R&S
®
FS
P
Spektrumanalysator
Bedienhandbuch
1164.4556.11 – 04
Bedienhandbuch
Test & Measurement
Das Bedienhandbuch beschreibt die folgenden R&S®FSP Modelle und Optionen:
% R&S FSP3 (1164.4391K03)
% R&S FSP7 (1164.4391K07)
% R&S FSP13 (1164.4391K13)
% R&S FSP30 (1164.4391K30)
R&S FSP40 (1164.4391K40)
%
% R&S FSP-B6 (1129.8594.02)
% R&S FSP-B9 (1129.6991.02)
% R&S FSP-B10 (1129.7246.03)
% R&S FSP-B16 (1129.8042.03)
% R&S FSP-B21 (1155.1758.03)
% R&S FSP-B28 (1162.9915.02)
© 2009 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
D - 81671 München
Printed in Germany – Änderungen vorbehalten – Daten ohne Genauigkeitsangabe sind unverbindlich.
®
R&S
ist eingetragenes Warenzeichen der Firma Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG.
Eigennamen sind Warenzeichen der jeweiligen Eigentümer.
Die folgenden Abkürzungen werden im Handbuch verwendet::
®
R&S
FSP ist abgekürzt als R&S FSP.
R&S FSP
Registerübersicht
Sicherheitshinweise finden Sie auf der CD-ROM
Register
Dokumentationsübersicht
Kapitel 1: Inbetriebnahme
Kapitel 2: Messbeispiele
Kapitel 3: Manuelle Bedienung
Kapitel 4: Gerätefunktionen
Kapitel 5: Fernsteuerung – Grundlagen
Kapitel 6: Fernbedienung – Beschreibung der Befehle
Kapitel 7: Fernsteuerung – Programmbeispiele
Kapitel 8: Wartung und Geräteschnittstellen
Kapitel 9: Fehlermeldungen
Index
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 0.3
R&S FSP
Dokumentationsübersicht
Die Dokumentation des R&S FSP besteht aus Grundgerätehandbüchern und
Optionsbeschreibungen. Alle Handbücher werden im PDF-Format auf der CD-ROM,
die mit dem Gerät ausgeliefert wird, zur Verfügung gestellt. Jede Software-Option,
mit der das Gerät zusätzlich ausgestattet werden kann, ist in einer extra
Softwarebeschreibung dokumentiert.
Die Grundgerätedokumentation besteht aus den folgenden Handbüchern und
Dokumenten:
• Kompakthandbuch
• Bedienhandbuch
• Servicehandbuch
• Internetseite
• Release Notes
Diese Handbücher beschreiben neben dem Grundgerät die nachstehend
aufgeführten Modelle und Optionen des Spektrumanalysators R&S FSP. Nicht
aufgeführte Optionen sind in separaten Handbüchern beschrieben. Diese
Handbücher sind auf einer exta CD-ROM enthalten. Einen Überblick über alle
Optionen, die für den R&S FSP verfügbar sind, erhalten Sie auf der
Spektrumanalysator R&S FSP Internetseite.
Grundgerätmodelle:
• R&S FSP3 (9 kHz … 3 GHz)
• R&S FSP7 (9 kHz … 7 GHz)
• R&S FSP13 (9 kHz … 13.6 GHz)
• R&S FSP30 (9 kHz … 30 GHz)
• R&S FSP31 (9 kHz … 31 GHz)
• R&S FSP40 (9 kHz … 40 GHz)
Optionen, die in den Grundgerätehandbüchern beschrieben sind:
• R&S FSP-B3 (Audiodemodulator)
• R&S FSP-B4 (OCXO - Referenzoszillator)
• R&S FSP-B6 (TV- und HF-Trigger)
• R&S FSP-B9 (Mitlaufgenerator)
• R&S FSP-B10 (Externe Generatorsteuerung)
• R&S FSP-B15 (Pulskalibrator)
• R&S FSP-B16 (LAN-Interface)
• R&S FSP-B18 (Wechselfestplatte)
• R&S FSP-B19 (zweite Festplatte für Option R&S FSP-B18)
• R&S FSP-B20 (Erweiterte Umweltspezifikation)
• R&S FSP-B21 (Externe Mixer)
• R&S FSP-B25 (Elektronische Eichleitung)
• R&S FSP-B28 (Trigger Port)
0.4 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP
• R&S FSP-B70 (Demulationshardware und Speichererweiterung)
3.6 bis 26.5 GHz100 kHz bis 50 GHz
Kompakthandbuch
Dieses Handbuch liegt dem Gerät in gedruckter Form sowie als CD-ROM im PDFFormat bei. Es enthält wichtige Informationen über die Aufstellung und
Inbetriebnahme des Gerätes sowie grundlegende Bedienabläufe und wesentliche
Messfunktionen. Außerdem gibt es eine kurze Einführung zum Thema
Fernsteuerung. Eine detailliertere Beschreibung liefert das Bedienhandbuch. Das
Kompakthandbuch beinhaltet allgemeine Informationen (z.B. Sicherheitshinweise)
und die folgenden Kapitel:
Kapitel 1 Front- und Rückansicht
Kapitel 2 Inbetriebnahme
Kapitel 3 Firmware-Update und Installation von Firmware-Optionen
Kapitel 4 Manuelle Bedienung
Kapitel 5 Einfache Messbeispiele
Kapitel 6 LAN-Interface
Kapitel 7 Kurzeinführung Fernsteuerung
Anhang A Druckerschnittstelle
Anhang B Externe Generatorsteuerung
Bedienhandbuch
Das Bedienhandbuch ist eine Ergänzung zum Kompakthandbuch und liegt dem
Gerät als CD-ROM im PDF-Format bei. Um die übliche Struktur beizubehalten, die
für alle Bedienhandbücher für Rohde & Schwarz-Messgeräte gilt, sind die Kapitel
1 und 3 aufgenommen, jedoch nur in Form von Verweisen auf die entsprechenden
Kapitel des Kompakthandbuch.
Das Bedienhandbuch gliedert sich in die folgenden Kapitel:
Kapitel 1 Inbetriebnahme
siehe Kompakthandbuch, Kapitel 1 und 2
Kapitel 2 Kurzeinführung
beschreibt das Arbeiten mit dem R&S FSP anhand von detailliert
erklärten, typischen Messbeispielen.
Kapitel 3 Manuelle Bedienung
siehe Kompakthandbuch, Kapitel 4
Kapitel 4 Gerätefunktionen
bietet als Referenzteil für die manuelle Bedienung des R&S FSP
eine detaillierte Beschreibung aller Gerätefunktionen und ihrer
Bedienung.
Kapitel 5 Fernsteuerung – Grundlagen
beschreibt die Grundlagen der Programmierung des Geräts, die
Befehlsbearbeitung und das Status-Reporting-System.
Kapitel 6 Fernsteuerung – Beschreibung der Befehle
beschreibt alle Fernsteuerbefehle, die für das Gerät definiert sind.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 0.5
R&S FSP
Kapitel 7 Fernsteuerung – Programmbeispiele
enthält Programmbeispiele für eine Reihe von typischen
Anwendungen des R&S FSP.
Kapitel 8 Wartung und Geräteschnittstellen
beschreibt die vorbeugende Wartung des Geräts und die
Eigenschaften der Geräteschnittstellen des R&S FSP.
Kapitel 9 Fehlermeldungen
enthält eine Liste aller möglichen Fehlermeldungen des R&S FSP.
Index enthält das Stichwortverzeichnis zum vorliegenden
Bedienhandbuch.
Servicehandbuch
Das Servicehandbuch liegt dem Gerät als CD-ROM im PDF-Format bei. Es enthält
Anleitungen zur Überprüfung der Einhaltung der Spezifikationen und der
ordnungsgemäßen Funktion sowie zur Reparatur, Fehlersuche und
Fehlerbehebung. Das Servicehandbuch Gerät enthält alle notwendigen
Informationen, um den R&S FSP durch Austausch von Baugruppen
instandzuhalten. Das Handbuch enthält folgende Kapitel:
Kapitel 1 Performance Test
Kapitel 2 Abgleich
Kapitel 3 Instandsetzung
Kapitel 4 Software Update/Installation von Optionen
Kapitel 5 Unterlagen
Internetseite
Im Internet finden Sie auf der Produktseite des R&S FSP die aktuellen Informationen.
Im Download-Bereich dieser Website können Sie auch das jeweils aktuelle
Bedienhandbuch als druckfähige PDF-Datei herunterladen. Daneben stehen
Firmware-Updates, zugehörige Release Notes, Gerätetreiber, aktuelle Datenblätter
und Anwendungshinweise zum Herunterladen bereit.
Release Notes
Die Release Notes beschreiben die Installation der Firmware, neue und geänderte
Funktionen, eliminierte Probleme und Änderungen der mitgelieferten
Dokumentation. Die entsprechende Firmware-Version steht auf der Titelseite der
Release Notes. Die aktuellen Release Notes stehen im Internet zur Verfügung.
0.6 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
Zertifikat Nr.: 2003-22, Seite 1
Hiermit wird bescheinigt, dass der/die/das:
Gerätetyp Materialnummer Benennung
FSP3 1164.4391.03 Spektrumanalysator
FSP7 1164.4391.07
FSP13 1164.4391.13
FSP30 1164.4391.30
FSP31 1164.4391.31
FSP40 1164.4391.40
EU-KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
mit den Bestimmungen des Rates der Europäischen Union zur Angleichung der Rechtsvorschriften der
Mitgliedstaaten
- betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen
(2006/95/EG)
- über die elektromagnetische Verträglichkeit
(2004/108/EG)
übereinstimmt.
Die Übereinstimmung wird nachgewiesen durch die Einhaltung folgender Normen:
EN61010-1 : 2001-12
EN55011 : 1998 + A1 : 1999 + A2 : 2002, Klasse B
EN61326 : 1997 + A1 : 1998 + A2 : 2001 + A3 : 2003
Bei der Beurteilung der elektromagnetischen Verträglichkeit wurden die Störaussendungsgrenzwerte
für Geräte der Klasse B sowie die Störfestigkeit für Betrieb in industriellen Bereichen zugrunde gelegt.
Anbringung des CE Zeichens ab: 2003
ROHDE & SCHWARZ GmbH & Co. KG
Mühldorfstr. 15, D-81671 München
München, den 31. März 2008 Zentrales Qualitätsmanagement MF-QZ / Radde
1164.4391.01-s1- CE D-8
Zertifikat Nr.: 2003-22, Seite 2
Hiermit wird bescheinigt, dass der/die/das:
Gerätetyp Materialnummer Benennung
FSP-B3 1129.6491.02 Hörmodulator AM/FM
FSP-B4 1129.6740.02 OCXO 10 MHz
FSP-B6 1129.8594.02 TV-Trigger
FSP-B9 1129.6991.02 Mitlaufgenerator
FSP-B10 1129.7246.02/.03 Externe Generatorsteuerung
FSP-B15 1155.1006.02 Pulskalibrator
FSP-B16 1129.8042.03 Lan-Interface 10/1000 Base-T
FSP-B18 1163.0892.02/.03 Wechselfestplatte
FSP-B19 1163.1124.02/.03 2. Wechselfestplatte
FSP-B20 1155.1606.02/.06/.10 Erweiterte Umweltspezifikation
FSP-B21 1155.1785.02 LO/ZF Anschlüsse
FSP-B25 1129.7746.02 Elektronische Eichleitung
FSP-B28 1162.9915.02 Trigger Port
FSP-B29 1163.0663.07/.30/.40 20 Hz Frequenzerweiterung
FSP-B30 1155.1158.02 DC-Versorgung
FSP-B31 1155.1258.02 NIMH Batteriepack und Ladegerät
FSP-B32 1155.1506.02 Ersatz Batteriepack (NIMH)
FSP-B70 1157.0559.02 Demodulator HW u. Speichererweiterung
EU-KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
mit den Bestimmungen des Rates der Europäischen Union zur Angleichung der Rechtsvorschriften der
Mitgliedstaaten
- betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen
(2006/95/EG)
- über die elektromagnetische Verträglichkeit
(2004/108/EG)
übereinstimmt.
Die Übereinstimmung wird nachgewiesen durch die Einhaltung folgender Normen:
EN61010-1 : 2001-12
EN55011 : 1998 + A1 : 1999 + A2 : 2002, Klasse B
EN61326 : 1997 + A1 : 1998 + A2 : 2001 + A3 : 2003
Bei der Beurteilung der elektromagnetischen Verträglichkeit wurden die Störaussendungsgrenzwerte
für Geräte der Klasse B sowie die Störfestigkeit für Betrieb in industriellen Bereichen zugrunde gelegt.
Anbringung des CE Zeichens ab: 2003
ROHDE & SCHWARZ GmbH & Co. KG
Mühldorfstr. 15, D-81671 München
München, den 31. März 2008 Zentrales Qualitätsmanagement MF-QZ / Radde
1164.4391.01-s2- CE D-8
R&S FSP Inbetriebnahme
1 Inbetriebnahme
Nähere Informationen hierzu sind im Kompakthandbuch in den Kapiteln 1, "Frontund Rückansicht", und 2, "Inbetriebnahme", enthalten.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 1.1
R&S FSP Inbetriebnahme
1.2 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
2 Messbeispiele
2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2
2.2 Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2
2.2.1 Messung der Intermodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2
2.2.1.1Messbeispiel – Messung des
Eigen-Intermodulationsabstandes des R&S FSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4
2.3 Messung von Signalen nahe am Rauschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8
2.3.0.1Messbeispiel – Messung des Pegels des internen
Referenzgenerators bei geringem Rauschabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.12
2.4 Messung von Rauschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15
2.4.1 Messung der Rauschleistungsdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15
2.4.1.1Messbeispiel – Messung der Eigen-Rauschleistungsdichte des
R&S FSP bei 1 GHz und Berechnung des R&S FSP-Rauschmaßes . . . . 2.16
2.4.2 Messung der Rauschleistung innerhalb eines Übertragungskanals . . . 2.18
2.4.2.1Messbeispiel – Messung des Eigenrauschens des R&S FSP
bei 1 GHz in 1,23 MHz Kanalbandbreite mit Hilfe der
Kanalleistungsfunktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.19
2.4.3 Messung von Phasenrauschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.24
2.4.3.1Messbeispiel – Messung des Phasenrauschens eines
Signalgenerators in 10 kHz Abstand zur Trägerfrequenz . . . . . . . . . . . . . 2.24
2.5 Messungen an modulierten Signalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25
2.5.1 Messungen an AM-modulierten Signalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.26
2.5.1.1Messbeispiel 1 – Darstellung der NF eines AM-modulierten
Signals im Zeitbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.26
2.5.1.2Messbeispiel 2 – Messung des Modulationsgrades eines AM-
modulierten Trägers im Frequenzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.27
2.5.2 Messung an FM-modulierten Signalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.29
2.5.2.1Messbeispiel – Darstellung der NF eines FM-modulierten
Trägers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.29
2.5.3 Messung der Kanal- und Nachbarkanalleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.31
2.5.3.1Messbeispiel 1 – ACPR-Messung an einem IS95
CDMA-Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.32
2.5.3.2Messbeispiel 2 – Messung der Nachbarkanalleistung eines
IS136 TDMA-Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.36
2.5.3.3Messbeispiel 3 – Messung des Modulationsspektrums im
Burstmodus mit der Gated-Sweep-Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.40
2.5.3.4Messbeispiel 4 – Messung des Transientspektrums im
Burstmodus mit der Fast-ACP-Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.42
2.5.3.5Messbeispiel 5 – Messung der Nachbarkanalleistung eines
W-CDMA-Uplink-Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.44
2.5.4 Messung der Amplitudenverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.48
2.5.4.1Messbeispiel – Messung der APD und der CCDF von weißem
Rauschen, das durch den R&S FSP selbst erzeugt wird . . . . . . . . . . . . . 2.48
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.1
R&S FSP Messbeispiele
Einleitung
2.1 Einleitung
Das vorliegende Kapitel erläutert anhand von typischen Messungen beispielhaft die
Bedienung des Gerätes.
Eine weitergehende Erläuterung der grundlegenden Bedienschritte, wie z.B.
Auswahl der Menüs und Einstellen der Parameter, sowie die Beschreibung des
Aufbaus und der Anzeigen des Bildschirms befinden sich im Kompakthandbuch,
Kapitel 4.
Im Kapitel „Gerätefunktionen“ werden alle Menüs mit den Funktionen des R&S FSP
im Detail beschrieben.
Die nachfolgenden Beispiele gehen von der Grundeinstellung des R&S FSP aus.
Diese wird mit der Taste PRESET eingestellt. Die vollständige Grundeinstellung ist
im Kapitel „Gerätefunktionen“, Abschnitt „Gerätegrundeinstellung des R&S FSP –
Taste PRESET“ beschrieben. Einfachere Messbeispiele sind im Kompakthandbuch,
Kapitel 5, beschrieben.
2.2 Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
2.2.1 Messung der Intermodulation
Wenn mehrere Signale an einem Messobjekt anliegen, entstehen unerwünschte
Mischprodukte, die durch Mischung der Signale an nichtlinearen Kennlinien - meist
aktiver Komponenten wie Verstärker oder Mischer - verursacht werden. Besonders
störende Mischprodukte entstehen durch die Intermodulation dritter Ordnung, da
diese in die Nähe der Nutzsignale fallen und im Vergleich mit anderen
Mischprodukten den geringsten Abstand zum Nutzsignal haben. Dabei wird die.
Grundwelle eines Signals mit der 1. Oberwelle des jeweils anderen Signals
gemischt.
f
= 2 · fn1 – fn2 (6)
s1
= 2 · fn2 – fn1 (7)
f
s2
wobei f
Frequenzen der Nutzsignale sind.
Das folgende Bild zeigt die Lage der Intermodulationsprodukte im Frequenzbereich.
und fs2 die Frequenzen der Intermodulationsprodukte und fn1 und fn2 die
s1
2.2 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
Level
P
P
n1
P
s1
∆
f
f
s1
f
n1
n2
aD3
P
s2
∆
f
∆
f
f
n2
f
s2
Frequency
Bild 2.1 Entstehung der Intermodulationsprodukte dritter Ordnung
Beispiel:
fn1 = 100 MHz, fn2 = 100,03 MHz
= 2 · fn1 – fn2 = 2 · 100 MHz – 100,03 MHz = 99,97 MHz
f
s1
= 2 · fn2 – fn1 = 2 · 100,03 MHz – 100 MHz = 100,06 MHz
f
s2
Der Pegel der Intermodulationsprodukte ist abhängig vom Pegel der Nutzsignale.
Wenn der Pegel beider Nutzsignale um 1 dB angehoben wird, steigt der Pegel der
Intermodulationsprodukte um 3 dB. Der Intermodulationsabstand a
sinkt damit um
D3
2 dB. Der Pegelzusammenhang zwischen den Nutzsignalen und den Störprodukten
dritter Ordnung ist in Bild 2.2 dargestellt.
Output
Level
Carrier
Level
1
1
Intercept
Point
Compression
D3
a
Intermodulation
Products
3
1
Input Level
Bild 2.2 Abhängigkeit des Pegels der Intermodulationsprodukte dritter Ordnung vom Pegel der
Nutzsignale
Das Verhalten der Signale sei am Beispiel eines Verstärkers erläutert. Die
Nutzsignale am Ausgang des Verstärkers ändern sich proportional zu deren Pegel
am Verstärkereingang solange der Verstärker im linearen Bereich arbeitet. Eine
Pegeländerung um 1 dB am Verstärkereingang bewirkt eine 1-dB-Pegeländerung
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.3
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
am Verstärkerausgang. Ab einem bestimmten Eingangspegel geht der Verstärker in
die Sättigung und der Pegel am Verstärkerausgang erhöht sich nicht mehr, wenn
der Eingangspegel erhöht wird.
Der Pegel der Intermodulationsprodukte dritter Ordnung steigt um den Faktor drei
schneller als der Pegel der Nutzsignale. Der Intercept dritter Ordnung ist der fiktive
Pegel, bei dem der Pegel der Nutzsignale und der Pegel der Störprodukte gleich
groß sind, d.h. der Schnittpunkt der beiden Geraden. Er kann nicht direkt gemessen
werden, da der Verstärker vorher in die Sättigung geht oder sogar zerstört werden
würde.
Aus den bekannten Steigungen der Geraden, dem Intermodulationsabstand a
und dem Pegel der Nutzsignale kann der Interceptpunkt jedoch berechnet werden:
T. O. I. = a
wobei T. O. I. (T
P
der Pegel eines Trägers in dBm ist.
n
Bei einem Intermodulationsabstand von 60 dB und einem Eingangspegel P
/ 2 + Pn (3)
D3
hird Order Intercept) der Interceptpunkt dritter Ordnung in dBm und
von –
n
20 dBm ergibt sich zum Beispiel der Interceptpunkt dritter Ordnung zu
T. O. I. = 60 dBm / 2 + (-20 dBm) = 10 dBm.
2.2.1.1 Messbeispiel – Messung des Eigen-Intermodulationsabstandes des R&S FSP
Messaufbau:
Signal
Generator 1
Coupler R&S FSP
D3
Signal
Generator 2
Bild 2.4 Messaufbau zur Generierung von zwei Signalen
Einstellung der Signalgeneratoren (z. B. R&S SMIQ):
Pegel Frequenz
Signalgenerator 1 -10 dBm 999,9 MHz
Signalgenerator 1 -10 dBm 1000,1 MHz
Messung mit dem R&S FSP:
1. Den R&S FSP in den Grundzustand setzen.
➢ Die Taste PRESET drücken.
Der R&S FSP befindet sich im Grundzustand.
2.4 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
2. Die Mittenfrequenz auf 1 GHz und den Frequenzhub auf 1 MHz einstellen.
➢ Die Taste FREQ drücken und 1 GHz eingeben.
➢ Die Taste SPAN drücken und 1 MHz eingeben.
3. Den Referenzpegel auf –10 dBm und die HF-Dämpfung auf 0 dB einstellen.
➢ Die Taste AMPT drücken und –10 dBm eingeben.
➢ Den Softkey RF ATTEN MANUAL drücken und 0 dB eingeben.
Durch die Reduktion der HF-Dämpfung auf 0 dB wird der Eingangsmischer
des R&S FSP höher ausgesteuert. Damit werden die
Intermodulationsprodukte dritter Ordnung am Bildschirm sichtbar.
4. Die Auflösebandbreite auf 10 kHz stellen.
➢ Die Taste BW drücken.
➢ Den Softkey RES BW MANUAL drücken und 10 kHz eingeben.
Durch die Reduktion der Bandbreite wird das Rauschen weiter abgesenkt und
die Störprodukte deutlicher sichtbar.
5. Mit der Funktion zur Messung des Intercepts dritter Ordnung die
Intermodulation messen.
➢ Die Taste MEAS drücken.
➢ Den Softkey TOI drücken.
Der R&S FSP schaltet 4 Marker zur Messung des Intermodulationsabstandes
ein. Zwei Marker werden auf den Nutzsignalen und zwei auf den
Intermodulationsprodukten positioniert. Aus den Pegelabständen der
Nutzsignale zu den Störsignalen errechnet der R&S FSP den Interceptpunkt
dritter Ordnung und stellt diesen am Bildschirm dar:
Bild 2.5 Ergebnis der Messung des Eigen-Intermodulationsabstandes des R&S FSP. Der
Interceptpunkt dritter Ordnung (TOI) wird am rechten oberen Rand des Grids
ausgegeben
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.5
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
Der Pegel der Eigenintermodulationsprodukte eines Spektrumanalysators
hängt vom HF-Pegel der Nutzsignale am Eingangsmischer ab. Durch
Hinzuschalten von HF-Dämpfung wird der Mischerpegel verringert und der
Intermodulationsabstand erhöht sich. Bei 10 dB zusätzlicher HF-Dämpfung
reduzieren sich die Pegel der Störprodukte um 20 dB. Allerdings erhöht sich
auch der Rauschpegel um 10 dB.
6. Zur Reduktion der Störprodukte die HF-Dämpfung auf 10 dB erhöhen.
➢ Die Taste AMPT drücken.
➢ Den Softkey RF ATTEN MANUAL drücken und 10 dB eingeben.
Die Eigenstörprodukte des R&S FSP verschwinden im Rauschen.
Bild 2.6 Durch Erhöhung der HF-Dämpfung verschwinden die R&S FSP-Eigenstörprodukte im
Rauschen.
Berechnungsverfahren:
Das beim R&S FSP verwendete Berechnungsverfahren für die Intercept verwendet
den Mittelwert des Pegels der Nutzsignale P
Intermodulationsabstand a
in dB zum Mittelwert der Pegel der beiden
D3
in dBm und berechnet den
n
Intermodulationsprodukte. Der Intercept dritter Ordnung (TOI) ergibt sich damit zu
TOI/dBm = ½ a
D3
+ Pn
Intermodulationsfreier Bereich
Der intermodulationsfreie Bereich, d.h., der Pegelbereich, in dem bei der Messung
von Zweitonsignalen keine Analysator-intern erzeugten Störprodukte auftreten, ist
durch den Interceptpunkt dritter Ordnung das Phasenrauschen und das thermische
Eigenrauschen des Spektrumanalysators bestimmt. Bei hohen Signalpegeln
bestimmen die Intermodulationsprodukte den Dynamikbereich. Bei kleinen
Signalpegeln verschwinden die Störprodukte im Rauschen, d.h. die
Eigenrauschanzeige und die Phasenrauschen des Spektrumanalysators bestimmen
die Dynamik. Die Eigenrauschanzeige und das Phasenrauschanzeige wiederum
sind von der gewählten Auflösebandbreite abhängig. Bei der kleinsten
2.6 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
0
Messung von Signalspektren mit mehreren Signalen
Auflösebandbreite ist die Eigenrauschanzeige und die Phasenrauschanzeige am
geringsten und damit die erzielbare Dynamik am größten. Allerdings steigt die
Sweepzeit bei kleinen Auflösebandbreiten stark an. Deshalb ist es empfehlenswert
die Auflösebandbreite so groß wie möglich zu wählen, um die gewünschte
Messdynamik zu erzielen. Da das Phasenrauschen mit dem Abstand vom Träger
abnimmt, nimmt auch dessen Einfluss bei größerem Frequenzabstand der
Nutzsignale ab.
Die folgenden Diagramme zeigen den intermodulationsfreien Bereich abhängig von
der gewählten Bandbreite und vom Pegel am Eingangsmischer (= Signalpegel –
eingestellte HF-Dämpfung) bei verschiedenen Abständen der Nutzsignale.
Distortion free Dynamic Range
Dy
n
-40
-50
r
a
n
g
e
/
d
B
(1 MHz carrier offset
)
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-60 -50 -40 -30 -20 -1
RBW = 10
kHz
RBW = 1
kHz
RBW = 100
Hz
RBW = 10
Hz
T.O.I.
Thermal Noise
Mixer level /dBm
Bild 2.7 Intermodulationsfreier Bereich des R&S FSU3 abhängig vom Pegel am Eingangsmischer
und der eingestellten Auflösebandbreite (Nutzsignalabstand = 1 MHz, DANL = -157 dBm /
Hz, T.O.I = 25 dBm; typ. Werte bei 2 GHz)
Der optimale Mischerpegel, d.h. der Pegel, bei dem der Intermodulationsabstand
am größten ist, ist bandbreitenabhängig. Bei 10 Hz Auflösebandbreite ist er etwa –
42 dBm und steigt bei 10 kHz Auflösebandbreite auf ca. –32 dBm an.
Bei Trägerabständen zwischen 10 und 100 kHz (Bild 2.8) beeinflusst das
Phasenrauschen den intermodulationsfreien Bereich wesentlich. Bei größeren
Bandbreiten ist dessen Einfluss zudem größer als bei schmalen Bandbreiten. Der
optimale Mischerpegel wird bei den betrachteten Bandbreiten nahezu unabhängig
von der Bandbreite und liegt bei ca. –40 dBm.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.7
R&S FSP Messbeispiele
0
Messung von Signalen nahe am Rauschen
D
Distortion free Dynamic Range
y
n
r
a
n
g
e
/
d
B
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
Bild 2.8 Intermodulationsfreier Bereich des R&S FSU3 abhängig vom Pegel am Eingangsmischer
RBW = 10
kHz
RBW = 1
kHz
RBW = 100
Hz
RBW = 10
Hz
-60 -50 -40 -30 -20 -1
und der eingestellten Auflösebandbreite (Nutzsignalabstand = 10 bis 100 kHz, DANL = 157 dBm /Hz, T.O.I = 25 dBm; typ. Werte bei 2 GHz)
Wenn die Intermodulationsprodukte eines Messobjektes mit sehr hoher Dynamik
gemessen werden müssen und damit die zu verwendende Auflösebandbreite
sehr klein ist, ist es empfehlenswert die Pegel der Nutzsignale und der
Störprodukte separat mit kleinem Frequenzhub zu messen. Damit sinkt die
Messzeit vor allem bei größeren Abstanden der Nutzsignale. Um die Signale bei
kleiner Frequenzhubeinstellung sicher zu finden, ist es günstig die Signalquellen
und den R&S FSP aufeinander zu synchronisieren.
(10 to 100 kHz carrier offset
)
Mixer Level /dBm
2.3 Messung von Signalen nahe am Rauschen
Die Messgrenze von Spektrumanalysatoren für Signalen mit kleinen Pegeln ist
durch dessen Eigenrauschen begrenzt. Kleine Signale können durch den
Rauschpegel verdeckt werden und sind damit nicht messbar. Bei Signalen, die nur
knapp über dem Eigenrauschen liegen, wird die Genauigkeit der Pegelmessung
durch das Eigenrauschen des Spektrumanalysators beeinflusst.
Der angezeigte Rauschpegel eines Spektrumanalysators ist abhängig von dessen
Rauschmaß, der gewählten HF-Dämpfung, dem eingestellten Referenzpegel, der
gewählten Auflöse- und Videobandbreite und dem Detektor. Die Wirkung der
verschiedenen Einflussgrößen ist im folgenden erläutert.
Einfluss der HF-Dämpfungseinstellung
Die Empfindlichkeit eines Spektrumanalysators kann direkt durch Wahl der HFDämpfung beeinflusst werden. Die größte Empfindlichkeit wird bei 0 dB HFDämpfung erreicht. Beim R&S FSP kann die HF-Dämpfung in 10-dB-Schritten bis
70 dB eingestellt werden (in 5-dB-Schritten bis 75 dB mit Option R&S FSP-B25
Electronic Attenuator). Jede zusätzlich eingeschaltete 10-dB-Stufe verringert
dessen Empfindlichkeit um 10 dB, d.h., das angezeigte Rauschen erhöht sich um 10
dB.
2.8 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalen nahe am Rauschen
Einfluss des Referenzpegeleinstellung
Bei Änderung des Referenzpegels schaltet der R&S FSP die Verstärkung der
letzten Zwischenfrequenz, um bei Signalpegeln, die dem Referenzpegel
entsprechen, immer die gleiche Spannung am Logarithmierer und AD-Wandler zu
erzeugen. Damit ist gewährleistet, dass die Dynamik der Logarithmierers oder ADWandlers voll ausgenützt wird. Bei hohen Referenzpegeln ist somit die
Gesamtverstärkung des Signalzweigs gering und das Rauschmaß der ZFVerstärker trägt zum Gesamtrauschmaß des R&S FSP wesentlich bei. Das folgende
Bild zeigt die Änderung des angezeigten Rauschens abhängig vom eingestellten
Referenzpegel bei 10 kHz uns 300 kHz Auflösebandbreite. Bei den digitalen
Bandbreiten (<= 100 kHz) steigt das Rauschen bei hohem Referenzpegel aufgrund
der Dynamik des AD-Wandlers stark an.
14
12
10
8
RBW = 10 kHz
6
4
rel. noise level /dB
2
0
-2
-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10
Reference level /dBm
Bild 2.9 Änderung des angezeigten Rauschens abhängig vom eingestellten Referenzpegel bei
10 kHz und 300 kHz Bandbreite (Bezug = -30 dBm Referenzpegel)
RBW = 300 kHz
Einfluss der Auflösebandbreite
Die Empfindlichkeit eines Spektrumanalysators ist auch direkt abhängig von der
gewählten Bandbreite. Die größte Empfindlichkeit wird bei der schmalsten
Bandbreite (beim R&S FSP 10 Hz, bei FFT-Filterung 1 Hz) erreicht. Eine
Vergrößerung der Bandbreite reduziert die Empfindlichkeit proportional zur
Bandbreitenerhöhung. Der R&S FSP bietet eine Bandbreitenstufung von 3 und 10
an. Die Erhöhung der Bandbreite um den Faktor 3 erhöht das angezeigte Rauschen
um ca. 5 dB (4.77 dB exakt) und eine Erhöhung um den Faktor 10 erhöht das
angezeigte Rauschen ebenfalls um den Faktor 10, d.h. 10 dB. Durch den internen
Aufbau der Auflösefilter ist die Empfindlichkeit von Spektrumanalysatoren oft
abhängig von der gewählten Auflösebandbreite. Im Datenblatt ist meist der Wert für
das angezeigte mittlere Rauschen bei der kleinsten einstellbaren Bandbreite
angegeben (beim R&S FSP bei 10 Hz). Der Gewinn an Empfindlichkeit bei
Reduzierung der Bandbreite kann daher von den oben angegebenen Werten
abweichen. Die folgende Tabelle zeigt typische Werte der Abweichung vom
Rauschmaß für 10 kHz Auflösebandbreite als Referenzwert (= 0 dB).
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.9
R&S FSP Messbeispiele
1
Messung von Signalen nahe am Rauschen
Noise fi gure
offset /dB
3
digital RBW analog RBW
2
1
0
-1
0,01 0,1 1 10 100 1000
RBW /kHz
Bild 2.10 Änderung des Rauschmaßes des R&S FSP bei den verschiedenen Bandbreiten.
Als Bezugsbandbreite ist 10 kHz gewählt.
Einfluss der Videobandbreite
Das angezeigte Rauschen eines Spektrumanalysators wird auch von der Wahl der
Videobandbreite beeinflusst. Wenn die Videobandbreite deutlich kleiner gewählt
wird als die Auflösebandbreite, werden Rauschspitzen unterdrückt, d.h., die
Messkurve wird wesentlich glatter. Der Pegel eines Sinussignals wird durch die
Videobandbreite nicht beeinflusst. Durch eine im Vergleich zur Auflösebandbreite
kleine Videobandbreite kann daher ein Sinussignal von Rauschen befreit werden
und kann damit genauer gemessen werden.
Einfluss des Detektors
Die verschiedenen Detektoren bewerten das Rauschen unterschiedlich, so dass die
Rauschanzeige von deren Wahl beeinflusst wird. Sinussignale werden von allen
Detektoren gleich bewertet, d.h. bei ausreichendem Abstand zum Rauschen ist die
Pegelanzeige für ein Sinus-HF-Signal unabhängig vom gewählten Detektor. Damit
wird der Messfehler für Signale nahe am Eigenrauschen des Spektrumanalysators
auch vom verwendeten Detektor beeinflusst. Der R&S FSP bietet die folgenden
Detektoren für zur Auswahl:
• Maximum Spitzenwert (DETECTOR MAX PEAK):
Die Wahl des Spitzenwertdetektors für die Maximalwerte resultiert in der größten
Rauschanzeige, da der R&S FSP für jedes Pixel der Messkurve den größten Wert
der ZF-Hüllkurve in dem einem Pixel zugeordneten Frequenzbereich anzeigt. Die
Messkurve zeigt bei längeren Ablaufzeiten größere Rauschpegel an, da die
Wahrscheinlichkeit eine hohe Rauschamplitude zu erfassen mit der Verweildauer
auf einem Bildpunkt steigt. Bei kurzen Sweepzeiten nähert sich die Anzeige der
des Sample-Detektors, da die Verweildauer auf einem Pixel nur mehr ausreicht,
um einen Momentanwert zu erfassen.
2.10 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalen nahe am Rauschen
• Minimum Spitzenwert (DETECTOR MIN PEAK)
Der Detektor für die Minimum-Spitzenwerte zeigt für jeden Punkt der Messkurve
die minimale Spannung der ZF-Hüllkurve in dem einem Pixel zugeordneten
Frequenzbereichs an. Die Rauschanzeige wird durch den Minimum-SpitzenwertDetektor stark unterdrückt, da für jeden Messpunkt die kleinste vorkommende
Rauschamplitude angezeigt wird. Bei geringem Rauschabstand wird jedoch auch
das Minimum des dem Signal überlagerten Rauschens angezeigt, so dass
dessen Pegel zu klein angezeigt wird.
Die Messkurve zeigt bei längeren Ablaufzeiten geringere Rauschpegel an, da die
Wahrscheinlichkeit eine kleine Rauschamplitude zu erfassen mit der
Verweildauer auf einem Bildpunkt steigt. Bei kurzen Sweepzeiten wird die
Anzeige äquivalent der Anzeige mit dem Sample-Detektor, da die Verweildauer
auf einem Pixel nur mehr ausreicht, um einen Momentanwert zu erfassen.
• Autopeak-Detektor (DETECTOR AUTO PEAK)
Mit dem Autopeak-Detektor wird der Maximum-Spitzenwert und der MinimumSpitzenwert gleichzeitig angezeigt. Beider Werte werden gemessen und deren
Pegel mit einer senkrechten Linie verbunden zur Anzeige gebracht.
• Sample-Detektor (DETECTOR SAMPLE)
Der Sample-Detektor tastet die logarithmierte ZF-Hüllkurve für jeden Punkt der
Messkurve nur einmal ab und bringt den Abtastwert zur Anzeige. Wenn der
Frequenzhub des R&S FSP wesentlich größer eingestellt wird als die
Auflösebandbreite (Span/RBW >500) werden Nutzsignale nicht mehr sicher
erfasst. Sie gehen aufgrund der Unterabtastung verloren. Bei Rauschen ist dies
jedoch kein Problem, da der Momentanwert der Amplituden nicht entscheidend ist
sondern nur deren statistische Verteilung.
• Effektivwert-Detektor (DETECTOR RMS)
Der RMS-Detektor bildet für jeden Punkt der Messkurve den Effektivwert der ZFHüllkurve für den Frequenzbereich, der dem Messpunkt zugeordnet ist. Er misst
damit die Leistung des Rauschens. Die Anzeige bei kleinen Signalen ist damit die
Summe aus der Signalleistung und der Rauschleistung. Bei kurzen Sweepzeiten,
wenn nur mehr ein unkorrelierter Abtastwert zur Effektivwertbildung beiträgt, ist
der RMS-Detektor äquivalent zum Sample-Detektor. Bei Verlängerung der
Sweepzeit, tragen immer mehr unkorrelierte Abtastwerte zur Effektivwertbildung
bei. Dadurch wird die Messkurve geglättet. Sinussignale werden nur dann
pegelrichtig dargestellt, wenn die gewählte Auflösebandbreite (RBW) mindestens
so breit ist wie die der Frequenzbereich, der einem Pixel der Messkurve
entspricht. Bei der 1 MHz Auflösebandbreite ist dies ein Frequenzdarstellbereich
von 501 MHz.
• Mittelwert-Detektor (DETECTOR AVERAGE)
Der Average-Detektor bildet für jeden Punkt der Messkurve den Mittelwert der
linearen ZF-Hüllkurve für den Frequenzbereich, der dem Messpunkt zugeordnet
ist. Er misst damit den linearen Mittelwert des Rauschens. Sinussignale werden
nur dann pegelrichtig dargestellt, wenn die gewählte Auflösebandbreite (RBW)
mindestens so breit ist wie die der Frequenzbereich, der einem Pixel der
Messkurve entspricht. Bei der 1 MHz Auflösebandbreite ist dies ein Frequenzdarstellbereich von 501 MHz.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.11
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalen nahe am Rauschen
Quasi-Peak-Detektor
Der Quasi-Peak-Detektor ist ein Spitzenwert-Detektor für die Störmesstechnik mit
definierter Lade- und Entladezeit. Diese Zeiten sind in der Vorschrift für Geräte zur
Messung von Störemissionen CISPR 16 festgelegt.
2.3.0.1 Messbeispiel – Messung des Pegels des internen Referenzgenerators bei geringem Rauschabstand
Im Beispiel werden die verschiedenen Einflussfaktoren demonstriert, die den
Rauschabstand beeinflussen.
1. Den R&S FSP in den Grundzustand setzen.
➢ Die Taste PRESET drücken.
Der R&S FSP befindet sich im Grundzustand.
2. Einschalten des internen Referenzgenerators
➢ Die Taste SETUP drücken.
➢ Die Softkeys SERVICE: INPUT CAL drücken.
Der interne 128-MHz-Referenzgenerator ist eingeschaltet.
Der HF-Eingang des R&S FSP ist abgeschaltet.
3. Die Mittenfrequenz auf 128 MHz und den Frequenzhub auf 100 MHz
einstellen.
➢ Die Taste FREQ drücken und 128 MHz eingeben.
➢ Die Taste SPAN drücken und 100 MHz eingeben.
4. Die HF-Dämpfung auf 60 dB einstellen, um das Eingangssignal zu dämpfen
bzw. das Eigenrauschen anzuheben.
➢ Die Taste AMPT drücken.
➢ Den Softkey RF ATTEN MANUAL drücken und 60 dB eingeben.
Die Darstellung der HF-Dämpfung im Display ist mit einem Stern
gekennzeichnet (*Att 60 dB) als Hinweis, dass sie nicht mehr an den
Referenzpegel gekoppelt ist. Durch die hohe Eingangsdämpfung wird das
Referenzsignal so gedämpft, dass es im Rauschen kaum mehr zu erkennen
ist.
2.12 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalen nahe am Rauschen
Bild 2.11 Darstellung eines Sinussignals mit kleinem Rauschabstand. Das Signal wird mit dem
Auto-Peak-Detektor gemessen fast vollständig durch das Eigenrauschen des R&S FSP
überdeckt.
5. Zur Unterdrückung der Rauschspitzen kann die Messkurve gemittelt
werden.
➢ Die Taste TRACE drücken.
➢ Den Softkey AVERAGE drücken.
Die Messkurven aufeinanderfolgender Sweeps werden gemittelt. Zur
Mittelung schaltet der R&S FSP automatisch den Sample-Detektor ein. Das
HF-Signal hebt sich dadurch deutlicher aus dem Rauschen hervor.
Bild 2.12 Darstellung eines HF-Sinussignals mit geringem Rauschabstand bei Mittelung der
Messkurve.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.13
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Signalen nahe am Rauschen
6. Alternativ zur Mittelung der Messkurven kann ein im Vergleich zur
Auflösebandbreite schmales Videofilter eingeschaltet werden.
➢ Den Softkey CLEAR/WRITE im Trace-Menü drücken.
➢ Die Taste BW drücken.
➢ Den Softkey VIDEO BW MANUAL drücken und 10 kHz eingeben.
Das HF-Sinussignal ist ragt nun deutlich sichtbar aus dem Rauschen.
Bild 2.13 Darstellung eines HF-Sinussignals mit geringem Rauschabstand bei kleiner
Videobandbreite.
7. Durch Reduktion der Auflösebandbreite um den Faktor 10 wird auch das
Rauschen um 10 dB abgesenkt.
➢ Den Softkey RES BW MANUAL drücken und 300 kHz eingeben.
Das angezeigte Rauschen sinkt um etwa 10 dB. Damit ragt das Signal um
etwa 10 dB mehr aus dem Rauschen. Die Videobandbreite ist gegenüber der
vorherigen Einstellung gleich geblieben, d.h. im Vergleich zur kleineren
Auflösebandbreite größer geworden. Damit reduziert sich der Mittelungseffekt
durch die Videobandbreite. Die Messkurve wird verrauschter.
2.14 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
Bild 2.14 Anzeige des Referenzsignals bei kleinerer Auflösebandbreite.
2.4 Messung von Rauschen
Rauschmessungen spielen eine wichtige Rolle in der Spektralanalyse. Das
Rauschen in Funkübertragungssystemen und deren Komponenten beeinflusst zum
Beispiel deren Empfindlichkeit.
Die Rauschleistung wird dabei entweder als Gesamtleistung im Übertragungskanal
oder als Leistung bezogen auf 1 Hz Bandbreite angegeben. Die Quellen von
Rauschen sind zum Beispiel Verstärkerrauschen oder Rauschen von Oszillatoren
zur Frequenzumsetzung von Nutzsignalen in Empfängern oder Sendern. Das
Rauschen am Ausgang eines Verstärkers ist durch dessen Rauschmaß und dessen
Verstärkung bestimmt.
Das Rauschen eines Oszillators ist nahe an der Schwingfrequenz durch dessen
Phasenrauschen und weitab durch das thermische Rauschen der aktiven Elemente
bestimmt. Phasenrauschen kann kleine Signale nahe der Schwingfrequenz
überdecken, so dass diese nicht mehr detektierbar sind.
2.4.1 Messung der Rauschleistungsdichte
Für die Messung der Rauschleistung bezogen auf 1 Hz Bandbreite bei einer
bestimmten Frequenz bietet der R&S FSP eine einfach zu handhabende
Markerfunktion an, die aus dem gemessenen Markerpegel die
Rauschleistungsdichte berechnet.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.15
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
2.4.1.1 Messbeispiel – Messung der Eigen-Rauschleistungsdichte des R&S FSP bei
1 GHz und Berechnung des R&S FSP-Rauschmaßes
1. R&S FSP in den Grundzustand setzen.
➢ Die Taste PRESET drücken.
Der R&S FSP befindet sich im Grundzustand.
2. Mittenfrequenz auf 1 GHz und Span auf 1 MHz einstellen.
➢ Die Taste FREQ drücken und 1 GHz eingeben.
➢ Die Taste SPAN drücken und 1 MHz eingeben.
3. Den Marker einschalten und die Markerfrequenz auf 1 GHz stellen.
➢ Die Taste MKR drücken und 1 GHz eingeben.
4. Die Rauschmarkerfunktion einschalten.
➢ Die Taste MEAS drücken
➢ Den Softkey NOISE MARKER drücken.
Der R&S FSP zeigt die Rauschleistung bei 1 GHz in dBm (1 Hz) an.
Da Rauschen ein Zufallsprozess ist, muss zur Erzielung eines stabilen
Messergebnisses die Messzeit lang genug eingestellt werden. Dies kann
durch Mittelung der Messkurve oder durch eine im Vergleich zur
Auflösebandbreite sehr kleine Videobandbreite erzielt werden.
5. Durch Mittelung der Messkurve wird das Messergebnis stabilisiert.
➢ Die Taste TRACE drücken.
➢ Den Softkey AVERAGE auswählen.
Der R&S FSP führt eine gleitende Mittelung über 10 Messkurven aus
aufeinanderfolgenden Sweeps durch. Das Messergebnis wird stabiler.
Umrechnung auf andere Bezugsbandbreiten
Das Ergebnis der Rauschmessung kann durch einfache Umrechnung auf andere
Bandbreiten bezogen werden. Dazu wird 10 · lg (BW) zum Messergebnis addiert,
wobei BW die neue Bezugsbandbreite ist.
Beispiel:
Die Rauschleistung von –150 dBm (1 Hz) soll auf 1 kHz Bandbreite bezogen
werden.
P
= -150 + 10 · lg (1000) = -150 +30 = -120 dBm (1 kHz)
[1kHz]
Berechnungsverfahren:
Zur Berechnung der Rauschleistung verwendet der R&S FSP das folgende
Verfahren:
Mit dem Einschalten des Noise-Markers schaltet der R&S FSP automatisch den
Sample-Detektor ein. Die Video-Bandbreite wird auf 1/10 der gewählten
Auflösebandbreite (RBW) eingestellt.
2.16 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
Zur Berechnung des Rauschens mittelt der R&S FSP über 17
nebeneinanderliegende Pixel (zusätzlich zum Kurvenpunkt des Markers 8 Pixel
links, 8 Pixel rechts vom Marker). Durch die Videofilterung und die Mittelung über 17
Kurvenpunkte wird das Messergebnis stabilisiert.
Da sowohl die Videofilterung als auch die Mittelung über 17 Kurvenpunkte in der
logarithmischen Darstellung erfolgt wäre das Ergebnis um 2,51 dB zu niedrig (=
Abweichung des logarithmischen Rauschmittelwerts zur Rauschleistung). Der
R&S FSP korrigiert daher den ermittelten Rauschwert um die 2,51 dB.
Um das Messergebnis auf 1-Hz-Bandbreite zu normieren, wird das Ergebnis
zusätzlich um –10 x lg (RBW
) korrigiert, wobei RBW
noise
noise
die
Leistungsbandbreite des gewählten Auflösefilters (RBW) ist.
Wahl des Detektors
Die Messung der Rauschleistungsdichte erfolgt in der Grundeinstellung mit dem
Sample-Detektor und durch Mittelung. Andere mögliche Detektoren zur korrekten
Messung sind der Average-Detektor und der RMS-Detektor. Beim Average-Detektor
wird die lineare Videospannung, beim RMS-Detektor die quadrierte Videospannung
gemittelt und als Kurvenpunkt zur Anzeige gebracht. Die Mittelungszeit ist abhängig
von der gewählten Sweepzeit (= SWT / 501). Eine Erhöhung der Sweepzeit führt zu
einer längeren Mittelungszeit pro Kurvenpunkt und daher zu einer Stabilisierung des
Messergebnisses. Der R&S FSP korrigiert das Messergebnis der
Rauschmarkeranzeige automatisch abhängig vom eingestellten Detektor (+1,05 dB
für den Average-Detektor, 0 dB für den RMS-Detektor). Dabei wird vorausgesetzt,
dass die Videobandbreite mindestens auf das Dreifache der Auflösebandbreite
eingestellt ist. Der R&S FSP stellt beim Einschalten des Average- oder RMSDetektors die Videobandbreite auf einen geeigneten Wert.
Die Detektoren Pos Peak, Neg Peak, Auto Peak und Quasi Peak sind zur Messung
der Rauschleistungsdichte ungeeignet.
Bestimmung des Rauschmaßes:
Mit Hilfe des Rauschleistungsanzeige kann das Rauschmaß z.B. von Verstärkern
oder auch das Rauschmaß des R&S FSP allein ermittelt werden. Aus der
bekannten thermischen Rauschleistung eines 50-Ohm-Widerstands bei
Zimmertemperatur (-174 dBm(1 Hz)) und der gemessenen Rauschleistung P
noise
ergibt sich das Rauschmaß (NF) wie folgt:
NF = P
+ 174 – g, (15)
noise
wobei g = Verstärkung des Messobjekts in dB
Beispiel:
Die interne Rauschleistung des R&S FSP bei 0 dB HF-Dämpfung wird mit –153
dBm/1 Hz) gemessen. Daraus ergibt sich das Rauschmaß des R&S FSP zu
NF = –153 + 174 = 19 dB
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.17
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
Bei der Messung der Rauschleistung z. B. am Ausgang eines Verstärkers wird
die Summenleistung aus der internen Rauschleistung und der Rauschleistung
am Ausgang des Messobjekts gemessen. Auf die Rauschleistung des
Messobjekts kann durch Subtraktion der R&S FSP internen Rauschleistung von
der Summenrauschleistung geschlossen werden (Subtraktion der linearen
Rauschleistungen). Mit Hilfe des folgenden Diagramms kann aus der
Pegeldifferenz des Summenpegels und des R&S FSP internen Rauschpegels
der Rauschpegel des Messobjekts abgeschätzt werden.
Korrekturfaktor in dB
Gesamtleistung/Eigenrauschleistung in dB
Bild 2.16 Korrekturfaktor für die gemessene Rauschleistung abhängig von Abstand zu
Eigenrauschleistung des R&S FSP
2.4.2 Messung der Rauschleistung innerhalb eines Übertragungskanals
Mit Hilfe der Funktionen zur Kanalleistungsmessung kann das Rauschen in
beliebigen Bandbreiten gemessen werden. Damit kann zum Beispiel die
Rauschleistung in einem Kommunikationskanal bestimmt werden. Wenn das
Spektrum des Rauschens innerhalb der Kanalbandbreite eben ist, kann auch der
Rauschmarker aus dem vorhergehenden Beispiel verwendet werden, um die
Rauschleistung im Kanal durch Einbeziehen der Kanalbandbreite zu berechnen.
Wenn aber Phasenrauschen mit in der Regel zum Träger hin ansteigendem
Rauschen im zu messenden Kanal dominant ist oder diskrete Störsignale im Kanal
vorhanden sind, ist die Methode der Kanalleistungsmessung anzuwenden, um ein
korrektes Messergebnis zu erzielen.
2.18 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
2.4.2.1 Messbeispiel – Messung des Eigenrauschens des R&S FSP bei 1 GHz in
1,23 MHz Kanalbandbreite mit Hilfe der Kanalleistungsfunktion.
Messaufbau:
Der HF-Eingang des R&S FSP bleibt offen oder wird mit 50 Ω abgeschlossen.
Messung mit dem R&S FSP:
1. R&S FSP in den Grundzustand setzen.
➢ Die Taste PRESET drücken.
Der R&S FSP befindet sich im Grundzustand.
2. Mittenfrequenz auf 1 GHz und Span auf 2 MHz einstellen.
➢ Die Taste FREQ drücken und 1 GHz eingeben.
➢ Die Taste SPAN drücken und 2 MHz eingeben.
3. Zur Erzielung maximaler Empfindlichkeit die HF-Dämpfung des R&S FSP
auf 0 dB einstellen.
➢ Die Taste AMPT drücken.
➢ Den Softkey RF ATTEN MANUAL drücken und 0 dB eingeben.
4. Die Kanalleistungsmessung einschalten und konfigurieren.
➢ Die Taste MEAS drücken.
➢ Den Softkey CHAN POWER / ACP drücken.
Der R&S FSP schaltet die Kanal- oder Nachbarkanalleistungsmessung
entsprechend der momentanen Konfiguration ein.
➢ Den Softkey CP/ACP CONFIG ! drücken.
Der R&S FSP wechselt in das Untermenü zur Konfiguration des Kanals.
➢ Den Softkey CHANNEL BANDWIDTH drücken und 1.23 MHz eingeben.
Der R&S FSP stellt am Bildschirm den 1,23-MHz-Kanal durch zwei senkrechte
Linien symmetrisch zur Mittenfrequenz dar.
➢ Den Softkey PREV drücken.
Der R&S FSP kehrt zum Hauptmenü für Kanal- und
Nachbarkanalleistungsmessung zurück.
➢ Den Softkey ADJUST SETTINGS drücken.
Die Einstellungen für den Frequenzhub, die Bandbreite (RBW und VBW) und
den Detektor werden vom R&S FSP automatisch auf die für die Messung
optimalen Werte eingestellt.
Operating Manual 1164.4556.11 - 04 2.19
R&S FSP Messbeispiele
Messung von Rauschen
Bild 2.17 Messung der R&S FSP-Eigenrauschleistung in 1,23 MHz Kanalbandbreite.
5. Stabilisierung des Messergebnisses durch Erhöhung der Sweepzeit
➢ Den Softkey SWEEP TIME drücken und 1 s eingeben.
Durch die Erhöhung der Sweepzeit auf 1 s wird die Messkurve durch den
RMS-Detektor wesentlich glatter und das Ergebnis der
Kanalleistungsmessung ist deutlich stabiler.
6. Umrechnung der gemessenen Kanalleistung auf 1 Hz Bandbreite
➢ Den Softkey CHAN PWR / Hz drücken.
Die Ausgabe der Kanalleistung wird auf ein Hz Bandbreite bezogen. Das
Messergebnis wird dazu um –10 · lg (ChanBW) korrigiert, wobei ChanBW die
eingestellte Kanalbandbreite ist.
Berechnungsverfahren für die Kanalleistung
Bei der Messung der Kanalleistung integriert der R&S FSP die linearen Leistungen,
die den Pegeln der Bildpunkte innerhalb des gewählten Kanals entsprechen. Der
R&S FSP benutzt dabei eine Auflösebandbreite, die sehr viel kleiner ist als die
Kanalbandbreite. Beim Sweepen über den Kanal wird das Kanalfilter aus den
Durchlasskurven der Auflösebandbreite zusammengesetzt (siehe Bild 2.18).
-3 dB
Auflösefilter
Sweep
Kanalbandbreite
Bild 2.18 Approximation des Kanalfilters durch Sweepen mit kleiner Auflösebandbreite
2.20 Operating Manual 1164.4556.11 - 04
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