Hallo liebes Forum.
Wir beschäftigen uns in der Schule gerade mit verschiedenen Messgeräten
der HF Technik, unter anderem auch Spektrumanalyse. Was das Ding tut und
wofür man es gebrauchen kann ist mir im Grunde klar, jedoch scheitere
ich am Verständnis der Funktion, besser gesagt die Funktion der
Mischstufe.
Im angehängten Bild ist ein Analyzer mit Superhet Prinzip (ich sollte
vielleicht dazusagen, dass wir eine komische Reihenfolge im Lehrplan
haben, Empfänger/Sendertechnik zu erst und dannach die Messgeräte hätte
für mich wohl mehr Sinn)
Laut meinem Verständnis sollte das so funktionieren:
Ich habe F_in die z.B 10MHz beträgt; diese trifft auf den Mischer,
welcher durch einen Sägezahn durch gesweept wird. Dannach erhalte ich 2
Mischprodukte.
Was ich nicht verstehe warum wird hier gemischt bzw. warum wird über
einen Frequenzbereich gesweept?
Ich denke die Frage ist für euch wirklich banal, jedoch hab ich nach
lesen mehrerer Appnotes und Youtube Videos leider nicht verstanden warum
das so ist.
Ich würde mich wirklich freuen , wenn mir jemand einen Tipp geben
könnte!
Danke und schönen Tag,
Thomas
Du hast eine Frequenz am Eingang, z.B. 100 MHz und ein Span von z.B.
20MHz. Im einfachsten Fall (wenn nur ein Mischer drin ist, praktisch
sind es aber immer mehr), dann sweept der VCO linear von 90-110MHz.
(Mischergebniss 0-10MHz) Dahinter kommt dann ein low pass filter, der
nur z.b. 50kHz durchlässt (+/- 50kHz um die CF) Danach wird die
Amplitude des Signals gemessen. Dann haste eine RBW von 100kHz und
siehst einen Peak zwischen 99.95 und 100.05 MHz.
Vielleicht anhand dieses Screenshots besser ausgedrückt. Warum
interessieren mich die Mischprodukte? Alles was ich doch sehen will ist
das Eingangssignal?
Gruß Thomas
Vieleicht, weil es einfacher ist, ein Signal im kHz Bereich zu messen
als im GHz Bereich? Und um von GHz auf kHz zu kommen, braucht man eben
einen Mischer und einen VCO
Thomas schrieb:> Aber so bekomme ich doch eine Mischfrequenz die nicht meiner Fin> entspricht wenn über den gesweepten Bereicht gemischt wird?
Das ist ja der Sinn der Veranstaltung.
Die Mischfrequenz ist konstant und kann deshalb sehr gut verstärkt und
in der Bandbreite begrenzt werden.
Das ist im Prinzip wie bei einem Radio, nur dass bei dem Spekki die 1.ZF
möglichst oberhalb der f_in liegt.
Z.B. habe ich hier so ein Teil, das etwa den Frequenzbereich von 10MHz
bis 2000MHz ohen Umschaltung in einem Rutsch durchgehend darstellen
kann.
Dazu wird mit dem Sägezahn ein YIG-Oszillator (LO)von ca 2GHz bis 4GHz
durchgestimmt und die Differenzfrequenz von f_LO - f_in wird bei
konstant 2050MHz gefiltert.
Die Summenfrequenz f_LO + f_in liegt stets oberhalb 2050MHz und wird vom
Filter unterdrückt.
In weiteren Mischstufen wird diese 1.ZF von 2050 MHz dann zunächst auf
260MHz, dann auf 60 MHz und zuletzt auf auf etwa 6MHz herabgemischt,
wodurch man die Bandbreite sehr gut begrenzen kann und scharfe
Spektrallinien bekommt.
Thomas schrieb:> Wir beschäftigen uns in der Schule gerade mit verschiedenen Messgeräten> der HF Technik, unter anderem auch Spektrumanalyse. Was das Ding tut und> wofür man es gebrauchen kann ist mir im Grunde klar, jedoch scheitere> ich am Verständnis der Funktion, besser gesagt die Funktion der> Mischstufe.
Dann hast du das Prinzip noch nicht vestanden.
Also, ein Spektrum-Analysator ist ganz grob gesagt ein Empfänger, also
ein Radio. Dieses stimmt man über den zu betrachtenden Frequenzbereich
ab, mißt bei jeder Frequenz die vorhandene Eingangsspannung und trägt
diese von links nach rechts auf irgendwas auf (Kästchenpapier bis
PC-Monitor). Das ist dann das Spektrum, was man sehen will.
Bei einem Spektrum-Analysator macht man die Abstimmung nicht per
Handknopf, sondern elektronisch (Sägezahn oder gar digital) und das
Aufmalen der Meßwerte geht auch automatisch auf ein Display oder
(früher) elektronisch auf eine Bildschirm-Röhre. Aber so ganz im Prinzip
könnte man das von Hand auf Papier machen.
Jetzt gibt es verschiedene Möglichkeiten, ein Radio zu konstruieren. Das
solltest du mittlerweile im Groben gelernt haben: vom Geradeausempfänger
bis zum Superhet (mit verschiedenen Lagen der erzeugten
Zwischenfrequenz). Und das Superhet-Prinzip ist es, was du verstehen
solltest. Aber das haben dir ja schon andere geschrieben.
W.S.
Der Punkt ist, dass das Mischprodukt dieselbe spektrale Verteilung hat
wie das ursprüngliche Signal, nur bei einer anderen Mittenfrequenz, die
leichter zu verarbeiten ist. Grob gesprochen.
Hi,
vllt. darf ich auch mal einen kleinen Erklärungsansatz starten. Aber
verrätst Du bitte mal was für eine Schule das ist, auf die Du gehst?
Gym. oder schon Elektronikerschule oder so?
Ausgangssituation:
Stell Dir einen Frequenzbereich von 1 MHz bis 100 MHz vor.
Irgendwo dazwischen liegt Dein zu analysierendes Signal -> 10 MHz.
Von der Denke her, könnte man nun einfach ein ganz schmales
Bandpassfilter (z. B. 100 kHz Bandbreite) nehmen und das schrittweise
auf jede einzelne Frequenz setzen, dann schauen welche Energie gemessen
wird, wieder versetzen, Energie messen, usw.
So würdest Du also peu à peu Deinen Frequenzbereich/Span (1 MHz ... 100
MHz) messen: Einfach indem die Energie kontrolliert wird, das ein Filter
auffängt, wenn es auf verschiedenenen Frequenzen (sog. Mittenfrequenzen)
sitzt.
Das Problem ist, dass solche Filter mit veränderlicher Mittenfrequenz
("sweepbare" Filter) in erster Näherung kaum zu realisieren sind,
deshalb muss man sich was anderes einfallen lassen: Den Superhet.
Beim Superhet hat man immernoch ein Bandpassfilter und zwar den, der
direkt hinter dem Mischer sitzt! Zudem hat jenes Bandpassfilter eine
ganz bestimmte Mittefrequenz, die sogenannte Zwischenfrequenz (ZF), von
der es in Superhets auch mehrere geben kann.
Jetzt muss klar sein, wenn Du Signale mit einem solchen Filter
analysieren willst, musst Du sie irgendwie auf die Frequenz des Filters
bringen. Genau das erledigt der Mischer.
Deshalb zurück zum Beispiel: Unser Ziel war 10 MHz zu messen und wir
nehmen jetzt mal an, dass das Bandpassfilter eine Frequenz von 200 MHz
hat (Bandbreite nach wie vor sehr gering, 100 kHz).
Wenn jetzt unser Filter die 10 MHz erfassen soll, benötigt der Mischer
die Frequenz 190 MHz (alternativ 210 MHz). Dann nämlich addieren sich im
Mischer 10 MHz und 190 MHz zu 200 MHz. Somit wurde unser 10 MHz Signal
"hochgemischt" auf die Frequenz des Filters und dann kann die Leistung
gemessen werden.
Angenommen Du hättest neben dem 10 MHz Signal noch ein 8 MHz Signal. Das
würde in dem Moment in dem 190 MHz anliegen nicht gemessen werden
können, aber es würde trotzdem hochgemischt werden: 190 MHz + 8 MHz =
198 MHz.
198 MHz liegen aber außerhalb der Filterbandbreite und würden somit
rausfallen.
Deshalb Schlussfrage: Was muss passieren, damit Du auch die 8 MHz messen
kannst? Richtig: Am Mischer muss die Frequenz 192 MHz (alternativ 208
MHz) anliegen: 192 MHz + 8 MHz = 200 MHz, also wieder im Frequenzbereich
des Filters.
Du merkst, im Prinzip muss man ständig die Frequenz am Mischer verändern
und kann somit peu à peu verschiedene Frequenzen ins Filter hochmischen.
Nichts anderes machst Du bei älteren Radios: Durchs Drehen am Regler
veränderst Du die Frequenz am Mischer und schiebst somit verschiedene
Signale in das Empfangsfilter, welches immer die gleiche Mittenfrequenz
hat.
Mein liebster Buchtipp: Grundlagen der Spektrumanalyse von Rauscher
(Rohde & Schwarz) -> Gibt es glaube ich auch als PDF!
Oder hier der Nachfolger:
http://www.rohde-schwarz.de/file_19611/1ma201
