Hallo,
ich wurde gerne verschiedene Messungen mit einem Spektrum Analyzer
durchfuehren, habe waehrend meines Studiums jedoch nie eine Einfuehrung
darin bekommen. Konkret wuerde ich gerne wissen wie der Messaufbau zu
den nachfolgend genannten Messungen aussehen muesste und was fuer
externe Teile (Kabel, Splitter, ...) man benoetigt.
- Leitungsgebundene Stoerungen einer Spannungsversorgung. Ich wuerde
gerne wissen auf welchen Frequenzen die Spannungsversorgung ungewollte
Stoerungen produziert.
- Abgestrahlte Stoerungen. Hier waere interessant zu sehen was in einem
bestimmten Frequenzband abgestrahlt wird. Kann man einfach eine passende
Antenne, z.B. 2.4GHz, ueber ein BNC Kabel an den Spektrum Analyzer
anschliessen ?
- Daempfungsverhalten von Steck- und Schraubverbindern ueber die
Frequenz
- Antennenoptimierung, z.B. Patch Antennen tunen
Mir wuerden auch Links auf entsprechende Uebersichten/Anleitungen
weiterhelfen. Allerdings sollte das moeglichst alles praktisch
beschrieben sein, z.B. welche Kabel man nimmt, wie man einen SA an eine
Schaltung anschliesst, etc.
Hoffe mir kann jemand weiterhelfen. Danke.
Hauptschul-Ing. schrieb:
> - Leitungsgebundene Stoerungen einer Spannungsversorgung. Ich wuerde> gerne wissen auf welchen Frequenzen die Spannungsversorgung ungewollte> Stoerungen produziert.
Das wichtigste, was du hier brauchst, ist ein "DC block". Die
meisten SAs mögen es gar nicht, wenn man ihren Eingang mit
Gleichspannung beaufschlagt.
Da deine Spannungsversorgung vermutlich eher im unteren Frequenz-
bereich und nicht in den Mikrowellenbereichen Leistung erzeugt,
sollte ein ganz normaler Kondensator das tun. Eine gewisse
Vorsicht sollte man sicher walten lassen, wenn die Spannungsver-
sorgung eingeschaltet wird, denn dann koppelt der Kondensator recht
viel Energie in den SA-Eingang ein. Dämpfungsglied erst einmal auf
Maximum schalten beim Einschalten.
> - Abgestrahlte Stoerungen. Hier waere interessant zu sehen was in einem> bestimmten Frequenzband abgestrahlt wird. Kann man einfach eine passende> Antenne, z.B. 2.4GHz, ueber ein BNC Kabel an den Spektrum Analyzer> anschliessen ?
Schmalbandige Antennen empfangen halt nur schmalbandig. Ich habe
mir für den Zweck ein paar Breitbandantennen zugelegt. Sind bei
mir sogenannte logarithmisch-periodische Dipolantennen, kurz LPDA.
Meine stammen von Kent Britain:
http://www.wa5vjb.com/
Mit drei Antennen lässt sich so der Empfangsbereich von 400 MHz bis
11 GHz abdecken.
> - Daempfungsverhalten von Steck- und Schraubverbindern ueber die> Frequenz>> - Antennenoptimierung, z.B. Patch Antennen tunen
Sind beides Aufgaben für einen network analyzer. Ein SA mit tracking
generator sollte sowas auch können, da habe ich aber selbst keine
Erfahrungen. Vielleicht findet sich ja jemand anders, der darüber
was erzählen kann.
Danke Joerg.
[Leitungsgebundene Stoerungen einer Spannungsversorgung]
Ich war der Annahme dass ein SA bereits einen Gleichstromfilter
integriert hat.
Muesste ich einen Block Kondensator verwenden wenn der SA einen
Eingangsspannungsbereich von 50V hat und die Spannungsversorgung nur 5V
produziert ?
[Abgestrahlte Stoerungen]
Die Fragestellung dahinter waere hauptsaechlich ob bestimmte IMS
Frequenzen belastet werden (2.4GHz, 5.8Ghz). In diesem Zusammenhang
frage ich mich noch ob es verschiedene Zuleitungskabelarten gibt. Oder
reicht Standard 50 Ohm BNC fuer alles ?
Hallo,
Jörg hat´s ja oben schon gesagt wie´s geht.
Anmerken möchte ich, dass Du ggf. noch ein Koppelnetzwerk brauchst und
um Deinen SA zu schützen ggf. auch noch einen Transientenlimiter denn
eine Rep. der 1. Mischerdiode kostet immer so gute 1000 Euro.
Weiterhin musst Du Dir überlegen welche Qualität die EMV-Messungen denn
haben sollen. Mit einem SA bekommst Du`"Precompilence" hin, für alles
andere musst Du einen kalibriereten Messempfänger haben.
Wenn Du Dich nicht recht aus kennst und es gleich gut werden soll
(muss), mein Tip: geh zu einem akkred. EMV-Testlabor / Testhaus. Die
regeln das - natürlich gegen lecker Bezahlung. Aber das ist ein anderes
Thema.
Viel Erfolg!
Hauptschul-Ing. schrieb:
> Muesste ich einen Block Kondensator verwenden wenn der SA einen> Eingangsspannungsbereich von 50V hat und die Spannungsversorgung nur 5V> produziert ?
Wenn er das wirklich als DC-Festigkeit hat, dann nicht. Ggf. postest
du hier nochmal Details deines SAs, damit andere Leute mit der
entsprechenden Erfahrung nochmal über die technischen Daten gucken
können. Wie Christian schon schrieb, die 1. Mischstufe eines SAs
ist recht teuer...
> [Abgestrahlte Stoerungen]>> Die Fragestellung dahinter waere hauptsaechlich ob bestimmte IMS> Frequenzen belastet werden (2.4GHz, 5.8Ghz).
Wichtiger noch sind die nicht-ISM-Frequenzen. ;-) Die ISM-Bänder
muss man ja als Nutzer per definitionem immer als gestört ansehen.
Spaß beiseite: es gibt entsprechende Grenzwerte für derartige
Abstrahlungen (die ich auch nicht parat habe), für das ganze
Spektrum, nicht nur die ISM-Bänder. Schwierig bei solchen Antennen-
messungen ist es, aus der Entfernung des Messobjekts zur Antenne
Rückschlüsse auf die tatsächlich abgestrahlte Leistung zu treffen,
denn du hast ja einerseits den Antennengewinn, andererseits eine
entfernungsabhängige Signaldämpfung. Kann man letztlich nur durch
Vergleich mit einem bekannten Strahler im gleichen Abstand machen.
> In diesem Zusammenhang> frage ich mich noch ob es verschiedene Zuleitungskabelarten gibt. Oder> reicht Standard 50 Ohm BNC fuer alles ?
BNC hat den Spitznamen "beinahe no contact". Taugt vielleicht noch
für unteres UHF, danach eher nicht mehr. Standard bei oberem UHF/
unterem SHF ist SMA. Bei SHF zählt dann auch schon jeder Zentimeter
Kabel, state of the art sind semi-rigid-Kabel, wie du sie an der
2...11-GHz-Antenne bei Kent Britain sehen kannst. Die schraubt man
am besten so, wie sie ist, an den Eingang des SA.
Bei allen Messungen handelt es sich im entwicklungsbegleitende Aktionen,
nicht um einen EMV Abnahmetest. Wenn der teure EMV Bericht auf dem Tisch
liegt ist es zu spaet sich um Kondensatoranordnungen und
Leiterbahnfuehrung Gedanken zu machen.
Mir ist auch klar dass fuer genaue Aussagen ein SA nicht ausreicht. Wie
schon angedeutet ist frequenzabhaengiger Antennengewinn, Reflektionen,
etc. in einer Bastelbude nicht beherrschbar (soviel Einsicht ist bei mir
schon vorhanden).
Ich würde Dir für deine Zwecke folgenden empfehlen:
http://aeroflex.com/ats/products/product/General_Purpose_Test/Spectrum_Analyzers/3250_Series_Analyzers~684.html
Hintergrund:
Für EMV-Messungen benötigst Du einen Preselector (Filterbank mit festen
bzw. durchstimmbaren Filtern), damit nicht das breitbandige Störspektrum
auf den Mischer kommt und im Mischer zur Erzeugung sog.
Spiegelfrequenzen führt.
Der Aeroflex 3250 bekommt in der aktuellen Version einen internen
Preselector für das A Band (9kHz - 150kHz) und das B Band (150kHz bis
30MHz) für die leitungsgebundenen Störungen. Damit bekommt man zumindest
in diesem Bereich Ergebnisse, die mit denen eines Messempfängers
übereinstimmen sollten.
Im Bereich oberhalb 30MHz spart man sich das, da man dort ohne
erheblichen Aufwand (GTEM-Zelle, Schirmkabine, Freifeld) ohnehin keine
der Norm in irgendeiner Form vergleichbare Messung erhält. Wenn man
dafür das Geld ausgibt, dann ist auch das Geld für einen echten
Messempfänger drin ...
> Mir ist auch klar dass fuer genaue Aussagen ein SA nicht ausreicht. Wie> schon angedeutet ist frequenzabhaengiger Antennengewinn, Reflektionen,> etc. in einer Bastelbude nicht beherrschbar (soviel Einsicht ist bei mir> schon vorhanden).
Ich habe mir fuer diese Anwendung eine EMV-Sonde gebaut nach eine
Anleitung die mal in der Elrad war.
> Für EMV-Messungen benötigst Du einen Preselector (Filterbank mit festen> bzw. durchstimmbaren Filtern), damit nicht das breitbandige Störspektrum> auf den Mischer kommt und im Mischer zur Erzeugung sog.> Spiegelfrequenzen führt.
Aber wenn man seine eigenen Schaltungen untersucht dann weiss man doch
in etwa welche Frequenzen vorkommen koennen und in welcher Ecke was zu
finden sein sollte. Ich denke man kann da noch ganz grob mit der grauen
Masse zwischen den Ohren filtern. Jedenfalls vor dem Hintergrund das man
ja eh nur relativ grob misst und zb beurteilen will ob eine bestimmte
Massnahme nun etwas gebracht hat oder nicht.
Olaf
Olaf schrieb:
> Aber wenn man seine eigenen Schaltungen untersucht dann weiss man doch> in etwa welche Frequenzen vorkommen koennen und in welcher Ecke was zu> finden sein sollte.
Wenn du allerdings im Spektrum ein hervorstechendes Signal einer
Frequenz (oder eines schmalen Bandes) hast und dann die zusätzlichen
Abstrahlungen im Bereich -30 dBc und darunter suchen willst, dann
musst du beim breitbandigen SA-Eingang verhindern, dass das dicke
Signal den Mischer so sehr übersteuert, dass er dir am Ende lauter
zusätzliche Mischprodukte anzeigt, die in Wirklichkeit gar nicht
da sind.
Das kann man mit einem Preselektor machen, oder aber man trennt
das dicke Signal mit einem Notchfilter oder (falls man nur an den
Oberwellen interessiert ist) Hochpass ab.
Allerdings vermute ich mal, dass das für den OP weniger relevant ist,
denn er erweckt nicht den Eindruck, als würde das Gerät gezielt auf
einer Frequenz etwas abstrahlen.
>Aber wenn man seine eigenen Schaltungen untersucht dann weiss man doch
in etwa welche Frequenzen vorkommen koennen und in welcher Ecke was zu
finden sein sollte.
Das dachte ich schon mal... Ein kleiner 600kHz Switcher produzierte
Nadelimpulse mit 1.6ns Breite. Dh die spektralen Anteile gehen bis mind.
600MHz. Je nachdem wie man die Nadelimpulse gemessen hat, allenfalls
noch einiges hoeher.
Auch wenn sich ein Trennkondensator im Eingang befindet ( was bei den
meisten Spektrumanalyser nicht der Fall ist ) sollte man keine
Gleichspannung an direkt an den Eingang legen. Der 1 Mischer reagiert
äuserst sensibel auch auf Transienten ( die bei Anlegen einer
Gleichspannung durch das Umladen des Trennkondensators entstehen ).
Die Mischerdiode hat in der Regel keine höhere Sperrspannungfestigkeit
als 2-4 Volt.
Wird diese Sperrspannung überschritten ( durch Transienten oder HF ) ist
sie sofort defekt. Man sollte prinziepiell darauf achten, das auch nicht
einzelne Spekrtallinien einen Pegel von ca 0dbm direkt am Mischer
überschreiten. Dabei ist der Mischer bereits stark übersteuert.
Üblicherweise werden die spezifizierten Daten des Spektrumanalyzers ,
was selbst erzeugte Intermodulationsprodukte und Oberwellen betrifft,
bei -30dbm bzw -40dbm direkt am Mischer angegeben. Die Rauschzahl eines
Spektrumanalyzers beträgt etwa 30dB !!. ( Ich habe kein Komma hinter der
3 vergessen !! ).Hochmoderne Spektrumanalyzer der Premiumlklasse z.B.
der FA. R&S sind mittlerweile um etwa 10db höher aussteuerbar und
rauschen auch weniger, ca 20db.
Bei leitungsgebundene Messungen ( auch bei Gleichspannung ) werden
Netzabschlüsse verwendet, die die HF auf der Leitung an einer Koaxbuxhse
mit 50 Ohm Quellwiderstand zur Verfügung stellen. Hier wird im
allgemeinen im Frequenzbereich 10KHz - 30MHz gemessen. Bei solchen
Messungen ist auch ein Limiter am Eingang des Spektrumanalsysers sehr
sinnvoll um eben die Mischerdiode vor Zerstörung zu schützen.
Ab 30 MHz sind dann abgestrahlte HF eher relevant. Diese zu messen
erfordert entweder eine GTEM Zelle oder eine Messkabine mit HF
Absorbtionskeile an alle Wände Boden und Decke, ( sonst misst man alle
möglichen Müll von aussen mit ), in welche man dann das Messobjekt und
die geeigneten Messantennen aufstellen kann. Man braucht aber auf jeden
Fall eine Vergleichquelle um seine Messanordnung calibrieren zu können.
Ralph Berres
Habe mal versucht im Internet nach Netzabschluss zu suchen aber nichts
gefunden.
Wenn die Spezifikation des SA eine DC Spannung zulaesst, braucht man
dann noch so einen Netzabschluss ? Wahrscheinlich nicht. Trotzdem wuerde
es mich interessieren wie man einen SA ohne DC Erlaubnis an eine DC
Spannung klemmen kann.
schaue mal unter
http://www2.rohde-schwarz.com/file_11085/ENV216_dat_de.pdf
Ist zwar genau so teuer wie der Spektrumanalyzer, ist aber
Vorraussetzung für eine normenkonforme Messung. Ein zuschaltbarer
Limiter ist gleich mit eingebaut.
Ralph
Ich glaube es liegt da ein Missvertsaendnis vor. Es geht um
batteriebetriebene Geraete, der SA soll nicht an ein Hochspannungsnetz
angeschlossen werden. Von daher ja die Frage ob der SA wie ein Oszi an
eine Niederspannung von 3-9V angeschlossen werdenn kann um
beispielsweise das Stoerspektrum zu messen das durch eine
Kondensatorbank durchgeht.
Reicht es dann einen Kondensator zum DC entkoppeln anzuschliessen, oder
wie im zuvor genannten Fall wenn der SA einen zugelassenen DC
Eingangsbereich aht diesen dann einfach an die Schlatung anzuschliessen
?
Hallo Hauptschul Ing.
Das von mir genannte Gerät ist sowohl für leitungsgeführte Störstrahlung
auf einer 230V Netzzuleitung als auch auf Niedervoltzuleitung sprich
Batteriebetrieb gedacht. Es enthält intern ein Koppelnetzwerk zwischen
der
Netz ( Batterie ) Zuleitung und der Ausgangsbuchse zum Spektrumanalyzer.
Der Aufbau dieses Koppelnetzwerkes ist meines Wissens in einer EN-Norm
festgelegt und somit zwingend erforderlich wenn mann nach dieser EN-Norm
aussagekräftige Messungen machen will. Ich kann nur davon abraten ohne
Schutzmassnahmen eine Gleichspannung auf den Eingang eines
Spektrumanalysers zu geben. Auch nicht über einen Koppelkondensator.Beim
Aufladen des Koppelkondensators kann am Eingang des Spektrumanalysers
schon eine kurzzeitige Spannungspitze entstehen die die Mischerdiode
zerstören.
Wenn man unbedingt solche Experimente machen will so gehört vor den
Spektrumanalyser ein Dämpfungsglied die selbst eine Gleichspannung auf
weit unter 1 Volt abschwächt, dabei schwächt man natürlich auch das
interessierende Störsignal ab.
Ein Spektrumanalyser ist schneller zerstört als einen lieb ist und man
merkt es am Anfang nicht einmal.
Ralph Berres
Ralph schrieb:
>Ein Spektrumanalyser ist schneller zerstört als einen lieb ist und man>merkt es am Anfang nicht einmal.
Da hat der Ralph mal recht!
Hat in letzter Zeit schon wieder ein Studi den HP Spek gekillt? ;-)
Ich vermiss irgendwie die Zeit im B-Gebäude.
Danke fuer all die Hinweise. Wie mir scheint ist eine SA nicht dafuer
gemacht irgendwie an eine Schaltung angeschlossen zu werden.
Was ich wohl braeuchte waere ein Oszi mit FFT. Oder eben ein SA mit
Breitbandantenne/Schnueffelsonde.
Eine weitere Frage bezueglich Antennen-Tuning/Daempfungsverhalten,
angenommen der SA hat keinen Tracking Generator aber ein zweites
unabhaengigen Signalgenerator (HF Syntesizer). Wie wuerde ein Messaufbau
aussehen um z.B. das Dampfungsverhalten eines Stecker in einem gewissen
Frequenzband zu erfassen ?
Man kann an den Spektrumanalyser beispielsweise eine Schnüffelsonde
anschließen oder im einfachsten Falle am Ende einer Koaxleitung eine
kleine Spule mit ein paar Windungen wenn die Frequenzen nicht zu niedrig
sind. Aber prinziepiell ist der SA erst mal für den Einsatz in 50 Ohm
Systeme gedacht. Das Leitungsnachbildungsgerät transformiert eben die
Leitungsimpendanz auf die 50 Ohm Eingangswiderstand des
Spüektrumanalysers. Zusätzlich sorgt es noch dafür das die
Störstrahlungen aus der Leitung nicht ins Netz abfließen kann.
Der Spektrumanalyser ist grundsätzlich ein schmalbandig durchstimmbarer
Empfänger und kein Breitbanddemodulator. Ein Trackinggenerator stimmt
seine Generatorfrequenz synkron mit der Empfangsfrequenz des
Spektrumanalyzers durch. Wenn Ihnen das mit Ihren HF Synthesizers
irgendwie auch gelingt die Frequenz mit der SA Frequenz zu
syncronisieren,
geht das natürlich auch. Aber ich bezweifel das Ihnen das gelingt.
Ralph
> Oder eben ein SA mit Breitbandantenne/Schnueffelsonde.
Deshalb meinen Hinweis auf eine Bauanleitung in einer Elrad.
Das war im Prinzip eine magnetische Antenne mit Balun und
einem MMIC als Verstaerker und Puffer.
> angenommen der SA hat keinen Tracking Generator aber ein zweites
Das erste was man lernt wenn man sich einen SA kauft, man braucht
unbedingt auch einen Trackinggenerator. :-)
> Wie wuerde ein Messaufbau aussehen um z.B. das> Dampfungsverhalten eines Stecker in einem gewissen> Frequenzband zu erfassen ?
Der SA wird doch bestimmt irgendwo einen Ausgang fuer die Ansteuerung
einen TGs aufweisen? Dann koennte man sich notfalls soetwas
selber bauen. Ich habe fuer so etwas schon Bauanleitungen im
Netz gesehen.
Olaf
Olaf ja richtig in den UKW Berichten. Trivial ist der Selbstbau aber,für
einen, der auf dem Gebiet HF noch in den Startlöchern steht, nicht.
Ralph Berres
> Eine weitere Frage bezueglich Antennen-Tuning/Daempfungsverhalten,> angenommen der SA hat keinen Tracking Generator aber ein zweites> unabhaengigen Signalgenerator (HF Syntesizer). Wie wuerde ein Messaufbau> aussehen um z.B. das Dampfungsverhalten eines Stecker in einem gewissen> Frequenzband zu erfassen ?
Na jag dir ne Welle durch deinen Stecker, stimm den Spec auf die Freq.
ab,
und Messe die Leistung am Kabel vor dem Stecker und dann die Leistung am
Kabel nach dem Stecker. Die Differenz ist dein Insertion Loss. Ist doch
wohl das einfachste was man mit einem Spec machen kann...
Insertion Loss: Ja, schon - zumindest eine Frequenz. Bei einem
Frequenzbereich wirds dann schon muehsam.
Angenommen ich moechte das gleiche bei einer Antenne machen, da brauchts
ja dann irgendwie eine Y Verbindung/Weiche oder so etwas in der Art ?
Das HF Signal vom Generator muss ja an die Antenne kommen und nicht
direkt an den SA. Es wird bei der Antenne wohl nur die Reflektion
gemessen weil ein Teil der Energie abgestrahlt wird (vermute ich mal).
Man kann an einer Antenne die Anpassung messen. Mit einen
Netzwerkanalyzer oder einen Messsender in Verbindung mit einer
Reflektionsmessbrücke.
Das kann entweder ein Richtkoppler sein oder eine breitbandige
Messbrücke.
Sie sagt aber nur was über die Anpassung der Antenne, also die
Abweichung gegenüber einen reellen 50 Ohm Widerstand aus. Wieviel der
zugeführten Energie von der Antenne tatsächlich abgestrahlt wird steht
auf einen anderen Blatt. Das hängt bei Groundplanes z.B. von dem
Strahlungswiderstand der Antenne und dem Erdungswiderstand des Groundes
ab. Das kann man eigentlich nur über die Feldstärke messen, wobei die
Richtcharakteristik dabei noch einen erheblichen Einfluss hat.
Ralph
Hat man keinen Trackinggenerator, kann man mit einem Wobbelsender ein
breites Frequenzband am SA betrachten. Dazu die SA Scan Time
entsprechend einstellen.
Das Bauteil zum Fernhalten einer Gleichspannung vom Eingang des
Spektrumanalysators heißt "DC Block"; ein bekannter Hersteller ist z.B.
Huber&Suhner. So ein Teil sieht aus wie ein Festabschwächer und ist
sowohl in N- als auch in SMA-Ausführung erhältlich.
Für moderne Spektrumanalysatoren z.B. von R&S gibt es eine Option
"Generatorsteuerung", die es dem Spektrumanalysator erlaubt, einen
angeschlossenen Signalgenerator als Trackinggenerator zu steuern. Für
die meisten Hobbyisten wird das aber vermutlich noch eine Weile
Träumerei bleiben...
Das Bild zeigt den Frequenzgang eines Eigenbau Bandpasses für 3,5 MHz
Verwendet wird ein Wobbelsignal eines üblichen HF-Wobbelgenerators.
In diesem Fall ein HP 8601 A
Es wird also kein Tracking Generator benötigt.
Hewlett
Mich würde mal interessieren wie Sie den Ablauf des Wobbelgenerators mit
dem Ablauf des Spektrumanalyzers syncronisiert haben? Und welche
Bandbreite haben Sie am SA eingestellt? Wie haben Sie garantiert das die
Ablaufzeit von Wobbelgenerator und SA tatsächlich genau gleich ist?
Ralph Berres
Ralph Berres schrieb:
> Wie haben Sie garantiert das die> Ablaufzeit von Wobbelgenerator und SA tatsächlich genau gleich ist?
Der Dreh wird sein, dass sie komplett voneinander unabhängig sind.
Dann sampelt man gewissermaßen das Spektrum des Wobblers mit dem
Spekki. Allerdings ist der Bildaufbau entweder recht langsam, oder
man muss mit sehr hohen Wobbelfrequenzen arbeiten, was wiederum zu
Problemen mit den Ein- und Ausschwingzeiten des Messobjekts führt.
rberres
man muß mit der Wobbelgeschwindigkeit am Generator und der Time/Scan
(nicht Time/Div.) am SA etwas herumspielen.
Es erfolgt keine Synchronisation, vielmehr werden bei z.B. 5 Sek/Scan am
Analyzer jeweils kleine "Wobbelzeitpunkte" dargestellt.
Bandbreite am SA war 2 MHz/Skt, um den Bandpass darstellen zu können.
> Wie haben Sie garantiert das die> Ablaufzeit von Wobbelgenerator und SA tatsächlich genau gleich ist?
Da gibts doch wirklich mehr wie eine Möglichkeit!
Das einfachste ist den MAXHOLD-Knopf zu druecken am Spec (sofern einer
da ist).
Das zweit einfachste ist die Sweepzeit so gross einzustellen, dass der
Wobbeldurchlauf immer im Fenster liegt.
