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Funktionsprinzip
Der HM5014-2 ist ein Spektrumanalysator für den Frequenz-
bereich von 150 kHz bis 1050 MHz. Damit lassen sich Spektral-
komponenten elektrischer Signale im Frequenzbereich von 0,15
MHz bis 1050 MHz erfassen. Das zu erfassende Signal bzw. sei-
ne Anteile müssen sich periodisch wiederholen. Im Gegensatz
zu Oszilloskopen, mit denen im Yt-Betrieb Amplituden auf der
Zeitebene dargestellt werden, erfolgt mit dem Spektrum-Ana-
lysator die Darstellung der Amplituden auf der Frequenzebene
(Y/f). Dabei werden die einzelnen Spektralkomponenten sichtbar,
aus denen sich „ein Signal“ zusammensetzt. Im Gegensatz dazu
zeigt ein Oszilloskop das aus den einzelnen Spektralkomponen-
ten bestehende Signal als daraus resultierende Signalform.
Der Spektrum-Analysator arbeitet nach dem Prinzip des
Doppel-Superhet-Empfängers. Das zu messende Signal
(fin = 0,15 MHz - 1050 MHz) wird der 1. Mischstufe zugeführt
und mit dem Signal eines variablen Oszillators (fosz von ca.
1350,7 MHz - ca. 2400,7 MHz) gemischt. Dieser Oszillator wird
als 1st LO (Local Oscillator) bezeichnet. Die Differenz von
Eingangs- und Oszillator-Signal (fLO - fin = fZF) gelangt als
1. Zwischenfrequenz-Signal über ein auf 1350,7 MHz abge-
stimmtes Filter auf eine Verstärkerstufe. Dieser folgen eine
weitere Mischstufe, Oszillator, Verstärker und Bandfilter für
die 2. Zwischenfrequenz von 10,7 MHz. In der zweiten ZF-Stu-
fe wird das Signal wahlweise über ein Bandpassfilter mit ei-
ner Bandbreite von 1000 kHz, 120 kHz oder 9 kHz geführt und
gelangt auf einen AM-Demodulator. Das Signal (Video-Signal)
wird logarithmiert und gelangt direkt oder über einen Tiefpass
(Videofilter) auf einen Analog/Digital-Wandler. Die Signaldaten
werden in einem RAM gespeichert, wobei das Signal der nied-
rigsten Frequenz unter der niedrigsten Adresse des RAM ge-
speichert wird und die höchste Frequenz sinngemäß unter der
höchsten Adresse.
Die im Speicher befindlichen Signaldaten werden ständig aktua-
lisiert (mit neuen aktuellen Daten überschrieben) und mit einem
D/A-Wandler wieder als Analogsignal zur Verfügung gestellt. Mit
dem Analogsignal wird der Y-Verstärker angesteuert, dessen
Ausgang mit den Y-Ablenkplatten der Strahlröhre verbunden ist.
Mit zunehmender Signalamplitude wird der Elektronenstrahl in
Richtung oberer Rasterrand abgelenkt.
Die X-Ablenkung erfolgt mit einer sägezahnförmigen Spannung,
die von der Adressierung des RAM abgeleitet ist. Das Signal mit
der niedrigsten Frequenz wird am Anfang (links) und das Signal
mit der höchsten Frequenz am Ende (rechts) eines Strahlab-
lenkvorgangs auf der Strahlröhre angezeigt. Die gespeicher-
ten Signaldaten können nachverarbeitet und über die serielle
Schnittstelle zu einem PC übertragen werden.
Anmerkung: Bei Zero-Span Betrieb ändert sich die Messfre-
quenz nicht und die X-Ablenkung ist eine Funktion der Zeit.
Betriebshinweise
Vor der Inbetriebnahme des HM5014-2 ist unbedingt der Ab-
schnitt „Sicherheit“ zu lesen und die darin enthaltenen Hinweise
zu beachten. Für den Betrieb des Gerätes sind keine besonderen
Vorkenntnisse erforderlich. Die übersichtliche Gliederung der
Frontplatte und die Beschränkung auf die wesentlichen Funk-
tionen erlauben ein effizientes Arbeiten sofort nach der Inbe-
triebnahme. Dennoch sollten einige grundsätzliche Hinweise
für den störungsfreien Betrieb beachtet werden.
Die empfindlichste Baugruppe ist die Eingangsstufe des Spek-
trum-Analysators. Sie besteht aus dem Eingangs-Abschwächer,
einem Tiefpassfilter und der ersten Mischstufe.
Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen folgende Pegel
am Eingang (50 Ohm) nicht überschritten werden: +10dBm
(0,7Veff) Wechselspannung; ±25Volt Gleichspannung. Mit 40dB
Abschwächung sind maximal +20dBm zulässig. Diese Grenz-
werte dürfen nicht überschritten werden, da ansonsten mit der
Zerstörung der Eingangsbaugruppe zu rechnen ist!
Bei Messungen an einer Netznachbildung ist der Eingang des
Spektrumanalysators unbedingt durch einen Eingangspan-
nungsbegrenzer (HZ560) zu schützen. Andernfalls besteht die
Gefahr, dass der Eingangssignal-Abschwächer und/oder die
erste Mischstufe zerstört werden.
Bei der Untersuchung von unbekannten Signalen sollte zunächst
geprüft werden, ob unzulässig hohe Spannungen vorliegen.
Außerdem ist es empfehlenswert, die Messung mit maximaler
Abschwächung und dem maximal erfassbaren Frequenzbe-
reich (0,15MHz – 1050MHz) zu beginnen. Trotzdem ist zu be-
rücksichtigen, dass unzulässig hohe Signalamplituden auch
außerhalb des erfassten Frequenzbereichs vorliegen können,
die zwar nicht angezeigt werden können (z.B. 1200MHz), je-
doch zur Übersteuerung und in Extremfall zur Zerstörung des
1. Mischers führen können.
Der Frequenzbereich von 0 Hz bis 150 kHz ist für den Spek-
trum-Analysator nicht spezifiziert. In diesem Bereich angezeig-
te Spektralkomponenten sind bezüglich ihrer Amplitude nur
bedingt auswertbar.
Eine besonders hohe Einstellung der Intensität (INTENS) ist
nicht erforderlich, weil im Rauschen versteckte Signale dadurch
nicht deutlicher sichtbar gemacht werden können. Im Gegen-
teil, wegen des dabei größer werdenden Strahldurchmessers
werden solche Signale, auch bei optimaler Schärfeeinstellung
(FOCUS), schlechter erkennbar. Normalerweise sind auf Grund
des Darstellungsprinzips beim Spektrum-Analysator alle
Signale schon bei relativ geringer Intensitäts-einstellung gut
erkennbar. Außerdem wird damit eine einseitige Belastung der
Leuchtschicht im Bereich des Rauschens vermindert.
Auf Grund des Umsetzungsprinzips moderner Spektrum-
Analysatoren ist bei einer eingestellten Mittenfrequenz von
0MHz auch ohne anliegendes Signal eine Spektrallinie auf
dem Bildschirm sichtbar. Sie ist immer dann sichtbar, wenn
die Frequenz des 1st LO in den Bereich der 1. Zwischenfre-
quenz fällt. Diese Linie wird oft als als sogenannter „Ze-
ro-Peak“ bezeichnet. Sie wird durch den Trägerrest des
1. Mischers (Local-Oscillator-Durchgriff) verursacht. Der
Pegel dieser Spektrallinie ist von Gerät zu Gerät verschieden.
Eine Abweichung von der vollen Bildschirmhöhe stellt also keine
Fehlfunktion des Gerätes dar.
Funktionsprinzip
