Vortrag in Frankfurt/ O.

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1 Vortrag in Frankfurt/ O.
Spectrum-Analyzer Viadrina Vortrag in Frankfurt/ O. am von DF2YQ Manfred Schulze Dipl.-Ing., Dipl.-Wi.-Ing. 15/08/08 DF2YQ

2 Internationale Funkausstellung
Spectrum-Analyzer Internationale Funkausstellung Berlin 2008 HAM-Fest am DF2YQ Manfred Schulze Dipl.-Ing., Dipl.-Wi.-Ing. 15/08/08 DF2YQ

3 KW-Doppelsuper 10 kHz - 30 MHz
Dauer: ca. 50 min. Zielgruppe: Amateure Inhaltsverzeichnis KW-Doppelsuper kHz - 30 MHz Spectrum-Analyzer 100 kHz MHz (Analog-Technik) Tracking-Generator 100 kHz MHz Netzwerk Tester kHz MHz Fragen + Diskussionen 15/08/08 DF2YQ

4 Übersicht HF-Messgeräte
Messgerät Frequenzbereich Anzeige / Messung Oszilloscope DC …100 MHz Spannung über Zeit RF-Millivoltmeter 10 kHz - 2 GHz Breitband Spannungsmessung RF-Leistungsmessung 10 MHz - 20 GHz Breitband Leistungsmessung (Bolometer)‏ KW-Doppelsuper 10 kHz - 30 MHz Empfang auf einer Frequenz Spectrum-Analyzer 100 kHz … 20 GHz Leistung über Frequenz Netzwerk Tester …180 MHz Breitband Leistungsmessung Leistung über Frequenz 15/08/08 DF2YQ

5 1. KW-Doppelsuper * Blockschaltbild
Empfangsbereich 0, MHz 1. ZF 40 MHz 2. ZF 200 kHz AF 0,3 … 3 kHz CW Antenne Z in ~ 50 Ω TP BP SSB Fgr 32 MHz AM ~ ~ ~ AGC VCO / PLL 1. LO MHz 2. LO 40,2 MHz BFO 3. LO 201 kHz 1 2 3 Filterwahl nach Betriebsarten 150 Hz, 300 Hz, 2,4 kHz, 6 kHz Lautstärke Frequenzwahl manuell * TELEFUNKEN, R&S, Teletron RFT, Hagenuk, Siemens, Drake 15/08/08 DF2YQ

6 1. KW-Doppelsuper Empfänger wird auf eine Empfangfrequenz manuell abgestimmt. langsame Frequenzänderungen Selektivität in der letzten ZF ZF-Filter: Rechteck-Charakteristik große Dynamikunterschiede der Empfangspegel (1 uV …100 mV)‏ Regelung des Empfangspegels über 100 dB (AGC) 1. Mixer: Dioden-Quartett, FET-Schalter NF-Ausgabe. (Lineare Ausgabe)‏ 15/08/08 DF2YQ

7 2. Spectrum-Analyzer Blockschaltbild
log. ZF-Verstärker 0,1 … 1,5 GHz TP ~ YIG 1. LO MHz Bildschirm YIG: Yttrium-Iron garnet (Kugel) durch magnetische Feld gesteuerter Oszillator hohe Güte: ~ 10000 automatische Frequenzabstimmung sehr großer Frequenzbereich, mehrere GHz 15/08/08 DF2YQ

8 2. Spectrum-Analyzer + = Eingangs- signal LO resultierendes Signal
LO müssen besonders rauscharm sein ! hoher Schaltungsaufwand im Spectrum-Analyser, Spannungsversorgung, Nebenwellenarm, … sehr gute Schirmung, da mehre Oszillatoren und Mischer vorhanden sind. 15/08/08 DF2YQ

9 2. Spectrum-Analyzer * Blockschaltbild
Frequenzbereich 0, MHz 1. ZF 2050 MHz 2. ZF 301 MHz 3. ZF 21 MHz log. ZF-Verstärker lin. ZF-Verstärker 10 dB/ Div. Z in 50 Ω TP BP BP TP Fgr 1,6 GHz ~ ~ ~ Abschwächer dB 10 dB Schritte YIG 1. LO MHz 2. LO 1750 MHz 3. LO 280 MHz ZF-Filter div. Bandbreiten: 1 kHz - 3 MHz Bildschirm Nachleuchtröhre Digital-Speicher 1 2 3 4 5 Pegel START-STOP- Frequenz Sweep-time autom. Abstimmvorgang Selektivität VIDEO-Filter * ähnlich hp5885 15/08/08 DF2YQ

10 2. Spectrum-Analyzer auf ein Frequenzbereich abgestimmt START, STOP
schnelle + langsame autom. Frequenzänderung (Sweep-time)‏ Selektivität in der letzten ZF ZF-Filter: Glocken-Charakteristik große Dynamikunterschiede der Empfangspegel Z in: 50 Ω (75 Ω)‏ 1. Mixer: Eine Diode ! log.-Verstärker (80 …100 dB)‏ optische Ausgabe (Bildschirm) Amplitude über Frequenz (Frequenzbereich) Abschwächer nutzen, um Übersteuerung des 1. Mixer zu verhindern Sweep-Vorgang an Bandbreite des ZF-Filters anpassen. Einschwingzeit für unterschiedliche Filterbandbreiten beachten! 15/08/08 DF2YQ

11 2. Spectrum-Analyzer (SA)‏
Oberwellenmessung eines 10 Watt-2 m-Senders Amplitude in dB - 60 dB Grundwelle dB Oberwelle dBc * Oberwelle dBc * Tx AT SA 60 dB 150 MHz Vertikal: 10 dB / Div. 300 MHz F: 150 MHz Tx: FM-Sender P: 10 W, + 40 dBm 450 MHz 0 dB Rauschen Frequenz Horizontal: 50 MHz / Div. START-Frequenz: 100 MHz Δ F: 500 MHz STOP-Frequenz: 600 MHz * c: bezogen auf Carrier 15/08/08 DF2YQ

12 2. Spectrum-Analyzer Oberwellenmessung eines 10 Watt-2 m-Senders
Übersteuerung ! zu hoher Eingangspegel führt zur Intermodulation - 30 dB 150 MHz Tx AT SA 300 MHz 450 MHz 60 dB Vertikal: 10 dB / Div. F: 150 MHz Tx: FM-Sender P: 10 W, + 40 dBm Eingangssignal am SA: 40 dBm – 30 dB = + 10 dBm Abhilfe: Abschwächung erhöhen! 0 dB Phantom-Signale Horizontal: 50 MHz / Div. 15/08/08 DF2YQ

13 2. Spectrum-Analyzer Oberwellenmessung eines 100 Watt-KW-Senders
- 60 dB Tx AT SA 60 dB 30 MHz F: 30 MHz P: 100 W, + 50 dBm Vertikal: 10 dB / Div. 60 MHz 90 MHz 0 dB Horizontal: 10 MHz / Div. ZF-Bandbreite: 1 MHz Eingangssignal am SA: + 50 dBm - 60 dBm = - 10 dBm (Grundwelle) 15/08/08 DF2YQ

14 2. Spectrum-Analyzer Oberwellenmessung eines 100 Watt-KW-Senders
- 60 dB Tx AT SA 60 dB 30 MHz F: 30 MHz FGr : 32 MHz a : dB P: 100 W, + 50 dBm Vertikal: 10 dB / Div. 60 MHz 90 MHz 0 dB Horizontal: 10 MHz / Div. 15/08/08 DF2YQ

15 2. Spectrum-Analyzer Oberwellenmessung eines 100 Watt-KW-Senders
mit einem Hochpass Filter (HP)‏ - 30 dB Tx AT HP SA 60 dB 60 MHz F: 30 MHz HP: Hochpass Filter FGr: 32 MHz a : dB P: 100 W, + 50 dBm 90 MHz Vertikal: 10 dB / Div. 120 MHz 30 MHz 0 dB Horizontal: 10 MHz / Div. Eingangssignal am SA: + 50 dBm - 30 dB - 58 dB = - 38 dBm (Grundwelle) Dynamik des Messsystems wird durch HP erhöht ! 15/08/08 DF2YQ

16 2. Spectrum-Analyzer AM-Modulationsspektrum eines KW-Senders - 60 dB
Tx AT SA 60 dB 14,000 MHz AF Vertikal: 10 dB / Div. 13,998 MHz 14,002 MHz F: 14,000 MHz AM-Modulation F Mod.: 2 kHz m: 100 % P: 100 W, + 50 dBm 0 dB Horizontal: 1 kHz / Div. Ablenkzeit: 1 sec ZF-Bandbreite: 1 kHz 15/08/08 DF2YQ

17 2. Spectrum-Analyzer Amplitudenmessung eines KW-Senders
Achtung: Fehler durch zu schnelle Ablenkung (Sweep-Time) Amplitudenfehler + Kurvenformfehler ! - 60 dB Tx AT SA 14 MHz 60 dB Vertikal: 10 dB / Div. F: 14 MHz P: 100 W, + 50 dBm Ablenkzeit/ Sweep-time: 1,0 sec 0,1 sec 0,05 sec 0 dB Horizontal: kHz / Div. ZF-Bandbreite: 1 kHz Abhilfe: Filterbandbreite erhöhen, Sweep-time verringern. 15/08/08 DF2YQ

18 2. Spectrum-Analyzer Amplitudenmessung eines KW-Senders
Achtung: Fehler durch zu schnelle Ablenkung (Sweep-Time) a) Amplitudenfehler b) Kurvenformfehler ! Die Einschwingzeit ist von der Filterbandbreite abhängig! Langsame Sweep-time wählen! Nachteil: Flimmernde Bilder. Abhilfe: digitale Bildspeicherung. Filter-Charakteristik: Glockenform ist günstiger als Rechteck!. 15/08/08 DF2YQ

19 3. Tracking-Generator Blockschaltbild
Eingangssignale 0, MHz Spectrum-Analyzer TP BP BP TP Fgr 1,6 GHz ~ ~ ~ D.U.T. Sweep LO MHz 2. LO 1750 MHz 3. LO 280 MHz ZF-Filter VIDEO- Filter log. lin. Bild- schirm Tracking-Generator TP Fgr 1,6 GHz ~ Generator Signal: 0, MHz LO 2050 MHz Z out = 50 Ω D.U.T. Device under test 15/08/08 DF2YQ

20 Messung eines Tiefpass Filters (TP)‏
3. Tracking-Generator Messung eines Tiefpass Filters (TP)‏ Frequenzgang - 50 dB TG AT TP SA 0 dB FGr: 32 MHz a : dB TG: Tracking-Generator Vertikal: 10 dB / Div. - 50 dB - 60 dB Horizontal: 50 MHz / Div. 15/08/08 DF2YQ

21 Messung eines Hochpass Filters (HP)‏
3. Tracking-Generator Messung eines Hochpass Filters (HP)‏ Frequenzgang - 50 dB TG AT HP SA 0 dB FGr: 32 MHz a : dB TG: Tracking-Generator AT: Attentuator Vertikal: 10 dB / Div. - 50 dB - 60 dB Horizontal: 50 MHz / Div. 15/08/08 DF2YQ

22 4. Netzwerk Tester (NWT) Blockschaltbild
~ D.U.T. PC PC Daten A/D Wandler Drucker log. Bedienung B Digitaler Oszillator wird vom PC gesteuert. Z out = 50 Ω, …180 MHz Log.-Detector-Verstärker misst breitbandig die RF. Z in = 50 Ω, (90 dB)‏ Das detektiertes Signal wird vom PC dargestellt und gespeichert. Eingeschränkte Mess-Dynamik wegen der endlicher Oberwellenunterdrückung. 15/08/08 DF2YQ

23 4. Netzwerk Tester (NWT)‏
Messung eines Hochpass Filters Frequenzgang NWT ~ HP PC PC 0 dB 1 2 log. Vertikal: 10 dB / Div. 1 2 FGr: 32 MHz a : dB Sweep: MHz 1. Oberwelle - 30 dBc durch Oberwelle scheinbarer Frequenzgang - 60 dB realer Frequenzgang Horizontal: 10 MHz / Div. Achtung: Fehler durch zu geringer Oberwellenunterdrückung des Oscillators Oberwelle wird durch HP noch unterdrückt Oberwelle wird gemessen 1 2 15/08/08 DF2YQ

24 5. Fragen + Diskussion Spectrum-Analyser arbeitet ähnlich Superhet-Empfänger Breitbandmessungen: Oberwellen Schmalbandmessungen: Modulation Spektrum mit Tracking Generator: Frequenzgang- Darstellung Kontakt: ? 15/08/08 DF2YQ

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
Spectrum-Analyzer Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! 15/08/08 DF2YQ