Leistungssensor oder Spektrumanalysator

Was bei der HF-Leistungsmessung eines Funksystems zu beachten ist

| Autor / Redakteur: Giovanni D'Amore * / Hendrik Härter

HF-Messtechnik: Bei immer mehr vernetzten Geräten, die untereinander kommunizieren, spielt die Leistungsmessung eine entscheidende Rolle. Neben dem Messgerät ist das verwendete Messverfahren entscheidend.
HF-Messtechnik: Bei immer mehr vernetzten Geräten, die untereinander kommunizieren, spielt die Leistungsmessung eine entscheidende Rolle. Neben dem Messgerät ist das verwendete Messverfahren entscheidend. (Bild: Pixabay)

Leistungssensor oder Spektrumanalysator: Zum ausmessen eines Funksystems und -netzes spielt neben dem eingesetzten Messgerät auch das entsprechende Messverfahren eine wichtige Rolle.

Für die immer stärker vernetzten Anlagen und Geräte ist es unabdingbar, dass effiziente Funksysteme- und -netze entwickelt werden. Damit solche Systeme problemlos arbeiten, muss die HF- und Mikrowellenleistung gemessen werden. Einher geht die Auswahl der Messgeräte und der entsprechenden Messverfahren.

In unserem Beitrag zeigen wir die Folgen verschiedener durchschnittlicher Leistungsmessen am Beispiel von Dauerstrich-, Mehrfrequenz-, 32-QAM- (Quadratur-Amplituden-Modulation-) und gepulste Signale. Dabei vergleichen wir die Messmethode mit Hilfe eines Leistungssensors und der Leistungsmessung über einen Spektrum-Analysator.

Am Beispiel des Vektorsignalgenerators MXG von Keysight wird ein Testsignal mit einer Frequenz von 6 GHz erzeugt. Der Pegel liegt bei –20 dBm. Als Leistungssensor wurde ein USB-Leistungssensor U2000A verwendet, der an einen Spektrum-Analysator des Typs FieldFox N9938A mit Option 302 angeschlossen. Für die Messmethode mit der Spektrumanalyse wurde der gleiche FieldFox verwendet, konfiguriert mit einem internen Kanalleistungsmessgerät (CPM, Channel Power Meter, Option 310). Verbunden wurde das System mit dem Signalgenerator über ein Koaxialkabel.

Dauerstrichsignale oder auch CW-Signale

Dauerstrichsignale oder auch sogenannte CW-Signale = Continuous Wave sind nicht moduliert. Somit ist ihre Durchschnittsleistung gleich der Spitzenleistung. Das Signal besteht aus einer Einzelfrequenz und hat eine sehr geringe Bandbreite. Daher kann man zur Steigerung der Empfindlichkeit ein schmalbandiges Filter einsetzen und so das Eigenrauschen des Messgeräts reduzieren.

Das Bild 1a zeigt einen Frequenzgang um die Messfrequenz herum mit einer Messbandbreite von 500 kHz, wie ihn ein typischer Wobbel-Spektrum-Analysator darstellt. Die Spitzenleistung des Signals, welche identisch mit seiner Durchschnittsleistung ist, beträgt -20,08 dBm.

Im Bild 1b ist die Durchschnittsleistung über einen USB-Leistungssensor dargestellt: Der gemessene Wert beträgt -20 dBm.

Das Bild 1c zeigt die Durchschnittsleistung über die CPM-Option des FieldFox mit einem gemessenen Wert von -20,09 dBm. Die drei Messergebnisse liegen bis auf 0,1 dB beieinander, wobei der Leistungssensor das genaueste Ergebnis liefert bzw. das mit der geringsten Unsicherheit.

Beim Einsatz der CPM-Option des verwendeten FieldFox muss die Messbandbreite eingestellt werden. Sie entspricht der Kanalbandbreite des Signals im Test. Bei der in Bild 1c gezeigten Messung betrug die Messbandbreite 100 kHz.

Der genaue Wert der Messbandbreite spielt bei einem Dauerstrichsignal keine Rolle, solange die Signalbandbreite viel kleiner ist als die Messbandbreite. Eine kleine Messbandbreite verlängert allerdings die Messdauer, wohingegen eine größere Messbandbreite das Rauschen erhöht und damit die Messgenauigkeit verringert.

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