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Forum: HF, Funk und Felder Bestimmung des Dynamikumfangs(DR) mithilfe der Grenzempfindlichkeit


Autor: Brian (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe eventuell ein Verständnisproblem mit der Grenzempfindlichkeit.

Ich möchte den Dynamikumfang eines Verstärkers ermitteln. Für das 
Vorhaben benötige ich aber die Grenzempfindlichkeit P0,mds, bei der das 
eigentliche Signal aus dem die Grundwelle aus dem Rauschen heraustritt. 
Habe dazu auch Abbildungen angehangen. Als Spectrumanalysator dient ein 
FSH8 von Rohde und Schwarz.

Laut Literatur ist die Grenzempfindlichkeit P0,mds = k x To x B x G x F 
,

wobei k die Boltzmannkonstante, To Raumtemp in Kelvin, G die Verstärkung 
des Verstärkers und F der Rauschfaktor ist.

Im Aufbau ist zu sehen, dass vor dem Verstärker ein TP sitzt mit 800 MHz 
Grenzfrequenz. Daher wird die Bandbreite B mit 800 MHz angenommen.

Zur Vereinfachung kann für k x To = -174 dBm angenommen wertden.

Der verstärker besitzt eine Verstärkung von 18 dB und ein rauschmaß von 
1,5 dB.

Zudem lag der 1 dB-Kompressionspunkt des Verstärkers bei 3 dBm.


Setzt man nun die Werte in die Grenzempfindlichkeit ein, so erhält man

P0,mds = -174 dBm + 10xlog(800MHz) + 1,5 dB + 18 dB = - 65,5 dBm

Daraus lässt sich der Dynamikumfang mit 68,5 dB bestimmen.

Daher meine Frage, ob die Vorgehensweise richtig ist ?


Wenn man nun versucht das mit einem Spektrumanalysator zu messen, dann 
kann man den Rauschteppich entsprechend der Auflösung RBW und VBW 
"verschieben".

Ich hoffe ich konnte mein problem einigermaßen vermitteln.

Sitze gerade an meiner BA und bin wirklich dankbar für jede Hilfe !

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Naja welche Anwendung benötigt 800MHz Bandbreite?

Die Grenzempfindlichkeit wird sinnvoll, wenn man die Bandbreite des 
gefilterten Signales direkt vor dem Demodulator betrachtet. Das können 
bei analogen Fernsehen 5MHz sein bei NF je nach Anwendung 3-15KHZ sein.

Für den nutzbaren Dynamikbereich würde ich nicht den 1db 
Kompressionspunkt nehmen, sondern den intermodulationsfreien 
Dynamikbereich ansetzen. Dabei ist die obere Grenze dort bei der die 
Intermodulationen eines Zweitonsignales gerade aus dem Rauschteppich 
heraus grabbelt.

Ralph Berres

Autor: Brian (Gast)
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Hallo Ralph, erst einmal vielen Dank für deine Antwort und Zeit !

Ich möchte auf jeden Fall den Dynamikumfang und den verzerrungsfreien 
Dynamikumfang bestimmen.

Meine Frage ist eigentlich, wie bringe ich die Grenzempfindlichkeit 
P0,mds und die Messung zueinander ? Denn wo das Signal aus dem 
Rauschteppich "grabbelt", kann ich ja mit den Auflösungs- und 
Videobandbreiten bestimmen/einstellen. Die Grenzempfindlichkeit 
beinhaltet in der Berechnung aber diese beiden Größen nicht, oder ?

Achja das Projekt befasst sich mit der Kompensation von Verlusten an 4 
auf 1 Empfangscombinern mit kaskadierten Wilkinsonstrukturen nach Cohn.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Brian schrieb:
> Ich möchte auf jeden Fall den Dynamikumfang und den verzerrungsfreien
> Dynamikumfang bestimmen.

Der ist nun mal direkt abhängig von der genutzten Bandbreite des 
Basisbandsignales. Siehe Berechnung des Grundrauschens.

Eine gute Größe da Bandbreitenunabhängig ist die Rauschzahl. Also das 
Verhältnis vorhandenes Rauschen gegenüber das Rauschen eines 
Widerstandes dessen Größe der Systemimpedanz entspricht, bei gegebener 
Temperatur meist 23° Celsius.

Was ist bei dir Po und MDS?

was die obere Grenze des Dynamikbereiches betrifft, Google mal unter 
Interceptpunkt dritter Ordnung und Intermodulationen dritter Ordnung.

Das sind meist die limitierende Größen sobald mehr als 1 Signal im 
Spiele ist. ( also auch modulierte Signale ).

Ralph Berres

Autor: Wolfgang Horn (Firma: AknF) (wolfgang_horn)
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Hi, Brian,

die AGC, die Automatic Gain Control in der HF oder ZF stört die Messung 
des intermodulationsfreien Dynamikbereiches.

Ich war bei Messungen dabei, bei denen die AGC ausgeschaltet und die 
Verstärkung "festgeklemmt" war.
Auch bei Messungen, bei denen die AGC durch gepulste Messsignale 
überlistet wurde - wie bei der Schwarzschulter im alten TV bestimmte der 
Puls die Stellung der AGC, und zwischen den Pulsen wurde gemessen, 
während die Klemmspannung an der AGC noch absank.

Ralph hat Recht, der 1dB-Compression Point taugt nicht zur Bestimmung 
der Linearität, denn erstens stören die IM-Produkte 3. Ordnung den 
Empfang schon vorher - und zweitens braucht das Management von Qualität 
und Reklamation gerichtsfest reporoduzierbare Einstellungen am Device 
under Test.

Ich vermute, bei R&S oder Keysight wird es passende 
Applikationsschriften geben, wie der intermodulationsfreie 
Dynamikbereich mit dem Spektrum Analyzer gemessen werden kann.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Wolfgang H. schrieb:
> wie der intermodulationsfreie
> Dynamikbereich mit dem Spektrum Analyzer gemessen werden kann.

Hallo Wolfgang

Ein Spektrum Analyzer alleine reicht dafür aber nicht, und hilft auch 
nicht weiter..

Man braucht für die IM3 Messung 2 Signalgeneratoren mit ausreichend 
Pegel, ein Combiner  welches die beiden Signalgeneratoren an den 
Ausgängen in der Form zusammenschaltet, das diese ausreichend 
voneinander entkoppelt sind sonst produzieren die Endstufen der 
Signalgeneratoren nämlich IM3, welches nicht vom DUT stammt. Die 
Frequenzen der beiden Generatoren unterscheiden sich um 2KHz wenn man 
die InKanal IM3 Werte haben will und um ca 30KHz wenn man die IM3 
Produkte die sich außerhalb der Demodulatorbandbreite bilden. Gemessen 
wird einfach mit einen NF Effektivvoltmeter am NF Ausgang.

Man kann die Signalgeneratoren über ein Stern-Widerstandnetzwerk ( 
3*16,666 Ohm im Stern ) zusammenschalten, jedoch muss dann der 
Ausgangsabschwächer mindestens 30db Dämpfung haben.

In diesem Falle benötigt man dann hinter dem Combiner ein Verstärker der 
bei dem gewünschten maximalen Messpegel am Ausgang mindestens 100db IM3 
Abstand hat. Das ist in der Regel ein Verstärker der Leistungen im 
Wattbereich kann und entsprechend gering ausgesteuert wird. Damit geht 
man dann auf den Empfängereingang.

Am Empfänger beobachtet man dann auf der IM3 Frequenz und dreht die 
Pegel der beiden Signalgeneratoren solange auf, bis das IM3 Produkt aus 
dem Rauschen kommt und der NF Pegel ( bei AM oder SSB ) sich um 3db 
gegenüber dem reinen Rauschen erhöht hat. Dann misst man den HF Pegel am 
Empfängereingang und hat den oberen Wert des intermodulationsfreien 
Dynamibereiches.

Ob der Brian die nötigen Messmittel hat?

Ralph Berres

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