HAMEG HM5510 User Manual

Spectrum Analyzer

HM5510

Handbuch / Manual / Manuel / Manual

Deutsch / English / Français / Español

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

Hersteller HAMEG Instruments GmbH KONFORMITÄTSERKLÄRUNG Manufacturer Industriestraße 6 DECLARATION OF CONFORMITY Fabricant D-63533 Mainhausen DECLARATION DE CONFORMITE

Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die Konformität für das Produkt The HAMEG Instruments GmbH herewith declares conformity of the product HAMEG Instruments GmbH déclare la conformite du produit

Bezeichnung / Product name / Designation: Spektrumanalysator Spectrum Analyzer Analyseur de spectre

Typ / Type / Type: HM5510

mit / with / avec: –

Optionen / Options / Options: –

mit den folgenden Bestimmungen / with applicable regulations / avec les directives suivantes

EMV Richtlinie 89/336/EWG ergänzt durch 91/263/EWG, 92/31/EWG EMC Directive 89/336/EEC amended by 91/263/EWG, 92/31/EEC Directive EMC 89/336/CEE amendée par 91/263/EWG, 92/31/CEE

Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG ergänzt durch 93/68/EWG Low-Voltage Equipment Directive 73/23/EEC amended by 93/68/EEC Directive des equipements basse tension 73/23/CEE amendée par 93/68/CEE

Angewendete harmonisierte Normen / Harmonized standards applied / Normes harmonisées utilisées

Sicherheit / Safety / Sécurité EN 61010-1:2001 (IEC 61010-1:2001)

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung

HAMEG Messgeräte erfüllen die Bestimmungen der EMV Richtlinie. Bei der Konformitätsprüfung werden von HAMEG die gültigen Fachgrund- bzw. Produktnormen zu Grunde gelegt. In Fällen wo unterschiedliche Grenzwerte möglich sind, werden von HAMEG die härteren Prüf bedingun gen angewendet. Für die Störaussendung werden die Grenzwerte für den Geschäfts- und Gewerbe bereich sowie für Kleinbetriebe angewandt (Klasse 1B). Bezüglich der Störfestigkeit ﬁ nden die für den Industrie bereich geltenden Grenzwerte Anwendung.

Messkategorie / Measuring category / Catégorie de mesure: I

Verschmutzungsgrad / Degree of pollution / Degré de pollution: 2

Elektromagnetische Verträglichkeit / Electromagnetic compatibility / Compatibilité électromagnétique

EN 61326-1/A1 Störaussendung / Radiation / Emission: Tabelle / table / tableau 4; Klasse / Class / Classe B.

Störfestigkeit / Immunity / Imunitee: Tabelle / table / tableau A1.

EN 61000-3-2/A14 Oberschwingungsströme / Harmonic current emissions / Émissions de courant harmonique: Klasse / Class / Classe D.

EN 61000-3-3 Spannungsschwankungen u. Flicker / Voltage ﬂ uctuations and ﬂ icker / Fluctuations de tension et du ﬂ icker.

Datum /Date /Date

15. 07. 2004 Unterschrift / Signature /Signatur

Manuel Roth Manager

Falls keine geringere Länge vorgeschrieben ist, dürfen Signalleitungen eine Länge von 3 Metern nicht erreichen und sich nicht außerhalb von Gebäuden beﬁ nden.

Als Signalleitungen sind grundsätzlich abgeschirmte Leitungen (Koaxialkabel/RG58/U) zu verwenden. Für eine korrekte Masseverbindung muss Sorge getragen werden. Bei Signalgeneratoren müssen doppelt abgeschirmte Koaxialkabel (RG223/U, RG214/U) verwendet werden.

Die am Messgerät notwendigerweise angeschlossenen Mess- und Datenleitungen beeinflussen die Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte in erheblicher Weise. Die verwendeten Leitungen sind jedoch je nach Anwendungsbereich unterschiedlich. Im praktischen Messbetrieb sind daher in Bezug auf Störaussendung bzw. Störfestigkeit folgende Hinweise und Randbedingungen unbedingt zu beachten:

1. Datenleitungen

Die Verbindung von Messgeräten bzw. ihren Schnittstellen mit externen Geräten (Druckern, Rechnern, etc.) darf nur mit ausreichend abgeschirmten Leitungen erfolgen. Sofern die Bedienungsanleitung nicht eine geringere maximale Leitungslänge vorschreibt, dürfen Datenleitungen zwischen Messgerät und Computer eine Länge von 3 Metern nicht erreichen und sich nicht außerhalb von Gebäuden befinden. Ist an einem Geräteinterface der Anschluss mehrerer Schnittstellenkabel möglich, so darf jeweils nur eines angeschlossen sein.

Bei Datenleitungen ist generell auf doppelt abgeschirmtes Verbindungskabel zu achten. Als IEEE-Bus Kabel ist das von HAMEG beziehbare doppelt geschirmte Kabel HZ72 geeignet.

2. Signalleitungen

Messleitungen zur Signalübertragung zwischen Messstelle und Messgerät sollten generell so kurz wie möglich gehalten werden.

3. Auswirkungen auf die Messgeräte

Beim Vorliegen starker hochfrequenter elektrischer oder magnetischer Felder kann es trotz sorgfältigen Messaufbaues über die angeschlossenen Messkabel zu Einspeisung unerwünschter Signalteile in das Messgerät kommen. Dies führt bei HAMEG Messgeräten nicht zu einer Zerstörung oder Außerbetriebsetzung des Messgerätes.

Geringfügige Abweichungen des Messwertes über die vorgegebenen Spezifikationen hinaus können durch die äußeren Umstände in Einzelfällen jedoch auftreten.

4. Störfestigkeit von Spektrumanalysatoren

Beim Vorliegen starker hochfrequenter elektrischer oder magnetischer Felder, können diese Felder zusammen mit dem Messsignal sichtbar werden. Die Einkopplung dieser Felder kann über das Versorgungsnetz, Mess- und Steuerleitungen und/oder durch direkte Einstrahlung erfolgen. Sowohl das Messobjekt, als auch der Spektrumanalysator können hiervon betroffen sein. Die direkte Einstrahlung in den Spektrumanalysator kann, trotz der Abschirmung durch das Metallgehäuse, durch die Bildschirmöffnung erfolgen

HAMEG Instruments GmbH

Änderungen vorbehalten

Inhaltsverzeichnis

English 22 Français 40 Español 58

Deutsch

Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung 2 Spektrumanalysator HM5510 4 Technische Daten 5

Wichtige Hinweise 6

Symbole 6 Auspacken 6 Aufstellen des Gerätes 6 Entfernen / Anbringen des Griffes 6 Transport / Lagerung 6 Sicherheitshinweise 6 CAT I 7 Bestimmungsgemäßer Betrieb 8 Gewährleistung und Reparatur 8 Wartung 8 Schutzschaltung 8 Netzspannung 8 Sicherungswechsel der Gerätesicherung 8

Messgrundlagen 9 Dämpfung und Verstärkung 9 Pegel – Dezibel dB 9 Relativer Pegel 9 Absoluter Pegel 9 Dämpfung 10

Einführung in die Spektrum-Analyse 10

Zeitbereich 10 Frequenzbereich 10 FFT-Analyse (Fast Fourier Transformation) 11

Spektrumanalysatoren 11

Echtzeit-Analysatoren 11 Überlagerungs-Spektrumanalysatoren 11 Bandpassﬁ lter 11

Anforderungen an Spektrumanalysatoren 13 Frequenzmessung 13

Stabilität 13 Auﬂ ösung 13 Rauschen 14 Video-Filter 14 Empﬁ ndlichkeit – Max. Eingangspegel 14 Frequenzgang 14

Gerätekonzept des HM5510 15 Einführung in die Bedienung des HM5510 15 Erste Messungen 16 Bedienelemente und Anzeigen 17 Bedienelemente und Geräteanschlüsse 18

Änderungen vorbehalten

HM5510

1GHz Spektrumanalysator

HM5510

Unmoduliertes HF-Signal

Amplitudenmoduliertes HF-Signal

 Frequenzbereich 150kHz…1 GHz

 Amplitudenmessbereich -100…+10 dBm

 Phasensynchrone, direkte digitale Frequenzsynthese (DDS)

 Auflösungsbandbreiten (RBW): 20 kHz und 500 kHz

 Keypad für Frequenz- und Pegeleingabe

 Analoge Signalaufbereitung und Darstellung

 Testsignalausgang

Änderungen vorbehalten

www.hameg.com

1GHz Spektrumanalysator HM5510

Alle Angaben bei 23 °C nach einer Aufwärmzeit von 30 Minuten.

Frequenzeigenschaften

Frequenzbereich: 0,15 MHz…1,050GHz Stabilität: ±5 ppm Alterung: ±1 ppm/Jahr Auflösung Frequenzanzeige: 1 kHz (6 Mittenfrequenzeinstellbereich: 0…1,050GHz Frequenzgenerierung: TCXO mit DDS (digitale Frequenzsynthese) Spanbereich: Zero-Span u. 1…1000MHz

Marker:

Frequenzauflösung: 1 kHz, 61⁄2-Digit, Amplitudenauflösung: 0,5 dB, 31⁄2-Digit

Auflösungsbandbreiten (RBW) @ 3dB: 500 kHz und 20kHz Video-Filter (VBW): 4 kHz Sweepzeit: 20 ms

Amplitudeneigenschaften (Marker bezogen) 150 kHz…1GHz

Messbereich: -100…+10dBm Skalierung: 10 dB/Div Anzeigebereich: 80 dB (10dB/Div) Amplitudenfrequenzgang (bei 10dB Attn., Zero Span und RBW 500kHz, Signal -20dBm): ±3 dB Anzeige (CRT): 8 x 10 Division Anzeige: logarithmisch Anzeigeeinheit: dBm Anzeige (LCD): 2 Zeilen x 20 Zeichen, Centerfrequenz, Span,

Eingangsteiler (Attenuator): 0…40 dB (10dB-Schritte) Toleranz des Eingangsteilers: ±2dB, bezogen auf 10dB Max. Eingangspegel (dauernd anliegend)

10…40 dB Abschwächung: +20 dBm (0,1W) 0 dB Abschwächung: +10 dBm

Max. zul. Gleichspannung: ±25 V Referenzpegel - Einstellber.: -50…+10 dBm Genauigkeit des Referenzpegels bezogen auf 500MHz, 10dB Attn. Zero Span und RBW 500 kHz: ±2 dB Min. Rauschpegelmittelwert: ca. -100dBm (RBW 20 kHz) Intermodulationsabstand typisch › 75dBc (2 Signale: 200 MHz u. 203MHz,

(3. Ordnung): -3 dB ‹ Referenzpegel)

Abstand harmonischer Verzerrungen (2. harm.): besser als 75dBc (200MHz, Referenzpegel) Bandbreitenabhängiger Amplitudenfehler bezogen auf RBW 500 kHz u. Zero Span: ±1 dB

⁄2-Digit im readout)

(Schaltfolge1-2-5)

Markerfrequenz, Ref-Level, Marker-Level

Technische Daten

Verschiedenes

CRT: D14-363GY, 8 x 10 Div mit Innenraster Beschleunigungsspannung: ca. 2 kV Strahldrehung: auf Frontseite einstellbar Netzanschluss: 105…253V, 50/60 Hz ±10 %, CAT II Leistungsaufnahme: ca. 31 W bei 230V/50 Hz Schutzart: Schutzklasse I (EN61010-1) Arbeitstemperatur: +5...+40°C Lagertemperatur: -20...+70°C Rel. Luftfeuchtigkeit: 5…80% (ohne Kondensation) Abmessungen (B x H x T): 285 x 125 x 380 mm,

verstellbarer Aufstell-Tragegriff

Gewicht: ca. 5,6 kg

Im Lieferumfang enthalten: Netzkabel, Bedienungsanleitung, 2x HZ21 Adapterstecker (N-Stecker auf BNC-Buchse)

Optionales Zubehör:

HZ20 Adapterstecker, BNC auf 4mm Bananenbuchse HZ33 Messkabel 50Ω, BNC/BNC, 0,5 m HZ34 Messkabel 50Ω, BNC/BNC, 1 m HZ43 19'' Einbausatz 3HE HZ520 Ansteckantenne HZ525 Adapterstecker, BNC auf 4mm Bananenbuchse HZ530 EMV Nahfeldsondensatz 1GHz HZ560 Transient Limiter HZ575 Konverter 75Ω auf 50Ω HZO30 Aktiver Tastkopf (1GHz)

Eingänge/Ausgänge

Messeingang: N Buchse Eingangsimpedanz: 50 Ω VSWR: (Attn. ≥ 10dB) typ. 1,5:1 Versorgungsspannung für Sonden (HZ530): 6 V DC Audioausgang (Phone): 3,5 mm Ø Klinke Testsignalausgang: N-Buchse, Ausgangsimpedanz 50 Ω Frequenz: 10 MHz Pegel 0 dBm (±3 dB)

Funktionen

Eingabe Tastatur: Mittenfrequenz, Referenzpegel Eingabe Drehgeber: Mittenfrequenz, Referenz- und

HM5510D/091109/ce · Änderung vorbehalten · © HAMEG Instruments GmbH®· DQS-zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2000, Reg. Nr.: DE-071040 QM

HAMEG Instruments GmbH · Industriestr. 6 · D-63533 Mainhausen · Tel +49 (0)6182 800 0 · Fax +49(0)6182 800100 · www.hameg.com · info@hameg.com

Testsignalgeneratorpegel, Marker; Intensität (CRT), Kontrast (LCD)

Änderungen vorbehalten

Wichtige Hinweise

Symbole

TiPP

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

Symbol 1: Achtung - Bedienungsanleitung beachten Symbol 2: Vorsicht Hochspannung Symbol 3: Erdanschluss Symbol 4: Hinweis – unbedingt beachten Symbol 5: Tipp! – Interessante Info zur Anwendung Symbol 6: Stop! – Gefahr für das Gerät

STOP

Auspacken

Prüfen Sie beim Auspacken den Packungsinhalt auf Vollständigkeit. Entspricht die Netzversorgung den auf dem Gerät angegebenen Werten? Nach dem Auspacken sollte das Gerät auf mechanische Beschädigungen und lose Teile im Innern überprüft werden. Falls ein Transportschaden vorliegt, ist sofort der Lieferant zu informieren. Das Gerät darf dann nicht betrieben werden.

Aufstellen des Gerätes

PUOPFGkT

PUOPFGkT PUOPFGkT

PUOPFGkT

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PUOPFGkT

HM507

PUOPFGkT

PUOPFGkT PUOPFGkT PUOPFGkT PUOPFGkT

PUOPFGkT

PUOPFGkT PUOPFGkT

PUk PUk PUk PUk PUk PUk

PUkT

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PUOPFGkT

PUkT

INPUT CHI OPK HJ

PUkT

VBN

PUOPFGkT

HJKL

PUOPFGkT

PUkT

PUOPFGkT

HGOFFD

PUkT

INPUT CHI

HAMEG

OPK

VBN

PUOPFGkT

HJKL

Wie den Abbildungen zu entnehmen, lässt sich der Griff in verschiedene Positionen schwenken: A und B = Trageposition C = Waagerechte Betriebsstellung D und E = Betriebsstellungen mit unterschiedlichem Winkel F = Position zum Entfernen des Griffes T = Stellung für Versand im Karton (Griffknöpfe nicht ge-

rastet)

Achtung!

Um eine Änderung der Griffposition vorzunehmen,

muss das Gerät so aufgestellt sein, dass es nicht herunterfallen kann, also z.B. auf einem Tisch stehen. Dann müssen die Griffknöpfe zunächst auf beiden Seiten gleichzeitig nach Außen gezogen und in Richtung der gewünschten Position geschwenkt werden. Wenn die Griffknöpfe während des Schwenkens nicht nach Außen gezogen werden, können sie in die nächste Raststellung einrasten.

Entfernen / Anbringen des Griffs

Abhängig vom Gerätetyp kann der Griff in Stellung B oder F entfernt werden, in dem man ihn weiter herauszieht. Das Anbringen des Griffs erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Transport / Lagerung

Bewahren Sie bitte den Originalkarton für einen eventuell späteren Transport auf. Transportschäden aufgrund einer mangelhaften Verpackung sind von der Gewährleistung ausgeschlossen. Die Lagerung des Gerätes muss in trockenen, geschlossenen Räumen erfolgen. Wurde das Gerät bei extremen Temperaturen transportiert, sollte vor dem Einschalten eine Zeit von mindestens 2 Stunden für die Akklimatisierung des Gerätes eingehalten werden.

Sicherheitshinweise

Dieses Gerät ist gemäß VDE 0411 Teil 1, Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte, gebaut, geprüft und hat das Werk in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen. Es entspricht damit auch den Bestimmungen der europäischen Norm EN 61010-1 bzw. der internationalen Norm IEC 61010-1. Um diesen Zustand zu erhalten und einen gefahrlosen Betrieb sicherzustellen, muss der Anwender die Hinweise und Warnvermerke beachten, die in dieser Bedienungsanleitung enthalten sind. Gehäuse, Chassis und alle Messanschlüsse sind mit dem Netzschutzleiter verbunden. Das Gerät entspricht den Bestimmungen der Schutzklasse I. Die berührbaren Metallteile sind gegen die Netzpole mit 2200V Gleichspannung geprüft.

Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen betrieben werden. Der Netzstecker muss eingesteckt sein, bevor Signalstromkreise angeschlossen werden. Sind Zweifel an der Funktion oder Sicherheit der Netzsteckdosen aufgetreten, so sind die Steckdosen nach DIN VDE0100, Teil 610, zu prüfen.

Änderungen vorbehalten

Wichtige Hinweise

Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung in-

nerhalb oder außerhalb des Gerätes ist unzulässig!

– Die Netzversorgung entspricht den auf dem Gerät ange-

gebenen Werten

– Das Öffnen des Gerätes darf nur von einer entsprechend

ausgebildeten Fachkraft erfolgen.

– Vor dem Öffnen muss das Gerät ausgeschaltet und von

allen Stromkreisen getrennt sein.

In folgenden Fällen ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und gegen unabsichtlichen Betrieb zu sichern:

– Sichtbare Beschädigungen am Gerät – Beschädigungen an der Anschlussleitung – Beschädigungen am Sicherungshalter – Lose Teile im Gerät – Das Gerät arbeitet nicht mehr Nach längerer Lagerung unter ungünstigen Verhältnissen

(z.B. im Freien oder in feuchten Räumen)

– Schwere Transportbeanspruchung

Die meisten Elektronenröhren generieren

Gamma-Strahlen. Bei diesem Gerät bleibt die Ionendosisleistung weit unter dem gesetzlich zulässigen Wert von 36 pA/kg.

Achtung!

Das Messgerät ist nur zum Gebrauch durch Per-

sonen bestimmt, die mit den beim Messen elektrischer Größen verbundenen Gefahren vertraut sind.

Aus Sicherheitsgründen darf das Messgerät nur

an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen betrieben werden. Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung ist unzulässig. Der Netzstecker muss eingesteckt sein, bevor Signalstromkreise angeschlossen werden.

CAT I

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich lediglich auf die Benutzersicherheit. Andere Gesichtspunkte, wie z.B. die maximal zulässige Eingangsspannung, sind den technischen Daten zu entnehmen und müssen ebenfalls beachtet werden. Dieses Messgerät ist für Messungen an Stromkreisen bestimmt, die überhaupt nicht (Batteriebetrieb) oder nicht galvanisch mit dem Netz verbunden sind. Direkte Messungen (ohne galvanische Trennung) an Messstromkreisen der Messkategorie II, III und IV sind unzulässig! Die Stromkreise eines Messobjekts sind dann nicht direkt mit dem Netz verbunden, wenn das Messobjekt über einen Schutz-Trenntransformator der Schutzklasse II betrieben wird. Es ist auch möglich mit Hilfe geeigneter Wandler (z.B. Stromzangen), welche mindestens die Anforderungen der Schutzklasse II erfüllen, indirekt am Netz zu messen. Bei der Messung muss die Messkategorie – für die der Hersteller den Wandler speziﬁ ziert hat – beachtet werden.

Messkategorien CAT

Die Messkategorien beziehen sich auf Transienten im Spannungsversorgungsnetz. Transienten sind kurze, sehr schnelle und steile Spannungs- und Stromänderungen. Diese können periodisch und nicht periodisch auftreten. Die Höhe möglicher Transienten nimmt zu, je kürzer die Entfernung zur Quelle der Niederspannungsinstallation ist.

Freileitungen

Hausanschluss Zählertafel

CAT IV Messungen an der Quelle der Niederspannungsinstal-

lation (z.B. an Zählern).

CAT III Messungen in der Gebäudeinstallation (z.B. Verteiler,

Leistungsschalter, fest installierte Steckdosen, fest installierte Motoren etc.).

fest installierte Maschinen Verteilerschränke Sammelschienen Steckdosen nahe der Verteiler

Steckdosen und Verteilerdosen für Handbohrmaschine, PC oder Kühlschrank

CAT IV CAT III CAT II

Änderungen vorbehalten

Wichtige Hinweise

CAT II Messungen an Stromkreisen, die elektrisch direkt

mit dem Niederspannungsnetz verbunden sind (z.B. Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge etc.)

CAT I Elektronische Geräte und abgesicherte Stromkreise

in Geräten.

Bestimmungsgemäßer Betrieb

Betrieb in folgenden Bereichen: Industrie-, Wohn-, Geschäftsund Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe. Die Geräte sind zum Gebrauch in sauberen, trockenen Räumen bestimmt. Sie dürfen nicht bei besonders großem Staub- bzw. Feuchtigkeitsgehalt der Luft, bei Explosionsgefahr sowie bei aggressiver chemischer Einwirkung betrieben werden. Die zulässige Umgebungstemperatur während des Betriebes reicht von +5 °C ... +40 °C. Während der Lagerung oder des Transportes darf die Temperatur zwischen –20 °C und +70 °C betragen. Hat sich während des Transportes oder der Lagerung Kondenswasser gebildet muss das Gerät ca. 2 Stunden akklimatisiert und getrocknet werden. Danach ist der Betrieb erlaubt. Die Betriebslage ist beliebig. Eine ausreichende Luftzirkulation (Konvektionskühlung) ist jedoch zu gewährleisten. Bei Dauerbetrieb ist folglich eine horizontale oder schräge Betriebslage (Aufstellbügel aufgeklappt) zu bevorzugen.

Die Lüftungslöcher des Gerätes dürfen nicht abge-

deckt werden!

Wartung

Das Gerät benötigt bei einer ordnungsgemäßen Verwendung keine besondere Wartung. Sollte das Ger ät durch den täglichen Gebrauch verschmutzt sein, genügt die Reinigung mit einem feuchten Tuch. Bei hartnäckigem Schmutz verwenden Sie ein mildes Reinigungsmittel (Wasser und 1% Entspannungsmittel). Bei fettigem Schmutz kann Brennspiritus oder Waschbenzin (Petroleumäther) benutzt werden. Displays oder Sichtscheiben dürfen nur mit einem feuchten Tuch gereinigt werden.

Verwenden Sie keinen Alkohol, Lösungs- oder Scheuermittel. Keinesfalls darf die Reinigungsﬂ üssigkeit in das Gerät gelangen. Die Anwendung

STOP

anderer Reinigungsmittel kann die Kunststoffund Lackoberﬂ ächen angreifen.

Schutzschaltung

Dieses Gerät ist mit einem Schaltnetzteil ausgerüstet, welches über eine Schutzschaltung für Überstrom und Überspannung verfügt. Im Fehlerfall kann ein, sich periodisch wiederholendes, tickendes Geräusch hörbar sein.

Netzspannung

Das Gerät arbeitet mit einer Netzwechselspannung von 105 bis 250 V bei 50/60Hz. Eine Netzspannungsumschaltung ist daher nicht vorgesehen.

Nenndaten mit Toleranzangaben gelten nach einer Anwärmzeit von 30 Minuten, bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C. Werte ohne Toleranzangabe sind Richtwerte eines durchschnittlichen Gerätes.

Gewährleistung und Reparatur

HAMEG Geräte unterliegen einer strengen Qualitätskontrolle. Jedes Gerät durchläuft vor dem Verlassen der Produktion einen 10-stündigen „Burn in-Test“. Im intermittierenden Betrieb wird dabei fast jeder Frühausfall erkannt. Anschließend erfolgt ein umfangreicher Funktions- und Qualitätstest, bei dem alle Betriebsarten und die Einhaltung der technischen Daten geprüft werden. Die Prüfung erfolgt mit Prüfmitteln, die auf nationale Normale rückführbar kalibriert sind.

Es gelten die gesetzlichen Gewährleistungsbestimmungen des Landes, in dem das HAMEG-Produkt erworben wurde. Bei Beanstandungen wenden Sie sich bitte an den Händler, bei dem Sie das HAMEG-Produkt erworben haben.

Nur für die Länder der EU:

Um den Ablauf zu beschleunigen, können Kunden innerhalb der EU die Reparaturen auch direkt mit HAMEG abwickeln. Auch nach Ablauf der Gewährleistungsfrist steht Ihnen der HAMEG Kundenservice für Reparaturen zur Verfügung.

Return Material Authorization (RMA): Bevor Sie ein Gerät an uns zurücksenden, fordern Sie bitte in jedem Fall per Internet: http://www.hameg.com oder Fax eine RMA-Nummer an. Sollte Ihnen keine geeignete Verpackung zur Verfügung stehen, so können Sie einen leeren Originalkarton über den HAMEG-Service (Tel: +49 (0) 6182 800 500, E-Mail: service@hameg.com) bestellen.

Sicherungswechsel der Gerätesicherung

Die Netzeingangssicherung ist von außen zugänglich. Netzstecker-Buchse und Sicherungshalter bilden eine Einheit. Das Auswechseln der Sicherung darf und kann (bei unbeschädigtem Sicherungshalter) nur erfolgen, wenn zuvor das Netzkabel aus der Buchse entfernt wurde. Dann muss der Sicherungshalter mit einem Schraubendreher herausgehebelt werden. Der Ansatzpunkt ist ein Schlitz, der sich auf der Seite der Anschlusskontakte beﬁ ndet. Die Sicherung kann danach aus einer Halterung gedrückt und ersetzt werden.

Der Sicherungshalter wird gegen den Federdruck eingeschoben, bis er eingerastet ist. Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und unzulässig. Dadurch entstandene Schäden am Gerät fallen nicht unter die Gewährleistung.

Sicherungsty pe: Größe 5 x 20 mm; 250V~, C; IEC 127, Bl. III; DIN 41 662 (evtl. DIN 41 571, Bl. 3). Abschaltung: träge (T) 0,8A.

Änderungen vorbehalten

Messgrundlagen

Dämpfung und Verstärkung

Das nachfolgende Bild zeigt einen Vierpol mit der Eingangsgröße U

und der Ausgangsgröße Ua. Zur Vereinfachung nehmen

wir an R

Eingangssignal mit Leistung

= Ra.

Vierpol

Ausgangssignal

mit Leistung

Messgrundlagen

Spannungsverstärkung:

Stromverstärkung:

Leistungsverstärkung:

a x Ia

e x Ie

Dämpfung:

u x Vi

oder auch Wirkungsgrad

u =

i =

Pegel - Dezibel dB

Der Pegel ist das logarithmierte Verhältnis von zwei Größen derselben Einheit. Da die beiden Größen und auch die Einheiten im Verhältnis stehen, kürzen sich die Einheiten heraus. Pegel sind dimensionslos. Gerade bei Berechnungen mit Verstärkung und Dämpfung ergeben sich Zahlen, welche über Dekaden unterschiedlich sind. Diese werden schnell unhandlich und unübersichtlich. Um die Berechnung zu vereinfachen werden Pegel verwendet.

[Einheit]

Verhältnis der Größen:

Pegel der Größen:

[Einheit]

in Bel (B)

Als Kennzeichnung für die Pegelmaße werden die „PseudoEinheiten“ Bel (B) und Dezibel (dB) verwendet. Wird statt dem Zehnerlogarithmus (dekadischer Logarithmus) der natürliche Logarithmus zur Pegelbildung herangezogen, wird zur Kennzeichnung des Pegelmaßes die heute kaum noch gebräuchliche „Einheit“ Neper (Np) benutzt. ( engl. Mathematiker John Neper 1550 bis 1617)

Relativer Pegel

Zur Angabe der Leistungsverstärkung wird allgemein das 10-fache des dekadischen Logarithmus verwendet. Dies wird am Zusatz Dezibel (dB) erkenntlich. Strom- und Spannungsverstärkung werden durch das 20-fache des dekadischen Logarithmus angegeben.

Ist der Ausgangswiderstand des Verstärkers gleich dem Eingangswiderstand stimmen die Verstärkungsmaße für Leistung, Strom und Spannung

TiPP

überein.

damit ist

dann folgt

10 lg

Absoluter Pegel

Pegelwerte zu verwenden ist nur dann sinnvoll wenn auch die entsprechenden Bezugsgrößen bekannt sind. Die Bezugsgrößen P

, U0 und I0 können beliebig gewählt werden. Um jedoch

eine entsprechende Vergleichbarkeit zu erhalten, werden in der Nachrichtentechnik meist folgende Bezugsgrößen verwendet: Ausgehend von einer angepassten Koaxleitung: Am Widerstand Z = 50 Ω liegt eine Spannung von U Dies entspricht eine Leistung P

Generator (Sender)

= 1mW.

Kabel Verbraucher

Z = 50 Ω

= 224 mV

2 x U

Leistungsanpassung Ri = Z = Ra = 50Ω P0 = 1 mW = 0 dBm

= 224mV.

(Empfänger)

So sind in der Elektronik allgemein folgende Pegelangaben zu ﬁ nden:

absoluter Spannungspegel:

20 lg

in dBV

20 lg

in dBmV

1 mV

Änderungen vorbehalten

Einführung in die Spektrum-Analyse

20 lg

in dBµV

1µV

absoluter Leistungspegel:

10 lg

in dBW

10 lg

in dBm

1mW

Dämpfung

Vierpol

Eingangssignal

Ist die Ausgangsgröße Pa größer als die Eingangsgröße Pe wird das Signal vom Vierpol verstärkt.

Der Quotient ist größer 1.

Ebenfalls ist der Pegel positiv.

10 lg

AusgangssignalP

Zeitbereich

Die Darstellung der Signale erfolgt mit Oszilloskopen im YtBetrieb in der Amplituden-Zeitebene (Zeitbereich). Es werden Informationen über Amplituden und zeitliche Zusammenhänge erkennbar. Allerdings lassen sich damit nicht alle Signale ausreichend charakterisieren. Schwierig wird es bei der Darstellung eines Signals, dass aus verschiedenen sinusförmigen Bestandteilen zusammengesetzt ist. Mit einem Oszilloskop wird nur die Summe aller Bestandteile sichtbar. Die einzelnen Frequenz- und Amplituden-Anteile werden nicht angezeigt. Das einfachste periodische Signal im Zeitbereich ist eine Sinusschwingung. Sie wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Y(t) = Y × sin (2π × ––)

y(t)

= 1 / f

Ist die Ausgangsgröße Pe kleiner als die Eingangsgröße Pa wird das Signal vom Vierpol gedämpft.

Der Quotient ist kleiner 1.

Damit ist der Pegel negativ.

10 lg

Um auch bei der Dämpung mit positiven Zahlen zu rechnen wird der Quotient umgekehrt. Ist die Ausgangsgröße Pa kleiner als die Eingangsgröße

Pe wir der Quotient größer 1.

Ebenfalls ist der Pegel, das sogenannte Dämpfungsmaß

a = 10 lg

wieder positiv.

Einführung in die Spektrum-Analyse

Die Analyse von elektrischen Signalen ist ein Grundproblem für viele Ingenieure und Wissenschaftler. Selbst wenn das eigentliche Problem nicht elektrischer Natur ist, werden oftmals die interessierenden Parameter durch die unterschiedlichsten Wandler in elektrische Signale umgewandelt. Dies umfasst ebenso Wandler für mechanische Größen wie Druck oder Beschleunigung, als auch Messwertumformer für chemische und biologische Prozesse. Die Wandlung der physikalischen Parameter ermöglicht anschließend die Untersuchung der verschiedenen Phänomene im Zeit- und Frequenzbereich. Der traditionelle Weg, elektrische Signale zu analysieren, ist ihre Darstellung in der Amplituden-ZeitEbene (Zeitbereich).

Das selbe Sinussignal im Frequenzbereich wird wie folgt dargestellt:

y(f) = F

y(f)

Frequenzbereich

Anstatt ein Signal im Zeitbereich anzuzeigen, lässt es sich auch in der Amplituden-Frequenzebene im Frequenzbereich darstellen. Ein Signal wird dann durch die darin enthaltenen Frequenzen und deren Amplituden charakterisiert. Der Phasebezug des Signals geht bei dieser Betrachtungsweise jedoch verloren.

Als erstes wird ein Signal, bestehend aus den Frequenzen f f

und f2 im Zeitbereich dargestellt.

Amplitude

Zeit

Änderungen vorbehalten

Nun werden die im Signal enthaltenen drei Frequenzen f0, f1 und f

im Zeitbereich einzeln dargestellt.

Spektrumanalysatoren

Zeit

Amplitude

Frequenz

Zeit

Jetzt erfolgt die Darstellung des selben Signals mit den Frequenzen f

Amplitude

, f1 und f2 im Frequenzbereich

Frequenz

FFT-Analyse (Fast Fourier Transformation)

Die FFT-Analyse wird für relativ niedrige Frequenzen (einige 100 kHz) verwendet, da die Auﬂ ösung der D/A-Wandler begrenzt ist. Zum Einsatz kommen so genannte EchtzeitAnalysatoren nach dem Prinzip der diskreten Fouriertransformation.

Dabei wird ein zeitlich begrenzter Abschnitt des Signals betrachtet. Das auszuwertende Signal wird abgetastet und aus den erfassten einzelnen Messwerten wird das Spektrum des Signals berechnet. Da bei dieser Betrachtung einzelne diskrete Messwerte zur Berechnung benutzt werden, nennt man dies auch Diskrete-Fourier-Transformation (DFT). Als Ergebnis erhält man wiederum ein diskretes Frequenzspektrum. Um die Anzahl der für die Transformation benötigten Rechenschritte zu verringern gibt es verschiedene Rechenalgorithmen. Der am häuﬁ gsten verwendete Algorithmus ist die Fast-FourierTransformation (FFT).

Damit das Ergebnis der FFT-Analyse auch aussagekräftig ist müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

Mit ihnen erfolgt die Signaldarstellung in der AmplitudenFrequenzebene (Yf). Dabei werden die einzelnen Spektralkomponenten und ihre Amplituden angezeigt. Die hohe Eingangsempﬁ ndlichkeit und der große Dynamikbereich von Spektrumanalysatoren ermöglichen die Analyse von Signalen, die mit einem Oszilloskop nicht darstellbar sind. Ähnlich 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 Übertragungsverluste und Verzerrungen einfach charakterisieren. Eine weitere Anwendung von SpektrumAnalysatoren, die mit Mitlaufgeneratoren ausgerüstet sind, ist die Messung an Vierpolen. So etwa Frequenzgangmessungen an Filtern und Verstärkern. Spektrumanalysatoren lassen sich nach zwei grundsätzlichen Verfahren unterscheiden: gewobbelte und abgestimmte Analysatoren oder EchtzeitAnalysatoren. Nachfolgend sind kurz einige Typen von Spektrumanalysatoren beschrieben.

Echtzeit-Analysatoren

Parallelﬁ lter-Analysatoren bestehen aus der Parallelschaltung einer Vielzahl von schmalbandigen analogen Filtern. 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. Parallelﬁ lter-Analysatoren sind sehr schnell und sehr teuer.

Überlagerungs-Spektrumanalysatoren

Fast alle modernen Spektrumanalysatoren arbeiten deshalb nach dem Überlagerungsprinzip (Superheterodyne-Prinzip). Eine Möglichkeit ist die Mittenfrequenz eines Bandpassﬁ lters über den gewünschten Frequenzbereich abzustimmen. Ein Detektor erzeugt dabei eine vertikale Ablenkung auf dem Bildschirm. Ein durchstimmbarer Generator sorgt für die synchrone Abstimmung der Filtermittenfrequenz und der Horizontalablenkung. Dieses einfache Prinzip ist relativ preiswert, hat jedoch Nachteile in Bezug auf Selektion und Empﬁ ndlichkeit.

– Bei dem Signal muss es sich um ein periodisches Signal

handeln.

– Der beobachtete zeitlich begrenzte Abschnitt des Signals

muss ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer des Signals sein.

Sind diese Bedingungen nicht erfüllt ergeben sich Fehler bei der Berechnung der Frequenzen des Spektrums und deren Amplituden.

Bandpassﬁ lter

Die gebräuchlichere Ar t der Spektrumanalysatoren verwendet für die Selektion ein Bandpassﬁ lter mit fester Mittenfrequenz. Hier wird die Frequenz eines lokalen Oszillators (LO) verändert. Ein durchstimmbarer Oszillator ist auch für hohe Frequenzen gut und stabil realisierbar. Ein festes Bandpassﬁ lter mit hoher Güte ist einfacher zu bauen und in seinen Eigenschaften stabiler als ein durchstimmbares Filter. Das feste Filter lässt zu jedem Zeitpunkt nur denjenigen Anteil der zu analysierenden Funktion passieren,

für den gilt: f

(t) = Frequenz Eingangssignal

inp

(t) = Frequenz Lokaloszillator(LO)

= Zwischenfrequenz

Durch die Umsetzung auf eine feste Zwischenfrequenz werden die Nachteile des Systems mit abstimmbarem Bandpassﬁ lter umgangen. Der nutzbare Frequenzbereich und die Grenz-

(t) = fLO(t) ± fZF

inp

Änderungen vorbehalten

Spektrumanalysatoren

TiPP

EingangsAbschwächer

Tiefpassfilter

Mischstufe

Local oscillator

SägezahnGenerator

ZF-Filter

ZF-Verstärker

LogarithmierVerstärker

Detektor

VideoVerstärker

Für 0 kHz beträgt die Frequenz 1369,3 MHz (0 kHz + 1369,3 MHz).

Bei 150 kHz wird sie zu 1369,4 5 MHz (150 kHz +13 69, 45 MHz)

und bei 1050 MHz sind es 2419,3 MHz (1050 MHz + 1369,3 MHz).

2. Eingangsspektrum (f

inp

)

Das Eingangssignal wie es am Analysatoreingang vorliegt

und über den Eingangsabschwächer auf den Eingangsmischer gelangt (speziﬁ zierter Messbereich: 150 kHz bis 105 0 MHz ).

3. Mischproduktsumme von 1. LO (f Eingangsspektrum (f

inp

)

) und dem gesamten

Bei einer zu messenden Frequenz von 150 kHz beträgt die

Frequenz des 1. LO 1369,45 MHz; die Summe beträgt dann 1369,60 MHz. Für 1050 MHz muss die Frequenz des 1. LO 2419,3 MHz betragen und die Summe ist 3469,3 MHz.

4. Mischproduktdifferenz von 1. LO (f Eingangsspektrum (f

inp

)

) und dem gesamten

Bei 150 kHz beträgt die Frequenz des 1. LO 1369,45 MHz,

was eine Differenz von 1369,3 MHz (1369,45 MHz – 150 kHz) ergibt. Im Falle 1050 MHz (2419,3 MHz – 1050 MHz) ist die Differenz erneut 1369,3 MHz.

Fazit: Nach der 1. Mischstufe gelangen die zuvor beschriebenen Signale auf ein Bandpassﬁ lter (ZF-Filter). Die Mittenfrequenz des ZF-Filters beträgt 1369,3 MHz. Damit kann nur die Mischproduktdifferenz, die 1369,3 MHz beträgt und das Signal des

1. LO (bei Abstimmung auf 0 kHz = 1369,3 MHz) zum Ausgang

des Bandpassﬁ lters gelangen, von wo aus die weitere Signalverarbeitung erfolgt.

empfindlichkeit eines Spektrumanalysators hängen zum größten Teil vom Konzept und der technischen Ausführung des Eingangsteils ab. Das HF-Eingangsteil wird durch die Komponenten Eingangsabschwächer, Eingangsﬁ lter, Mischer und Umsetzoszillator (LO) bestimmt. Das zu analysierende Signal gelangt über den in 10dB-Schritten schaltbaren Eingangsabschwächer auf ein Eingangsﬁ lter.

Dieses Filter hat Tiefpasscharakter und erfüllt mehrere Aufgaben: Es verhindert in gewissem Maße den Mehrfach-

empfang eines Signals, den Direktempfang der Zwischenfrequenz (ZF-Durchschlag) und unterdrückt die Rückwirkung des Oszillators auf den Eingang. Der Eingangsmischer ist zusammen mit dem durchstimmbaren Oszillator (1. LO) für die Umsetzung der Eingangssignale zuständig. Er bestimmt die frequenzabhängige Amplitudencharakteristik und die dynamischen Eigenschaften des Gerätes.

Der Analysator arbeitet im Prinzip wie ein elektronisch abgestimmter Schmalbandempfänger. Die Frequenzabstimmung erfolgt durch den Umsetzoszillator (1.LO; „Local Oscillator”), dessen Signal auf die 1. Mischstufe (Eingangsmischer) gelangt. Das gesamte am Analysatoreingang vorhandene Frequenzspektrum (Eingangsspektrum) gelangt ebenfalls auf die

1. Mischstufe.

Am Ausgang der 1. Mischstufe sind folgende Signale:

1. Signal (f

) des 1. Umsetzoszillators (1. LO)

Die Frequenz des 1.LO liegt zum Beispiel immer

1369,3 MHz über der Frequenz des Eingangssignals.

Das vom 1. LO bewirkte „0 kHz-Signal” ist unvermeidlich und kann bei Messungen mit 500 kHz Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW) im Bereich von 0 kHz bis ca. 2,5 MHz stören. Mit einer niedrigeren Auflösungsbandbreite lassen sich derartige Effekte vermeiden.

Bei der Messung wird zwischen Zero-Span (Messbereichsumfang gleich Null) und dem von Null abweichendem Span unterschieden.

Folgende Bedingungen liegen vor, je nach dem ob ohne oder mit SPAN gemessen wird:

Im Zero-Span Betrieb erzeugt der 1. LO eine feste Frequenz, um 1369,3 MHz höher als die zu analysierende Eingangsfrequenz sein muss. Der Analysator zeigt dann nur die gewünschte Eingangsfrequenz und die Frequenzanteile an, die abhängig von der gewählten Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW) über die ZF-Filter gelangen. Liegt Zero-Span nicht vor, wird ein Frequenzbereich angezeigt, dessen Umfang von der Span-Einstellung abhängig ist. Beträgt z.B. die Mittenfrequenz 500 MHz und der Span 1000 MHz (Fullspan), beginnt die Messung (angezeigt am linken Rand der Darstellung) mit 0 kHz und endet (am rechten Rand der Darstellung) mit 1000 MHz. Bei dieser Einstellung wird die Frequenz des 1. LO zeitlinear von 1369,3 MHz auf 2469,3 MHz erhöht, bis ein Sweep erfolgt ist und der nächste beginnt.

Zwischen dem zu analysierenden Frequenzbereich (SPANEinstellung) und der Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW) bestehen physikalische Zusammenhänge, welche die Anzeige von zu niedrigen Signalpegeln bewirken können. Derartige Fehler

Änderungen vorbehalten

Anforderungen an Spektrumanalysatoren

entstehen, wenn die Messzeit nicht die Erfordernisse der vom ZF-Filter und/oder Video-Filter benötigten Einschwingzeit erfüllt. Die Messzeit zu kurz ist. Mit der UNCAL.-Anzeige werden derartige Bedingungen signalisiert.

Anforderungen an Spektrumanalysatoren

Die verschiedenen Einsatzgebiete der Spektrumanalysatoren erfordern von diesen Geräten vielfältige Eigenschaften, die sich zum Teil untereinander ausschließen oder sich nur durch großen Aufwand zusammenfassen lassen. Das Anwendungsgebiet der Spektrumanalysatoren liegt vor allen Dingen dort, wo die Genauigkeit und das zeitliche Auﬂ ösungsvermögen sowie die geringe Dynamik des Oszilloskopes bei der Signalanalyse nicht mehr ausreichen. Dabei stehen großer Frequenzabstimmbereich, Filteranforderungen zwischen extrem schmalbandig und „full span”-Darstellung sowie hohe Eingangsempﬁ ndlichkeit nicht unbedingt im Gegensatz zueinander. Sie lassen sich jedoch zusammen mit hoher Auﬂ ösung, großer Stabilität, möglichst geradem Frequenzgang und geringem Eigenklirrfaktor meist nur unter großem Aufwand realisieren.

Frequenzmessung

Spektrumanalysatoren ermöglichen Frequenzmessungen im SPAN-Betrieb und bei abgeschaltetem SPAN (Zero-SPAN) im Zeitbereich. In der Betriebsart SPAN kann der gesamte nutzbare Frequenzbereich mit ,,full span” (SPAN: 1000 MHz) betrachtet und die Frequenz eines Signals grob bestimmt werden. Anschließend kann diese Frequenz als CENTER FREQ. vorgegeben und die Signaldarstellung mit geringerem SPAN vorgenommen werden. Je kleiner der SPAN und die Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW) sind, umso höher ist die Frequenzmessgenauigkeit, da sich dann die Anzeige- und MARKER-Genauigkeit erhöhen ( RBW). Bei ,,Zero Span” und kleinster Auﬂ ösungsbandbreite genügt es, das Signal, welches unmoduliert als waagerechte, konstante Linie angezeigt wird, mit dem CENTER FREQ.-Einsteller auf maximalen Pegel einzustellen und die Frequenz abzulesen. Dabei arbeitet der Analysator als ein auf eine diskrete Frequenz abgestimmter Empfänger mit wählbaren Bandbreiten.

Stabilität

Es ist wichtig, dass der Spektrumanalysator eine größere Frequenzstabilität besitzt als das Signal, das untersucht werden soll. Die Frequenzstabilität ist abhängig von der Stabilität der Umsetz-Oszillatoren (1.LO). Dabei wird zwischen Kurzzeit- und Langzeitstabilität unterschieden. Ein Maß für die Kurzzeit-Stabilität ist die Rest-FM. Rauschseitenbänder sind ein Maß für die spektrale Reinheit der (1.LO) Local-Oszillatoren und gehen ebenfalls in die Kurzzeit-Stabilität eines Spektrumanalysators ein. Sie werden speziﬁ ziert durch die Dämpfung in dB und dem Abstand in Hz, bezogen auf das zu untersuchende Signal bei einer bestimmten Filterbandbreite. Die Langzeit-Stabilität eines Spektrumanalysators wird überwiegend durch die Frequenzdrift des Umsetz-Oszillators (LO) bestimmt. Sie ist ein Maß dafür, um wie viel die Frequenz sich innerhalb bestimmter Zeitbereiche ändert.

Auﬂ ösung

Bevor die Frequenz eines Signals mit dem Spektrumanalysator gemessen werden kann, muss dieses Signal ermittelt bzw. aufgelöst werden. Auﬂ ösung heißt dabei, es muss von benachbarten Signalen im zu untersuchenden Spektrum unterschieden werden. Diese Möglichkeit ist eine entscheidende Voraussetzung für viele Applikationen mit dem Spektrumanalysator und wird grundsätzlich, neben anderen Faktoren, durch dessen kleinste ZF-Filterbandbreite bestimmt. Wichtige Kennwerte für die Trennbarkeit zweier benachbarter Spektrallinien, mit stark unterschiedlicher Amplitude, sind die Bandbreite und die Flankensteilheit der ZF-Filter. Die Bandbreite wird als Frequenz angegeben, bei der der Signalpegel gegenüber der Mittenfrequenz um 3 dB abgefallen ist. Das Verhältnis der 60 dB-Bandbreite zur 3 dB-Bandbreite wird als Formfaktor bezeichnet.

Je kleiner der Formfaktor desto besser die Fähig-

keit des Spektrumanalysators eng benachbarte Signale zu trennen. Ist z.B. der Formfaktor eines Filters im Spektrumanalysator 15:1, dann müssen zwei in der Amplitude um 60 dB unterschiedliche Signale sich in der Frequenz mindestens um den Faktor 7,5 der ZF-Filterbandbreite unterscheiden, um einzeln erkennbar zu sein. Andernfalls

erscheinen sie als ein Signal auf dem Bildschirm.

TiPP

Der Formfaktor ist jedoch nicht der allein bestimmende Faktor zur Unterscheidung zweier eng benachbarter Signale mit unterschiedlicher Amplitude. Ebenso wird die Trennbarkeit durch die Rest-FM und die spektrale Reinheit der internen Oszillatoren beeinﬂ usst. Diese erzeugen Rausch-Seitenbänder und verschlechtern dadurch die erreichbare Auﬂ ösung. Rausch-Seitenbänder werden im Bereich der Basis der ZF-Filter sichtbar und verschlechtern die Sperrbereichs- Dämpfung der ZF-Filter.

Ist die kleinste ZF-Bandbreite z.B. 20 kHz, dann ist der kleinste Frequenzabstand, um zwei Spektrallinien voneinander zu trennen, ebenfalls 20 kHz. Dies ist deshalb der Fall, weil der Spektrumanalysator seine eigene ZF-Filterkurve darstellt, wenn er ein Signal im Spektrum detektiert. Da die Auﬂ ösung des Spektrumanalysators durch seine ZF-Filterbandbreite bestimmt wird, könnte man annehmen, dass bei unendlich schmaler Filterbandbreite auch eine unendlich hohe Auﬂ ösung erzielt werden kann. Die Einschränkung ist dabei, dass die nutzbare ZF-Bandbreite durch die Stabilität des Spektrumanalysators (Rest-FM) begrenzt wird. Dies bedeutet, dass bei einer Rest-FM des Spektrumanalysators von z.B. 20 kHz, die kleinste sinnvolle ZF-Bandbreite, die verwendet werden kann um ein einzelnes 20 kHz-Signal zu bestimmen, ebenfalls 20 kHz ist. Ein schmalbandigeres ZF-Filter würde in diesem Fall mehr als eine Spektrallinie auf dem Bildschirm abbilden, oder ein jitterndes Bild (je nach Wobbelgeschwindigkeit) oder ein nur zum Teil geschriebenes Bild erzeugen.

Außerdem besteht eine weitere praktische Einschränkung für die schmalste Filterbandbreite: Die Abtast- oder Scan-Geschwindigkeit im Verhältnis zur gewählten Filterbandbreite. Es gilt: je schmaler die Filterbandbreite, desto geringer muss die Scangeschwindigkeit sein, um dem Filter ein korrektes Einschwingen zu ermöglichen. Wird die Scangeschwindigkeit zu groß gewählt, d.h. die Filter sind u.U. noch nicht eingeschwungen, so resultiert dies in unkorrekter Amplitudendarstellung des Spektrums. Die einzelnen Spektrallinien werden dann mit zu niedriger Amplitude dargestellt. Auf diese Weise sind praktische Grenzen für die kleinste ZF-Filterbandbreite gesetzt.

Änderungen vorbehalten

Spektrumanalysatoren

Rauschen

Die Empﬁ ndlichkeit ist ein Maß für die Fähigkeit des Spektrumanalysators, kleine Signale zu messen. Die maximale Empﬁ ndlichkeit wird durch das Eigenrauschen bestimmt. Hier unterscheidet man grundsätzlich zwei Arten: thermisches und nicht-thermisches Rauschen.

Das thermische Rauschen wird mit folgender Formel beschrieben: PN = K × T × B

PN = Rauschleistung in Watt K = Boltzmann Konstante (1,38 × 10 T = absolute Temperatur (K) B = Bandbreite des Systems in Hz

Diese Gleichung zeigt, dass die Größe des Rauschens direkt proportional zur Bandbreite ist. Daraus folgt, dass eine Bandbreitenreduzierung der Filter um eine Dekade das Rauschen prinzipiell um 10 dB senkt, was wiederum eine Empﬁ ndlichkeitssteigerung des Systems um 10 dB bedingt. Alle weiteren Rauschquellen des Analysators werden als nicht-thermisch angenommen. Unerwünschte Abstrahlungen, Verzerrungen auf Grund nichtlinearer Kennlinien und Fehlanpassungen sind Quellen von nicht-thermischem Rauschen. Unter der Übertragungsgüte oder Rauschzahl versteht man normalerweise die nicht-thermischen Rauschquellen. Zu diesen wird das thermische Rauschen addiert um die Gesamtrauschzahl des Systems zu erhalten.

Dieses Rauschen, welches auch auf dem Schirm sichtbar wird, bestimmt die Empﬁ ndlichkeit eines Spektrumanalysators. Da der Rauschpegel sich mit der Bandbreite ändert, ist es notwendig sich beim Empﬁ ndlichkeitsvergleich zweier Analysatoren auf die gleiche Filterbandbreite zu beziehen. Spektrumanalysatoren werden über ein breites Frequenzband gewobbelt, sind aber eigentlich schmalbandige Messinstrumente. Alle Signale, die im Frequenzbereich des Spektrumanalysators liegen, werden auf eine Zwischenfrequenz konvertiert und durchlaufen dann die ZF-Filter. Der Detektor hinter dem ZFFilter sieht nur den Rauschanteil, der innerhalb der schmalen Filterbandbreite liegt. Daher wird auf dem Sichtschirm nur das Rauschen dargestellt, welches innerhalb des Durchlassbereiches des ZF-Filters liegt. Bei der Messung diskreter Signale wird die maximale Empﬁ ndlichkeit immer mit dem schmalsten ZF-Filter erreicht.

-23

Joule/K)

Video-Filter

Die Messung kleiner Signale kann sich immer dann schwierig gestalten, wenn die Signalamplitude im gleichen Pegelbereich wie das mittlere Rauschen des Spektrumanalysators liegt. Um für diesen Fall die Signale besser sichtbar zu machen lässt sich im Signalweg des Spektrumanalysators hinter dem ZF-Filter ein Video-Filter zuschalten. Durch dieses Filter, mit einer Bandbreite von wenigen kHz, wird das interne Rauschen des Spektrumanalysators gemittelt. Dadurch wird unter Umständen ein sonst im Rauschen verstecktes Signal sichtbar. Wenn die ZF-Bandbreite sehr schmal im Verhältnis zum eingestellten SPAN ist, sollte das Video-Filter nicht eingeschaltet werden, da dies zu einer zu niedrig dargestellten Amplitude auf Grund der Bandbreitenbegrenzung führen kann. (Eine nicht zulässige Kombination der eingestellten Parameter wird durch die UNCAL Anzeige im Display angezeigt).

Speziﬁ kation ist, die Eingangsempﬁ ndlichkeit als den Pegel zu deﬁ nieren, bei dem die Signalleistung der mittleren Rauschleistung des Analysators entspricht. Da ein Spektrumanalysator immer Signal plus Rauschen misst, erscheint bei Erfüllung dieser Deﬁ nition das zu messende Signal 3 dB oberhalb des Rauschpegels. Die maximal zulässige Eingangsspannung für einen Spektrum- Analysator ist der Pegel, der noch nicht zur Zerstörung (Burn Out) der Eingangsstufe führt. Dies ist bei einem Pegel von +10 dBm für den Eingangsmischer, und +20 dBm für den Eingangsabschwächer der Fall. Bevor der ,,burn out” Pegel erreicht wird, setzt eine Verstärkungskompression beim Spektrumanalysator ein. Diese ist unkritisch, solange eine Kompression von 1dB nicht überschritten wird. Darüber hinaus kann davon ausgegangen werden, dass der Analysator Nichtlinearitäten auf Grund von Übersteuerung erzeugt. Zusätzlich steigt die Gefahr einer unbemerkten Überlastung der Eingangsstufe, weil sich einzeln dargestellte Spektrallinien in der Abbildung auf dem Bildschirm, auch bei einsetzender Verstärkungskompression, meist nur unmerklich verändern. Auf jeden Fall entspricht die Abbildung der Amplituden nicht mehr den tatsächlichen Verhältnissen.

Bei jeder Signalanalyse entstehen im Spektrumanalysator Verzerrungsprodukte. Diese werden größtenteils durch die nichtlinearen Eigenschaften der Eingangsstufe verursacht. Sie bewegt sich beim HM5510 in der Größenordnung von >75 dB unterhalb des Eingangspegels, solange dieser nicht größer als –30 dBm ist. Um größere Eingangssignale verarbeiten zu können, ist dem Mischer ein Eingangsabschwächer vorgeschaltet. Das größte Eingangssignal, welches der Spektrumanalysator bei jeder beliebigen Stellung des Abschwächers verarbeiten kann ohne ein bestimmtes Maß an Verzerrungen zu überschreiten, wird der ,,optimale Eingangspegel” genannt. Das Signal wird dabei soweit abgeschwächt, dass der Mischer keinen größeren Pegel als –30 dBm angeboten bekommt. Anderenfalls wird der speziﬁ zierte Oberwellenabstand nicht eingehalten. Der verzerrungsfreie Bereich wird auch als nutzbarer Dynamikbereich des Analysators bezeichnet. Zum Unterschied dazu wird der darstellbare Anzeigebereich deﬁ niert als das Verhältnis vom größten zum kleinsten gleichzeitig angezeigten Pegel, ohne dass Intermodulationsprodukte des Analysators auf dem Bildschirm sichtbar sind.

Der verzerrungsfreie Messbereich kann durch eine Reduzierung des Eingangspegels weiter ausgedehnt werden. Die einzige Einschränkung bildet dann die Empﬁ ndlichkeit des Spektrumanalysators. Die maximal mögliche Dynamik wird erreicht, wenn die Spektrallinie mit dem höchsten Pegel den Referenzpegel gerade noch nicht überschreitet.

Frequenzgang

Mit diesem Begriff wird das Übertragungsverhalten des Spektrumanalysators beschrieben. Der Frequenzgang soll möglichst ﬂ ach und die Genauigkeit des angezeigten Signalpegels soll unabhängig von der Signalfrequenz sein. Dabei müssen sich Filter und Verstärker im eingeschwungenen Zustand beﬁ nden.

Empﬁ ndlichkeit - Max. Eingangspegel

Die Speziﬁ kation der Eingangsempﬁ ndlichkeit eines Spektrumanalysators ist etwas willkürlich. Eine Möglichkeit der

Änderungen vorbehalten

Einführung in die Bedienung des HM5510

Gerätekonzept des HM5510

Der HM5510 ist ein Spektrumanalysator für den Frequenzbereich von 150 kHz bis 1050 MHz.

Der Spektrumanalysator arbeitet nach dem Prinzip des Doppel-Superhet-Empfängers. Das zu messende Signal (f

inp

= 0,15 MHz – 1050 MHz) wird der 1. Mischstufe zugeführt und mit dem Signal eines variablen Oszillators gemischt. Dieser Oszillator wird als 1st LO (ﬁ rst Local Oscillator) bezeichnet. Die Differenz von Eingangs- und Oszillator-Signal (f

- f

inp

=fZF) gelangt als 1. Zwischenfrequenz-Signal über ein abgestimmtes Filter auf eine Verstärkerstufe. Dieser folgen zwei weitere Mischstufen und Bandfilter für die 3. Zwischenfrequenz. In der dritten ZF-Stufe wird das Signal wahlweise über ein Bandpassﬁ lter mit einer Bandbreite von 500 kHz oder 20 kHz geführt und gelangt auf einen Detektor.

Bildröhre (CRT)

Das Signal (Video-Signal) wird logarithmiert und direkt oder über einen Tiefpass (Videoﬁ lter) weitergeschaltet. Mit diesem Analogsignal wird der Y-Verstärker der Bildröhre angesteuert. Dessen Ausgang ist mit den Y-Ablenkplatten der Bildröhre (CRT) verbunden. Mit zunehmender Signalamplitude wird der Elektronenstrahl in Richtung oberer Rasterrand abgelenkt. Die X-Ablenkung erfolgt mit einer sägezahnförmigen Spannung. Das Signal mit der niedrigsten Frequenz wird am Anfang (links) und das Signal mit der höchsten Frequenz am Ende (rechts) eines Strahlablenkvorgangs auf der Bildröhre angezeigt.

Bei Zero-Span Betrieb ändert sich die Mess-

frequenz nicht und die X-Ablenkung ist eine

Funktion der Zeit.

TiPP

Einführung in die Bedienung des HM5510

Einschalten:

Beachten Sie bitte besonders vor dem ersten Einschalten des Gerätes folgende Punkte:

– Die am Gerät angegebene Netzspannung stimmt mit

der verfügbaren Netzspannung überein und die richtige Sicherung beﬁ ndet sich im Sicherungshalter des Kaltge-

räteeinbausteckers. – Vorschriftsmäßiger Anschluss an Schutzkontaktsteckdose – Keine sichtbaren Beschädigungen am Gerät – Keine Beschädigungen an der Anschlussleitung – Keine losen Teile im Gerät

Inbetriebnahme

Für den Betrieb des Gerätes sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich. Die übersichtliche Gliederung der Frontplatte und die Beschränkung auf die wesentlichen Funktionen erlauben ein efﬁ zientes Arbeiten sofort nach der Inbetriebnahme. Trotzdem sollten einige grundsätzliche Hinweise für den störungsfreien Betrieb beachtet werden.

Die empﬁ ndlichste Baugruppe ist die Eingangsstu-

fe des Spektrumanalysators. Sie besteht aus dem

STOP

Eingangs-Abschwächer, einem Tiefpassﬁ lter und der ersten Mischstufe. Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen folgende Pegel am Eingang INPUT 50Ω

nicht überschritten werden: – +10 dBm (0,7 V

) Wechselspannung

eff

– ±25 Volt Gleichspannung – mit 40 dB Abschwächung sind maximal +20 dBm zulä ssig Diese Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden, da ansonsten mit der Zerstörung der Eingangsbaugruppe zu rechnen ist!

Weiter ist zu beachten:

a) Bei Messungen an einer Netznachbildung ist der Ein-

gang des Spektrumanalysators unbedingt durch einen Eingangsspannungsbegrenzer (HZ560) zu schützen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der EingangssignalAbschwächer und/oder die erste Mischstufe zerstört werden.

b) 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 Frequenzbereich (0,15 MHz - 1050 MHz) zu beginnen.

c) Trotzdem ist zu berücksichtigen, dass unzulässig hohe

Signalamplituden auch außerhalb des erfassten Frequenzbereichs vorliegen können. Diese werden zwar nicht angezeigt (z.B. 1200 MHz), führen jedoch zur Übersteuerung und in Extremfall zur Zerstörung des 1. Mischers.

d) Der Frequenzbereich von 0 Hz bis 150 kHz ist für den

Spektrumanalysator nicht speziﬁ ziert. In diesem Bereich angezeigte Spektralkomponenten sind bezüglich ihrer Amplitude nur bedingt auswertbar.

Änderungen vorbehalten

Erste Messungen

Wird ein Mess-Signal an den Eingang angelegt

und verschiebt sich die Frequenzbasislinie (Rauschband) nach oben, ist dies ein Indiz für Spektren mit zu hoher Amplitude. Erhöhen Sie in diesem Fall die Eingangsdämpfung des Spektrumanalysators.

Intensität / Focus

Eine besonders hohe Einstellung der Intensität (INTENS) ist nicht erforderlich, weil im Rauschen versteckte Signale dadurch nicht deutlicher sichtbar gemacht werden können. Im Gegenteil, wegen des dabei größer werdenden Strahldurchmessers werden solche Signale, auch bei optimaler Schärfeeinstellung (FOCUS), schlechter erkennbar. Normalerweise sind auf Grund des Darstellungsprinzips beim Spektrumanalysator alle Signale schon bei relativ geringer Intensitätseinstellung gut erkennbar.

Erste Messungen

Einstellungen

Dämpfungsglied geeigneter Dämpfung und Leistung ist zu verwenden.

Messungen im Full-SPAN (S1GHz) sind in aller Regel nur als Übersichtsmessungen sinnvoll. Eine genaue Analyse ist nur mit verringertem SPAN möglich. Hierzu muss zuvor das interessierende Signal über eine Veränderung der Mittenfrequenz (CENTER FREQ.) in die Bildschirmmitte gebracht werden. Danach wird der SPAN reduziert.

Anschließend wird die Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW) verringert und gegebenenfalls das Videoﬁ lter eingeschaltet. Mit dem Warnhinweis „UNCAL“, anstelle der REF.-LEVEL- bzw. MARKER-LEVEL-Anzeige, wird auf eine fehlerhafte Amplitudenanzeige hingewiesen. Dann ist der SPAN für die Einschwingzeit des Filters (Auﬂ ösungsbandbreite = RBW) zu hoch bzw. die Auﬂ ösungsbandbreite zu klein.

Messwerte ablesen

Mit dem Marker lassen sich Messwerte zahlenmäßig einfach erfassen. Hierzu wird der Marker mit dem Drehknopf (bei leuchtender MARKER LED) auf den interessierenden Signalteil gesetzt und die Frequenz (Mxxx.xxx MHz) und der Pegel (Lxx. xdBm) vom Display abgelesen. Bei der Anzeige des Pegelwertes wird der Referenzpegel (REF.-LEVEL) und die Eingangsabschwächung (ATTN) automatisch berücksichtigt. Soll ein Messwert ohne Benutzung des Markers erfasst werden, so ist der Abstand, gemessen in dB, von der obersten Rasterlinie bis zur Spitze des Signals zu ermitteln. Dabei entspricht die oberste Rasterlinie dem im Display angezeigten

Referenzpegel (R....dBm).

Bevor ein unbekanntes Signal an den Messeingang angelegt wird, sollte überprüft werden, dass das Signal keinen Gleichspannungsanteil von max. ±25 V aufweist. Die maximale Amplitude des zu untersuchenden Signals muss kleiner als +10 dBm sein.

ATTN. (Eingangsdämpfung)

Damit das Eingangsteil nicht überlastet wird, sollte der Abschwächer vor dem Anlegen des Signals zunächst auf 40dB geschaltet sein. Die 40dB LED

leuchtet.

Frequenzeinstellung

CENTER FREQ. auf 500 MHz (C500.000MHz) einstellen und einen SPAN von 1000 MHz (S1GHz) wählen.

RBW (Auﬂ ösungsbandbreite)

Es sollte zu Anfang einer Messung das 500 kHz-Filter eingeschaltet und das Videoﬁ lter (VBW) ausgeschaltet sein. Ist kein Signal und nur die Frequenzbasislinie (Rauschband) sichtbar, kann die Eingangsdämpfung schrittweise verringert werden, um die Anzeige niedrigerer Signalpegel zu ermöglichen.

Verschiebt sich dabei die Frequenzbasislinie (Rauschband) nach oben, ist dies ein mögliches Indiz für eine außerhalb des Frequenzbereichs beﬁ ndliche Spektrallinie mit zu hoher Amplitude. Die Einstellung des Abschwächers muss sich nach dem größten am Messeingang INPUT 50 Signal richten, also nicht nach dem „Zero-Peak”. Die optimale Aussteuerung des Gerätes ist dann gegeben, wenn das größte Signal (Frequenzbereich 0 Hz – 1000 MHz) bis an die oberste Rasterlinie (Referenzlinie) heranreicht, diese jedoch nicht überschreitet. Im Falle einer Überschreitung muss zusätzlich eine Eingangsdämpfung eingefügt werden. Ein externes

anliegenden

Änderungen vorbehalten

Bedienelemente und Anzeigen

Bildschirm

Kathodenstrahlröhre (CRT)

FOCUS / TR

Toggelfunktion zum Umschalten zwischen Fokusierung

des Kathodenstrahls und dem Modus Trace-Rotation

INTENSITY

Intensität des Kathodenstrahls der CRT

CONTRAST

Kontrasteinstellung des LCD

POWER

Netzschalter

Ziffernblock

Tastenblock zur Zifferneingabe

Display

LCD mit 20-Zeichen und 2-Zeilen

CENTER FREQ.

Mittenfrequenz mit TUNING

dern

MARKER

Frequenz- und Pegelanzeige an der Position des MARKER-

Symbols

TUNING

Einstellen von FOCUS/TR

TRAST LEVEL

, CENTER FREQ. , MARKER , REF.-

und PHONE %

oder Ziffernblock än-

, INTENSITY , CON-

REF.-LEVEL

Referenzpegel einstellen

PHONE %

Kopfhörerlautstärke einstellen

INPUT 50Ω

Messeingang, N-Buchse, max. 25V

oder Amplitude

max. +10 dBm !

PHONE

Kopfhöreranschluss; 3,5mm Klinkenstecker

ATTEN.

Eingangsabschwächer

VBW

Videobandwith, Filter zur Reduktion von Rauschanteilen

RBW

Resolution Bandwith, Auﬂ ösungsbandbreite 20 kHz und

500 k Hz

SPAN

Messbereichsumfang 1 MHz bis 1000 MHz, Zerospan

OUTPUT 50Ω

Ausgang des Testsignals

TESTSIGNAL

10 MHz Testsignal an OUTPUT 50Ω

zuschalten

PROBE POWER

6 V

Stromversorgung, Nahfeldsonden HZ560; 2,5 mm

Klinkenstecker

Änderungen vorbehalten

Bedienelemente und Geräteanschlüsse

Trace Rotation bedeuted Strahldrehung des Kathoden-

Mit einem kurzen Tastendruck wird die INTENS LED ein-

Mit einem kurzen Tastendruck wird die CONTRAST LED

Bedienelemente und Geräteanschlüsse

sie mit zunehmendem Abstand von der Bildschirmmitte ab.

strahls. Mit TUNING (Rauschband) um ihren Mittelpunkt kippen. Die Einstellung soll so vorgenommen werden, dass das Rauschband parallel zu den horizontalen Rasterlinien verläuft.

INTENSITY – Helligkeit des Kathodenstrahls der CRT

geschaltet. Anschließend dient der TUNING-Drehknopf als Intensitätseinsteller (Strahlhelligkeit). Rechtsdrehen vergrößert und Linksdrehen verringert die Strahlhelligkeit. Mit größerer (Strahl-) Intensität vergrößert sich der Strahldurchmesser und die Darstellung wirkt unschärfer. Das wirkt sich insbesondere im Bereich der Rastergrenzen aus, kann aber mit einer Änderung der FOCUS lung in gewissem Maße korrigiert werden. Die Intensität sollte daher nicht höher (heller) eingestellt sein, als es die Umgebungshelligkeit unbedingt erfordert.

CONTRAST – Kontrasteinstellung des LCD

eingeschaltet. Anschließend dient der TUNING-Drehknopf hen vergrößert und Linksdrehen verringert den Kontrast.

zur Einstellung des Kontr astes der LCD. Rechtsdre-

lässt sich die Frequenzbasislinie

Einstel-

Vorbemerkung

Der TUNING-Drehknopf kann zur Einstellung der Parameter verschiedener Funktionen benutzt werden. Bei Erreichen der Einstellgrenzen ertönt ein akustisches Signal. Die Auswahl der Funktionen erfolgt mit den links vom Drehknopf angeordneten Funktionstasten. Die ausgewählte Funktion wird mit einer der Funktionstaste zugeordneten LED angezeigt. Um eine andere Funktion einzuschalten, genügt es die zugehörige Funktionstaste zu betätigen, so dass deren LED leuchtet.

Folgende Funktionen lassen sich mit dem TUNING-Drehknopf verändern:

– FOCUS/TR – INTENSITY – CONTRAST – CENTER FREQ. – MARKER – REF.-LEVEL – PHONE %

Strahl-Fokussierung / und –Drehung

Strahlhelligkeit

LCD-Anzeige

Mittenfrequenz

Markerfrequenz

Referenzpegel

Kopfhörerlautstärke

Die Bedienelemente im Einzelnen

Bildschirm – Kathodenstrahlröhre (CRT)

FOCUS / TR

Toggelfunktion Fokusierung / Trace-Rotation Das Betätigen dieser Taste schaltet zwischen Fokusierung

und Trace-Rotation (Strahldrehung) um. Zum Einstellen wird TUNING

Fokusierung bedeutet Scharfstellen des Kathodenstrahls

der Bildröhre. Mit höherer Strahlintensität wird der Strahldurchmesser größer und die Strahlschärfe nimmt ab. Dies ist bis zu einem gewissen Maß mit der FOCUS-Einstellung korrigierbar. Die Strahlschärfe hängt auch davon ab, an welcher Stelle des Bildschirmes der Strahl auftrifft. Ist die Schärfe optimal für die Bildschirmmitte eingestellt, nimmt

verwendet.

POWER – Netzschalter mit Symbolen für Ein I und Aus .

Wird der Netztastenschalter in die Stellung ON geschaltet

(eingerastet), zeigt die LCD-Anzeige für einige Sekunden die Firmwareversion an. Nachdem die Kathode der Strahlröhre ihre Arbeitstemperatur erreicht hat, zeigt der Bildschirm die Frequenzbasislinie (Rauschband) an.

Ziffernblock – Tastenblock zur Zifferneingabe

Im Ziffernblock beﬁ nden sich Tasten mit Zahlen von 0 bis 9,

eine Dezimalpunkt-Taste und die Vorzeichen-/ KorrekturTaste[C/ESC]. Es lassen sich die Mittenfrequenz [CENTER FREQ.], der Bezugspegel [REF.-LEVEL]. Diese Einstellungen können auch mit dem TUNING-Drehknopf werden. Die Einstellung der MARKER-Frequenz und der Lautstärke PHONE %

, ist nur mit TUNING möglich.

Leuchtet die MARKER-, CONTRAST-, INTENSITY-, FO-

CUS/TR-LED oder zeigt die LCD-Anzeige PHONE VOL, bewirkt die Betätigung der Zifferntasten nur akustische Warnsignale.

Vor der Zifferneingabe muss die gewünschte Funktion

gewählt sein, so dass z.B. die [REF.-LEVEL]-LED leuchtet, wenn der Referenzpegel geändert werden soll.

Dann wird der gewünschte Pegel (ggf. mit negativem

Vorzeichen) eingegeben. Mit der Eingabe des Vorzeichens (nicht bei CENTER FREQ.) oder der ersten Ziffer erscheint im Display

Nach vollständiger Eingabe wird nach nochmaligem Betä-

tigen der Funktionstaste z.B. [REF.-LEVEL] der neue Wert übernommen. Liegt der eingegebene Wert außerhalb der speziﬁ zierten Bereichsgrenzen, stellt sich das Gerät auf den Bereichsgrenzwert ein und signalisiert die von der Eingabe abweichende Ausführung mit einem akustischen Signal. Im Fall der REF.-LEVEL-Einstellung bleibt die Attenuator-Einstellung unbeeinﬂ usst.

Nachdem ein Vorzeichen bzw. eine oder mehrere Ziffer(n)

eingegeben wurden, kann eine fehlerhafte Eingabe mit der Korrekturfunktion durch kurzes Betätigen der Taste

der eingegebene Wert.

am Kopfhörer-Ausgang PHONE

verändert

Änderungen vorbehalten

Bedienelemente und Geräteanschlüsse

[C/ESC] gelöscht werden. Mit langem Drücken der Taste [C/ESC] wird die gesamte Eingabe gelöscht.

Display – LCD mit 20-Zeichen und 2-Zeilen

CENTER FREQ. – Mittenfrequenz mit TUNING oder

Ziffernblock

ändern

Mit einem Tastendruck wird die CENTER FREQ. (Mitten-

frequenz) -LED eingeschaltet. Anschließend kann mit den Tasten

oder TUNING eine Änderung der Mittenfrequenz vorgenommen werden. Sie wird links oben im Diplay angezeigt (z.B. “C 100.000MHz”).

Mittenfrequenz-Eingaben, die mit den Tasten des Zif-

fernblocks erfolgten, müssen mit einem nochmaligen Betätigen der Taste [CENTER FREQ] bestätigt werden. Das der Mittenfrequenz (Center Frequency) entsprechende Signal wird in der Bildschirmmitte angezeigt, wenn ein Frequenzbereich mit einem von Null abweichenden Span gemessen wird.

Fehlerhafte Ziffernblockeingaben mit Werten außerhalb

der Speziﬁ kation werden automatisch korrigiert (z.B. 1050 MHz bei Eingabe von 1800 MHz) oder gar nicht angenommen (negatives Vorzeichen).

MARKER – Frequenz- und Pegelanzeige

Der MARKER wird mit der Taste [MARKER] eingeschaltet,

so dass die MARKER-LED leuchtet. Gleichzeitig wird auf der Spektrumdarstellung CRT

ein ca. 1mm breiter Bereich mit größerer Intensität dargestellt (Helltastsektor). Das Display zeigt links oben die MARKER Frequenzanzeige (z.B. M293.002 MHz) und darunter die MARKER Pegelanzeige (z.B. –25.5dBm) des Signals. Die MARKER Frequenz- und Pegelanzeige bezieht sich auf die aktuelle Position des MARKER Helltastsektors. Es lässt sich mit TUNING

nach links und rechts verschieben und folgt

dabei dem Signal.

Der Ziffernblock

ist unwirksam, wenn die MARKER

Funktion eingeschaltet ist.

Achtung: Ist der Pegel eines Signalteils höher als der Referenz-

pegel (oberste Rasterlinie), beﬁ ndet sich das Signal oberhalb des Rasters der Kathodenstrahlröhre und ist im Allgemeinen nicht mehr sichtbar. Überschreitet der Signalpegel den Referenzpegel um mehr als 2,5 dB, werden die Aussteuerbereichsgrenzen des Messverstärkers erreicht und das Signal wird begrenzt. Die Begrenzung führt zu falschen Messwerten, die aber wegen der Überschreitung des sichtbaren Bereichs der Kathodenstrahlröhre nicht angezeigt werden. Um bei Benutzung der Marker-Funktion eine Fehlmessung zu verhindern, wird bei Signalpegeln >2,5 dB als der Referenzpegel kein Pegel sondern LIMIT angezeigt.

TUNING – ändern von Einstellwerten

Abhängig davon, welche Funktions-LED leuchtet, lassen

sich mit dem TUNING-Drehknopf von FOCUS/TR TER FREQ. %

verändern.

, INTENSITY , CONTRAST , CEN-

, MARKER , REF.-LEVEL und PHONE

die Einstellungen

REF.LEVEL – Referenzpegel einstellen

Mit einem Tastendruck wird die REF.-LEVEL-LED ein-

geschaltet. Anschließend kann mit den Tasten TUNING

eine Änderung des Referenzpegels vorge-

oder

nommen werden. Er wird im Display (z.B. „R –10.0 dBm“) angezeigt.

Der Referenzpegel kann so eingestellt werden, dass das

Ablesen vereinfacht wird. Eine Änderung der Empﬁ ndlichkeit ist mit dem REF.-LEVEL nicht verbunden. Beﬁ ndet sich das „Rauschband“ am unteren Rasterrand, kann der REF.-LEVEL weder mit den Zifferntasten noch mit TUNING

vergrößert, sondern nur verringert werden. Gleichzeitig verschiebt sich das „Rauschband“ nach oben, so dass der Anzeige-Dynamikbereich immer kleiner wird.

Fehlerhafte Ziffernblockeingaben mit Werten außerhalb

der Speziﬁ kation werden automatisch korrigiert. Dabei wird die Attenuator-Einstellung nicht verändert.

PHONE % – Kopfhörerlautstärke einstellen.

Lautstärkeeinstellung für das Köpfhörersignal an der

PHONE-Buchse

Die Lautstärke wird mit TUNING

eingestellt. Das Signal dieser Buchse stammt von einem AM-Demodulator. Ist am Spektrumanalysator-Eingang eine Antenne angeschlossen kann mit ZERO SPAN auf einen einzelnen Sender abgestimmt werden. Dabei sind die gesetzlichen Bestimmungen des Lande s zu beachten, in dem diese Anwendung vorgenommen wird.

Tastendruck „kurz“: Lautstärkeeinstellung einschalten,

LED leuchtet.

Betätigen einer anderen Funktion: Lautstärkeeinstellung ausschalten, LED dunkel

Fehlerhafte Ziffernblockeingaben mit Werten außerhalb

der Speziﬁ kation werden automatisch korrigiert. Es stellt sich dann der nächstmögliche Bereichsendwert ein. (0 dBm statt +20 dBm bzw. –50 dBm anstelle von –80 dBm)

INPUT 50Ω – Messeingang, max. 25 V

Ohne Eingangssignal-Abschwächung dürfen ±25 V Gleich-

spannung bzw. +10 dBm am Eingang nicht überschritten werden. Bei höchster Eingangssignal-Abschwächung (40 dB) sind maximal +20 dBm zulässig. Diese Grenzwerte unbedingt einhalten!

Der Außenanschluss der N-Buchse ist mit dem Chassis

und damit galvanisch mit dem Netzschutzleiter (PE) verbunden.

PHONE – Kopfhöreranschluss; 3,5 mm Klinkenstecker

Die PHONE-Buchse ist für den Anschluss von Kopfhörern

mit einer Impedanz ≥8 Ω und einem 3,5 mm Klinkenstecker

Änderungen vorbehalten

TiPP

Bedienelemente und Geräteanschlüsse

bestimmt. Die Lautstärkeeinstellung wird mit PHONE %

ausgewählt und mit TUNING angepasst.

ATTEN. – Eingangsabschwächer

Die Tasten zur Einstellung des Eingangsabschwächers

müssen jeweils kurz gedrückt werden, um die Einstellung im Bereich von 10 db bis 40 dB in 10 dB-Schritten zu verändern. Der höchste darstellbare Signalpegel (dBm) hängt von der Einstellung des Eingangsabschwächer (dB) ab:

Max. Signalpegel bei Abschwächung

–30 dBm 0 dB –20 dBm 10 dB –10 dBm 20 dB 0 dBm 30 dB +10 dBm 40 dB

In der 0 dB-Stellung beträgt der höchste darstellbare Signalpegel –30 dBm, jedoch sollte diese Stellung nur wenn absolut erforderlich benutzt werden.

Bitte beachten Sie: Wegen der besonders empﬁ ndlichen Eingangsstufe kann die 0 dB-Stellung nur durch „langes“ Drücken erreicht werden, wenn zuvor die 10 dBStellung vorlag. Damit soll ein versehentliches Einschalten der 0 dB-Stellung verhindert werden. An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass die max. zulässigen Eingangsspannungen nicht überschritten werden dürfen. Dies ist deshalb so wichtig, weil ein Spektrumanalysator auf Grund seines Anzeigeprinzips unter Umständen nur ein Teilspektrum des gerade anliegenden Signals darstellt. Zu hohe Pegel mit Frequenzen außerhalb des Messbereichs können die Zerstörung der Eingangsstufen bewirken.

VBW – Filter zur Reduktion von Rauschanteilen

Das Videoﬁ lter (VBW = Videobandwidth) dient zur Mitte-

lung und damit zur Reduktion von Rauschanteilen. Bei der Messung kleiner Pegelwerte, die in der Größenordnung des durchschnittlichen Rauschens liegen, kann das VideoFilter (Tiefpass) zur Rauschminderung eingesetzt werden. Dadurch lassen sich unter Umständen noch schwache Signale erkennen, die ansonsten im Rauschen untergehen würden.

Es ist zu beachten, dass ein zu großer Frequenzbereich (SPAN) bei eingeschaltetem Video-Filter zu fehlerhaften (zu kleinen) Amplitudenwerten

STOP

führen kann. Davor wird mit UNCAL im Display gewarnt. In diesem Fall ist der SPAN zu verringern. Hierzu muss mit Hilfe der Mittenfrequenzeinstellung [CENTER FREQ.] zuerst das zu untersuchende Signal in die Nähe der Bildschirmmitte gebracht werden. Danach wird der SPAN verringert. Wird der Span verringert, ohne dass das interessierende Signal ungefähr in der Bildschirmmitte liegt, kann es vorkommen, dass sich das Signal außerhalb des Messbereichs beﬁ ndet. Es wird nicht angezeigt. Bei gepulsten Signalen sollte das Videoﬁ lter möglichst nicht benutzt werden, um Messfehler (Einschwingzeit) zu vermeiden.

RBW – ZF-Auﬂ ösungsbandbreite 20 kHz und 500 kHz

Mit dieser Taste ( RBW = Resolution Bandwidth = Auﬂ ö-

sungsbandbreite) lässt sich die Bandbreite des Zwischen-

frequenzverstärkers von 20 kHz oder 500 kHz wählen. Dies wird mit der LED-Anzeige

signalisiert. Bei der Messung eines Signals werden die Filter des ZF-Verstärkers – abhängig vom Signalpegel – mehr oder weniger stark angestoßen und bewirken – außer bei ZERO SPAN – die Anzeige der ZF-Filterkurve mit einer vom Signalpegel abhängigen Auslenkung in vertikaler Richtung.

Von der ZF-Bandbreite hängt es ab, ob und wie gut der

Spektrumanalysator in der Lage ist, zwei sinusförmige Signale, deren Frequenzen nur wenige kHz voneinander abweichen, einzeln darzustellen. So können z.B. zwei Sinussignale mit gleichem Pegel und einer Frequenzabweichung von 40 kHz noch gut als zwei unterschiedliche Signale erkannt werden, wenn eine Filterbandbreite von 20 kHz vorliegt. Mit 500 kHz Filterbandbreite gemessen, würden die beiden Signale so angezeigt werden, als ob nur ein Signal vorhanden wäre. Eine niedrige RBW zeigt mehr Einzelheiten des Frequenzspektrums, bedingt aber eine größere Einschwingzeit der Filter.

Reicht die Zeit nicht aus, weil der SPAN zu groß bzw. die Zeit

für einen SPAN zu klein ist, erfolgt die Anzeige der Signale mit einem zu geringen Pegel und es wird im Display „UNCAL“ angezeigt. Dann muss der Messbereichsumfang mit SPAN verringert werden (z. B. 1 MHz anstelle von 2 MHz). In Verbindung mit dem eingeschalteten 4 kHz Videoﬁ lter verringert sich die Bandbreite nochmals. Mit kleinerer Bandbreite verringert sich das Rauschen und erhöht sich die Eingangsempﬁ ndlichkeit. Das wird beim Umschalten von 500 kHz auf 20 kHz Bandbreite durch eine geringere Rauschamplitude und deren Verschiebung zum unteren Rasterrand sichtbar.

SPAN – Messbereichsumfang 1 MHz bis 1000 MHz

Mit den Tasten SPAN wird der Messbereichsumfang erhöht

(obere Taste) oder verringert (untere Taste).

Änderungen vorbehalten

Bedienelemente und Geräteanschlüsse

Der SPAN kann ausgehend von ZERO-SP (Zero Span) mit

jedem kurzen Tastendruck erhöht werden (Schaltfolge 1–2-5) bis 1 GHz (Full Span) erreicht ist.

Mit Ausnahme von Zero Span wird in Verbindung mit der

Mittenfrequenzeinstellung CENTER.FREQ

die Startfrequenz (linker Rasterrand) und die Stopfrequenz (rechter Rasterrand) bestimmt.

Beispiel:

Bei einer Mittenfrequenzeinstellung von 300 MHz und

einem SPAN von 500 MHz, wird von

50 MHz = (300 MHz – SPAN / 2) bis 550 MHz = (300 MHz + SPAN / 2) gemessen.

Achtung: Ist der SPAN bezogen auf die Auﬂ ösungsbandbrei-

te ( RBW) zu groß, wird mit der LC-Anzeige „UNCAL“ angezeigt, weil die Signalpegel zu niedrig dargestellt werden. Bei 500 MHz und 1 GHz SPAN ist das, unabhängig von der Filterbandbreite, immer der Fall. D.h. es wird immer „UNCAL“ angezeigt. Die Messung sollte dann mit einem geringeren SPAN erfolgen.

ZERO SPAN – untere Drucktaste „lang“ betätigt

PROBE POWER – 6 VDC Stromversorgung

Die Klinkensteckerbuchse hat einen Durchmesser von

2,5 mm. Sie dient z.B. als Stromversorgung der Nahfeldsonden HZ530. Am Innenanschluss liegt eine Gleichspannung von +6 V gegen den Außenanschluss, der mit dem Messbezugspotential (PE) verbunden und mit maximal 100 mA belastbar ist.

Mit einem langen Tastendruck auf ZERO SPAN (engl. Span

= Messbereichsumfang, Zero = Null) kann diese Funktion auch direkt eingeschaltet werden. Zum Abschalten von ZERO SPAN wird eine der SPAN-Tasten kurz gedrückt. Es stellt sich dann der SPAN ein, der vor dem Umschalten auf ZERO SPAN vorlag.

Bei eingeschaltetem ZERO SPAN zeigt die oberste Zeile

rechts im Display „ZERO-SP“. Dabei ähnelt der Analysator einem selektiven Pegelmesser. Es wird nur auf der mit CENTER.FREQ

bestimmten Frequenz, mit der vorliegenden Auﬂ ösungsbandbreite ( RBW), gemessen und nicht über einen mit SPAN vorgegebenen Messbereich.

FULL SPAN – obere Drucktaste „lang“ betätigt

Mit einem langen Tastendruck auf FULL SPAN (engl. Span

= Messbereichsumfang, Full = voll) kann diese Funktion auch direkt eingeschaltet werden. Bei eingeschaltetem FULL SPAN zeigt die oberste Zeile rechts im Display „S1GHz“. Zum Abschalten von FULL SPAN wird eine der SPAN-Tasten kurz gedrückt. Es stellt sich dann der SPAN ein, der vor dem Umschalten auf FULL SPAN vorlag.

OUTPUT 50 Ω – Ausgang des Testsignals

N-Buchse mit einer Quellimpedanz von 50 Ω. Bei eingeschaltetem OUTPUT

wird ein 10 MHz-Signal mit einem Pegel von 0 dBm (±3 dB) auf den Ausgang geschaltet. Dies kann über ein 50Ω Kabel direkt mit INPUT 50 Ω verbunden und zur Überprüfung der korrekten Funktion des Analysatoreingangs benutzt werden.

TESTSIGNAL – Testsignal 10 MHz zuschalten

Änderungen vorbehalten

General information concerning the CE marking

Hersteller HAMEG Instruments GmbH KONFORMITÄTSERKLÄRUNG Manufacturer Industriestraße 6 DECLARATION OF CONFORMITY Fabricant D-63533 Mainhausen DECLARATION DE CONFORMITE

Bezeichnung / Product name / Designation: Spektrumanalysator Spectrum Analyzer Analyseur de spectre

Typ / Type / Type: HM5510

mit / with / avec: –

Optionen / Options / Options: –

mit den folgenden Bestimmungen / with applicable regulations / avec les directives suivantes

EMV Richtlinie 89/336/EWG ergänzt durch 91/263/EWG, 92/31/EWG EMC Directive 89/336/EEC amended by 91/263/EWG, 92/31/EEC Directive EMC 89/336/CEE amendée par 91/263/EWG, 92/31/CEE

Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG ergänzt durch 93/68/EWG Low-Voltage Equipment Directive 73/23/EEC amended by 93/68/EEC Directive des equipements basse tension 73/23/CEE amendée par 93/68/CEE

Angewendete harmonisierte Normen / Harmonized standards applied / Normes harmonisées utilisées

Sicherheit / Safety / Sécurité EN 61010-1:2001 (IEC 61010-1:2001)

General information concerning the CE marking

Messkategorie / Measuring category / Catégorie de mesure: I

Verschmutzungsgrad / Degree of pollution / Degré de pollution: 2

Elektromagnetische Verträglichkeit / Electromagnetic compatibility / Compatibilité électromagnétique

EN 61326-1/A1 Störaussendung / Radiation / Emission: Tabelle / table / tableau 4; Klasse / Class / Classe B.

Störfestigkeit / Immunity / Imunitee: Tabelle / table / tableau A1.

EN 61000-3-2/A14 Oberschwingungsströme / Harmonic current emissions / Émissions de courant harmonique: Klasse / Class / Classe D.

EN 61000-3-3 Spannungsschwankungen u. Flicker / Voltage ﬂ uctuations and ﬂ icker / Fluctuations de tension et du ﬂ icker.

Datum /Date /Date

15. 07. 2004 Unterschrift / Signature /Signatur

Manuel Roth Manager

HAMEG instruments fulﬁ ll the regulations of the EMC directive. The conformity test made by HAMEG is based on the actual generic- and product standards. In cases where different limit values are applicable, HAMEG applies the severer standard. For emission the limits for residential, commercial and light industry are applied. Regarding the immunity (susceptibility) the limits for industrial environment have been used.

The measuring- and data lines of the instrument have much inﬂ uence on emission and immunity and therefore on meeting the acceptance limits. For different applications the lines and/or cables used may be different. For measurement operation the following hints and conditions regarding emission and immunity should be observed:

1. Data cables

For the connection between instruments resp. their interfaces and external devices, (computer, printer etc.) sufﬁ ciently screened cables must be used. Without a special instruction in the manual for a reduced cable length, the maximum cable length of a dataline must be less than 3 meters and not be used outside buildings. If an interface has several connectors only one connector must have a connection to a cable.

Basically interconnections must have a double screening. For IEEE-bus purposes the double screened cable HZ72 from HAMEG is suitable.

2. Signal cables

Basically test leads for signal interconnection between test point and instrument should be as short as possible. Without instruction in the manual for a shorter length, signal lines must be less than 3 meters and not be used outside buildings.

3. Inﬂ uence on measuring instruments

Under the presence of strong high frequency electric or magnetic ﬁ elds, even with careful setup of the measuring equipment an inﬂ uence of such signals is unavoidable.

This will not cause damage or put the instrument out of operation. Small deviations of the measuring value (reading) exceeding the instruments speciﬁ cations may result from such conditions in individual cases.

4. Noise immunity of spectrum analyzers

In the presence of strong electric or magnetic ﬁ elds it is possible that they may become visible together with the signal to be measured. The methods of intrusion are many: via the mains, via the signal leads, via control or interface leads or by direct radiation. Although the spectrum analyzer has a metal housing there is the large CRT opening in the front panel where it is vulnerable. Parasitic signals may, however, also intrude into the measuring object itself and from there propagate into the spectrum analyzer.

HAMEG Instruments GmbH

Signal lines must screened (coaxial cable - RG58/U). A proper ground connection is required. In combination with signal generators double screened cables (RG223/U, RG214/U) must be used.

Subject to change without notice

Contents

Deutsch 2 Français 40 Español 58

English

General remarks concerning the CE marking 22 Spectrum Analyzer HM5510 24 Speciﬁ cations 25 Important hints 26

Symbols 26 Unpacking 26 Positioning the instrument 26 Transport 26 Storage 26 Safety guidelines 26 CAT I 27 Measurement categories CAT 27 Proper operating conditions 27 Warranty and repair 28 Maintentance 28 Protective switch off 28 Power Supply 28 Change of line fuse 28

Basics of measurement 29

Attenuation and ampliﬁ cation 29 Dezibel dB 29 Relative level 29 Absolute level 29 Attenuation 29

Introduction to spectrum analysis 30

Analysis amplitude vs. time 30 Analysis amplitude vs. frequency 30 FFT (Fast Fourier transform) analysis 30

Spectrum analyzers 31

Real time spectrum analyzers 31 Superheterodyne spectrum analyzers 31

Features of spectrum analyzers 32

Frequency measurement 32 Stability 32 Resolution 32 Noise 32 Video ﬁ lter 32 Sensitivity – maximum input levels 33 Frequency response 33

Concept of the HM5510 33 Introduction to the operation of the HM5510 33 First measurements 34 Controls and displays 35 Controls and connection 36

Subject to change without notice

HM5510

1GHz Spectrum Analyzer

HM5510

Unmodulated RF signal

 Frequency range 150 kHz…1 GHz

 Amplitude measurement range -100…+10 dBm

 Phase Synchronous, Direct Digital frequency Synthesis (DDS)

 Resolution bandwidths (RBW): 20 kHz and 500kHz

 Keypad for frequency and amplitude setting

 Analog signal processing and display

 Test signal output

Amplitude-modulated RF signal

Subject to change without notice

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HAMEG HM5510 User Manual

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual