HAMEG HM5530
Owner's Manual

Allgemeine Grundlagen Spektralanalysatoren
Echte Differenzverstärker mit Offset können aus einem gro�en Signal mit hoher Emp�ndlichkeit kleine Signalteile vergrö�ert darstellen.) Ein Spektralanalysator hingegen ist � wie noch ausgeführt wird � ein äu�erst aufwendiger durchstimmbarer Schmalbandempfänger mit einer hochwertigen Eingangsselektion und mehrfacher Umsetzung mit den bekannten Vorteilen. Er kann deswegen in Verbindung mit der logarithmischen Anzeige auch in Gegenwart weit höherer Amplituden anderer Frequenzen sehr kleine Amplituden erkennen und quantitativ auswerten. 5. Ein Spektralanalysator kann ein u. U. sehr breites Frequenzband gleichzeitig abbilden, wobei wegen der logarithmischen Anzeige z.B. wie beim HM 5530 80 dB auf dem Bildschirm dargestellt werden. Dies ist für viele Anwendungen wie z.B. EMV-Messungen ein unschätzbarer Vorteil, u.a., weil die Auswirkung von Ma�nahmen über einen gro�en Frequenzbereich auf einen Blick erkennbar ist. Bei EMV-Arbeiten gibt es z.B. den sog. �Wasserbett-Effekt�, der besagt, dass die Absenkung eines Frequenzbereiches oft eine Erhöhung in einem anderen und damit in Summe nichts bewirkt; dies sieht man sofort. Spektralanalysatoren lassen sich nach zwei grundsätzlichen Verfahren unterscheiden: gewobbelte bzw. abgestimmte sowie Echtzeit-Analysatoren. Echtzeit-Analysatoren nach dem Prinzip der diskreten Fouriertransformation bestehen aus der Parallelschaltung einer Vielzahl von frequenzselektiven Indikatoren. Es können dabei so viele diskrete Frequenzen zur Anzeige gebracht werden, wie Filter vorhanden sind. Die Grenze der Wirtschaftlichkeit wird hier je nach Anzahl und Güte der Filter teilweise schnell erreicht. Fast alle modernen Spektralanalysatoren arbeiten deshalb nach dem �berlagerungsprinzip (Superheterodyn-Prinzip). Ein Verfahren ist dabei, die Mittenfrequenz eines Bandpass�lters über den gewünschten Frequenzbereich abzustimmen. Ein Detektor erzeugt dabei eine vertikale Ablenkung auf dem Bildschirm, und ein durchstimmbarer Generator sorgt für die synchrone Abstimmung der Filtermittenfrequenz und der Horizontalablenkung. Dieses einfache Prinzip ist relativ preiswert, hat jedoch gro�e Nachteile in Bezug auf Selektion und Emp�ndlichkeit; unter anderem auf Grund der nicht konstanten Bandbreite bei abgestimmten Filtern. Die gebräuchlichen Spektralanalysatoren arbeiten nach demselben Prinzip wie ein hochwertiger Radioempfänger und verwenden für die Selektion ein (oder mehrere) Bandpass�lter mit fester Mittenfrequenz. Es lässt zu jedem Zeitpunkt denjenigen Anteil der zu analysierenden Funktion passieren, für den gilt: f inp(t) = f LO(t) ± f ZF. Durch die Umsetzung auf eine feste Zwischenfrequenz werden die Nachteile des Systems mit abstimmbarem Bandpass�lter umgangen. Der nutzbare Frequenzbereich und die Grenzemp�ndlichkeit eines Spektralanalysators hängen zum grö�ten Teil vom Konzept und der technischen Ausführung des Eingangsteils ab. Das HF-Eingangsteil wird durch die Komponenten Eingangsabschwächer, Eingangs�lter, Mischer und Umsetzoszillator (LO) bestimmt.

Allgemeine Grundlagen Spektralanalysatoren

Einführung in die Spektralanalyse, Vorzüge von Spektralanalysatoren
Die Analyse von elektrischen Signalen ist ein Grundproblem für viele Ingenieure und Wissenschaftler. Selbst wenn das eigentliche Problem nichtelektrischer Natur ist, werden oftmals die interessierenden Parameter durch die unterschiedlichsten Wandler in elektrische Signale umgewandelt. Dies umfasst ebenso Wandler für mechanische Grö�en wie Druck oder Beschleunigung, als auch Messwertumformer für chemische und biologische Prozesse. Die Wandlung der physikalischen Parameter ermöglicht anschlie�end die Untersuchung der verschiedenen Phänomene im Zeit- und Frequenzbereich. Der traditionelle Weg, elektrische Signale zu analysieren, ist ihre Darstellung in der Amplituden-Zeit-Ebene. Diese erfolgt u.a. mit Oszilloskopen im Y/t-Betrieb, d.h. es werden Informationen über Amplituden und zeitliche Zusammenhänge erkennbar. Allerdings lassen sich damit nicht alle Signale ausreichend charakterisieren, wie z.B. bei der Darstellung einer Signalform, die aus verschiedenen sinusförmigen Bestandteilen zusammengesetzt ist. Mit einem Oszilloskop würde nur die Kurvenform, d.h. Summe aller Bestandteile sichtbar werden, die einzelnen Frequenz- und Amplituden-Anteile sind nicht erfassbar und schon gar nicht quanti�zierbar Ein Spektralanalysator stellt die Amplituden der einzelnen Signalbestandteile über der Frequenz (Y/f) dar. Das zu erfassende Signal bzw. seine Anteile müssen sich periodisch wiederholen. Es gibt Oszilloskope, die mathematisch ein Fourier-Spektrum berechnen und anzeigen können; obwohl dieses Leistungsmerkmal für manche Anwendungsfälle ausreichen mag, wird jedoch dadurch aus einem Oszilloskop niemals ein Spektralanalysator, denn es verbleiben erhebliche Unterschiede, man benötigt in der Praxis daher beide Geräte: 1. Die Emp�ndlichkeit eines Spektralanalysators ist um Grö�enordnungen höher als die eines jeden Oszilloskops. Dies, u.U. in Verbindung mit Punkt 2, ermöglicht überhaupt erst die Analyse von Signalen, die mit einem Oszilloskop nicht darstellbar sind. 2. Der Dynamikbereich eines Spektralanalysators liegt um Grö�enordnungen über dem eines jeden Oszilloskops. 3. �hnlich verhält es sich mit dem Nachweis von Verzerrungen sinusförmiger Signale, dem Nachweis niedriger Amplituden-Modulation und Messungen im Bereich der AM- und FM-Technik, wie Trägerfrequenz, Modulationsfrequenz oder Modulationsgradmessungen. Ebenso lassen sich Frequenzkonverter in Bezug auf �bertragungsverluste und Verzerrungen einfach charakterisieren. 4. Ein Oszilloskop verstärkt das gesamte Eingangssignal breitbandig bis zur Anzeige auf der Bildröhre (beim Analogoszilloskop) oder bis zum A/D-Wandler (beim DSO). Gro�e Signalbestandteile oder hohe Störungen erzwingen eine entsprechende Einstellung der Emp�ndlichkeit, so dass schwache Signale bzw. Signalanteile nicht mehr erkennbar sind. Eine Erhöhung der Emp�ndlichkeit ist in solchen Fällen nicht möglich, da der Vertikalverstärker übersteuert würde, wodurch Verzerrungen entstünden. (Ausnahme:
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