Spektrumanalyse

Spektrumanalyse in Echtzeit für EMV- und Funkmessungen

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Ein weiteres Merkmal ist vollständige parallele Implementierung von bis zu 64.000 echten Spektrumanalysatoren auf mehreren FPGAs. Echtzeit-Spektrumanalysatoren haben den Nachteil, dass sich Ergebnisse nur bedingt mit den Ergebnissen eines Spektrumanalyzers vergleichen lassen. Die patentierte Technik des TDEMI unterscheidet sich von einem konventionellen Echtzeitspektrumanalysator, dass alle Merkmale eines echten Spektrumanalysators vorhanden sind, aber die Ergebnisse parallel dargestellt werden. Das Bild 1 zeigt das Ergebnis einer Messung bis 6 GHz.

Emissionen an Schinenfahrzeugen und E-Mobilität

Das Bild 2 zeigt das gemessene Emissionsspektrum bei der Vorbeifahrt eines Schienenfahrzeugs. Die einzelnen Spektren sind mit einem Abstand von 40 ms aufgenommen und über die Zeit von ungefähr 15 s dargestellt. Bei 11 s zeigt sich eine Breitbandstörung mit einer Bandbreite von 1 GHz. Es folgen weitere Breitbandstörungen mit einer Bandbreite von rund 600 MHz. Die stationären Umgebungsstörungen sind ebenfalls zu erkennen. Die FM-Rundfunksender, Funk, sowie unterschiedliche GSM Bänder.

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In einem vollautomatisierten Messsystem wird das Messsystem TDEMI X so betrieben, dass der Prüfling kontinuierlich rotiert, während die Messung im Spektrogrammmodus in Echtzeit stattfindet. Es erfolgt also eine Synchronisation zwischen der Position des Drehtischs und dem Echzeitspektrogramm. Sämtliche Frequenzpunkte werden gleichzeitig gemessen, wobei die Abstrahlung hinsichtlich Winkel, Höhe und Polarisation an jedem Frequenzpunkt gespeichert wird.

AM- und FM-Signale in Echtzeit streamen

Basierend auf diesen Daten kann die vollständige Richtcharakterisitk eines Prüflings dargestellt werden. Wird die Messung an mehreren Höhen wiederholt, so ergibt sich eine dreidimensionale Darstellung wie in Bild 3 gezeigt. Bei der Demodulation von AM- und FM-Signalen ist es möglich, diese mit dem TDEMI in Echtzeit zu streamen oder über Lautsprecher auszugeben. Weiter kann mit der Option „IQ-UG“ das empfangene Signal mit einer maximalen Samplingrate von 325 MHz (I+Q) abgespeichert und ausgewertet werden. Das Bild 4 zeigt solch eine demoduliertes AM-Signal als I+Q-Signal.

Das TDEMI X ist mit der Echtzeitauswertung in der Lage, alle Quasipeakmesspunkte und CISPR-Average-Messpunkte gleichzeitig zu messen und darzustellen. Damit ist es mit dem Messgerät möglich, Signale und finale Abnahmemessungen zu analysieren. Das Bild 5 zeigt die Messung eines CISPR-B-Impulses mit einer Pulswiederholrate von 0,6 Hz für Peak und Quasipeak. Die eingestellte Verweildauer (Dwell Time) beträgt 500 ms, wobei die abgebildete Darstellung über den Zeitraum von 5 s vollständig lückenlos ist. Man kann erkennen, wie die einzelnen Pulse mit dem Spitzenwertdetektor (rot) erfasst werden und mit dem Quasispitzenwertdetektor (grün) kontinuierlich bewertet werden. Weiter ist zu erkennen, dass das System eine hohe Dynamik, deutlich mehr als von CISPR 16-1-1 gefordert wird, aufweist und der Impuls ohne Verzerrungen gemessen wird.

Low-Noise- und DC-Option für Präzision und Dynamik

Das Messgerät ist im Empfängermodus und Spektrogrammmodus voll normkonform und kann daher in beiden Betriebsarten für Full-Compliance-Messungen eingesetzt werden. Der Spektrogrammmodus vereint den Single-Frequency-Modus eines klassischen Messempfängers mit der Möglichkeit, an allen Frequenzpunkten über einen Bandbereich von bis zu 645 MHz gleichzeitig zu messen. Das Timing kann während oder nach der Messung an einem oder mehreren Frequenzpunkten analysiert werden.

Der Spektrogrammmodus lässt sich fernsteuern und die Daten können exportiert werden. Das TDEMI X mit der Option „MIL/DO-UG“ sowie „OSC-UG“ misst nach CISPR 25, MIL461 DO160 sowie VG- und PLC-Normen. Neben der Messung ab DC mit zwei Kanälen erhöht die Option auch die Dynamik. Dabei ist es möglich, beispielsweise im leitungsgeführten Messbereich von DC bis 110 MHz Oberwellen von 85 dB zu unterdrücken. Der Wert lässt sich durch Vorselektion nochmals verbessern.

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