischenfrequenzfiltern

Wenn die Auflösung das einzige Kriterium wäre, könnte man in die Spektrumanalysatoren die schmalsten Zwischenfrequenzfilter einbauen. Jedoch spricht die Messzeit dagegen. Die Wobbelzeit ist definiert als die Zeit, die vergeht, den Spanbereich, also von der Startfrequenz bis zur Stoppfrequenz, zu durchlaufen. Die Auflösung beeinflusst die Wobbelzeit und damit die Messzeit.

Andererseits möchte man die Messzeit so kurz wie möglich halten. Die Frequenzauflösung wird durch die Zwischenfrequenzfilter bestimmt. Diese sind wiederum bandlimitierte Module, die für das Laden und Umladen der Impedanzen definierte Zeiten benötigen. Wird zu schnell gewobbelt, ergeben sich Amplituden- und Frequenzfehler (Bild 7). Die Zeit, die ein Mischsignal im Tiefpassfilter verweilt, ist direkt proportional zur Bandbreite und invers-proportional zur Wobbelzeit.

Damit ergibt sich:

mit: RBW = Auflösebandbreite und ST = Wobbelzeit (Sweep Time)

Andererseits ist die Anstiegszeit eines Filters invers-proportional, womit sich mit einer eingeführten Konstanten K ergibt:

Setzt man die beiden Formeln gleich und löst nach ST auf, dann ergibt sich:

Für die synchron-gewobbelten Gaußschen Filter hat die Konstante K einen Wert von 2 bis 3. Die Aussage dieser Formel ist (Gleichung 5): Eine Änderung der Auflösebandbreite bedeutet eine erhebliche Änderung der Wobbelzeit.

Die Spektrumanalysatoren der X-Serie von Keysight bieten eine 10%-ige Stufenfolge in der Auswahl der Auflösebandbreite, um einen besseren Kompromiss zwischen Span, Auflösung und Wobbelzeit zu erreichen. Anmerkung: Für gewöhnlich werden die Wobbelzeit zu Span und Auflösebandbreite automatisch vom Spektrumanalysator so gesetzt, dass die Frequenzachse kalibriert ist. Sollte es dennoch nötig werden, dass die Wobbelzeit manuell eingestellt werden muss, so wird in der Anzeige ein Hinweis sichtbar, dass die Anzeige nicht kalibriert ist.

Die Wobbelzeit bei digitalen Zwischenfrequenzfiltern

Die digitalen Zwischenfrequenzfilter, die in den Spektrumanalysatoren von Keysight eingesetzt wird, haben einen anderen Einfluss auf die Wobbelzeit als die analogen Filter. Wird kein weiteres Datenprozessing genutzt, so ist die Bearbeitung auf digitaler Basis um den Faktor zwei bis vier schneller. Bei den Signalanalysatoren der X-Serie ist für Auflösebandbreiten von 3 kHz bis 100 kHz ein Kontrollmechanismus so integriert, dass die Wobbelung langsamer vor sich geht, um den Effekt nach Bild 7 zu vermeiden. EIne Messung kann im ms-Bereich erfolgen.

Für noch engere Bandbreiten wird bei den Analysatoren der X-Serie die Fast Fourier Transformation genutzt, um deutlich kürzere Messzeiten zu erhalten. (siehe Gleichung 5). Durch die blockweise Verarbeitung der Messdaten wird eine Zeitersparnis erreicht. Ein Beispiel: Wird ein Frequenzblock von 1 kHz verwendet, ist eine Auflösebandbreite von 10 Hz möglich. Simultan werden diese 100 Datenblöcke zu je 1 kHz aneinander gereiht und ergeben damit den Span von 100 kHz. Erwartet wird eine Messzeitreduktion um den Faktor 100, was in der Praxis nicht ganz realisierbar ist.

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