Oszillator Spektrum

[Kapitän Nuss (Gast)]

Hallo,

ich habe einen kleinen Oszillator für ~200MHz gebaut.
Ist das Spektrum (siehe Bild im Anhang) so OK
oder kann man das besser machen?

Wenn ich am Eingang des Spektrumanalysators einen Kurzschlussstecker 
oder 50 Ohm anschließe, ist die Linie bei -90dBm.
Ich komme nicht tiefer.
Mache ich da was falsch?

[Kapitän Nuss (Gast)]

Kapitän Nuss schrieb:
> ist die Linie bei -90dBm

nein, bei -99dBm!  Sorry!

[Harald W. (wilhelms)]

Kapitän Nuss schrieb:

> ich habe einen kleinen Oszillator für ~200MHz gebaut.
> Ist das Spektrum (siehe Bild im Anhang) so OK
> oder kann man das besser machen?

Naja, Du solltest die Linien bei 400 und 600 MHz anzeigen.
Dazwischen wirst Du nicht viel sehen können.
Gruss
Harald

[Floorz (Gast)]

Was ist denn gefragt? Fuer das Phasenrauschen sollte man mit kleiner 
Filterbandbreite messen. Und dann die Werte auf 1Hz beziehen. Man misst 
die Rauschwerte bei 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz., und traegt in 
einem Diagramm auf.

[Floorz (Gast)]

Was auch noch interessant waere, waere die Stabiltaet. Wie hoch ist die 
Drift ueber welche Zeit.

[Helmut S. (helmuts)]

> Ich komme nicht tiefer. Mache ich da was falsch?

Du solltest mit 0dBm auf den Spektrumanalyzer gehen. Dadurch bekommst du 
20dB mehr Auflösung.

[Ralph B. (rberres)]

Helmut S. schrieb:
> Du solltest mit 0dBm auf den Spektrumanalyzer gehen. Dadurch bekommst du
>
> 20dB mehr Auflösung.

Und 40db mehr Intermodulationsprodukte vom Spektrumanalyser selbst!!

Ralph Berres

[Jochen F. (jamesy)]

Vor allem sollte man Span, RBW, VBW und Sweep so einstellen, daß nicht 
"Uncal" angezeigt wird. Der Response wird so verschliffen dargestellt.

[fanki (Gast)]

Hi Kapitän,

wenn du den Rauschlevel niedriger haben willst, musst du die 
Auflösungsbandbreite/resolution bandwidth kleiner wählen. Um die 
Qualität des Sinussignals zu beurteilen, würde ich mal die Span von 
100kHz auf 1 GHz stellen. Dann hast du das ganze Spektrum im Blick.

Mfg

[Dieter J. (djac)]

Das Messen des Phasenrauschens stellt an den SA umso mehr Anforderungen 
je weniger Deine Quelle (Phasen-) rauscht. Und so nach dem ersten 
Dafürhalten auf Grund Deiner Messung ist das Signal schon recht "rein". 
Du musst also rausholen was geht. Den Attenuator des SA hast Du schon 
auf 0dB gestellt, also geht es nur noch über ein möglichst kleine RBW. 
Und - wie bereits gesagt - die Sweeptime herraufsetzen bis das "uncal" 
verschwindet. Damit der Sweep schneller geht, kann man dann noch den 
Span auf z.B. 40KHz heruntersetzen, denn bei einem "reinen" Signal ist 
man jenseits der 20KHz ohnehin bald auf dem Level der Baseline des SA.

Eine andere Möglichkeit besteht im Heraufregeln der Amplitude des 
Signals, sofern das bei Deiner Quelle möglich ist, denn die Amplitude 
der Seitenbänder ist ja abhängig von der Amplitude des Carriers. Wie 
Ralf jedoch richtig bemerkte, muss man dabei beachten, dass man deutlich 
unterhalb des 1dB Compression-Punktes des ersten Mischers entfernt 
bleibt. Dieser liegt in der Regel so im Bereich 0 bis 3dBm. Mit -10dBm 
oder -5dBm Signalamplitude bist Du auf der sicheren Seite. Man kann es 
aber auch ausprobieren. Die Intermodulationsprodukte ergeben dann 
einzelne zusätzliche Spektrallinien, die vorher nicht da waren. Aber in 
jedem Fall ist Vorsicht geboten, dass man die Mischerdioden nicht 
überlastet und zerstört, denn bei 0 dB Attenuator gelangt das 
Eingangssignal ja ungeschwächt auf den Mischer (das Manual macht über 
die zulässige Amplitude eine eindeutige Aussage).

Sofern Du das alles richtig einstellst, sollte sich dann eine Ansicht 
analog Bild 1 ergeben. Es zeigt den typischen "Fuß" des Phasenrauschens 
auf dem der Carrier steht. Die Quelle ist ein recht sauberer 
Signalgenerator von Agilent (E4421B). Die eingestellte Amplitude ist 
-10dBm. Zur Kontrolle habe ich dann die Amplitude auf 0dBm erhöht und 
siehe die Amplitude des "Fußes" erhöht sich ebenfalls um diesen Wert 
(Bild 2).

Da das Phasenrauschen in dBc/Hz bezogen auf einen bestimmten Abstand vom 
Carrier angegegeben (üblich 10KHz) wird, muss man die gemessene 
Amplitude von -102.2dBm noch umrechnen:

Ph = Am - 10 * log(RBW * 1.2) + 2.5dB - Ac

mit

Am = gemessene Amplitude, hier im Abstand 10KHz vom Carrier
10 * log(RBW * 1.2) = Umrechnung auf die Bandbreite 1Hz
2.5 dB = interner Korrekturfaktor
Ac = Amplitude des Carriers

Die Korrekturfaktoren 1.2 und 2.5 sind abhängig vom SA, hier die für die 
Agilent SA, ist aber auch für andere Geräte genau genug.

Eingesetzt ergibt sich:

Ph = -102.2 - 10 * log(30 * 1.2) + 2.5 - 10 = -105.4 dBc/Hz.

Komfortabler gehts mit folgender freier Software, hier erhält man direkt 
das gewünschte Diagramm:

http://www.ke5fx.com/gpib/pn.htm

Hier gibt es auch Links zu weiterführender Literatur. Das Bild 3 zeigt 
das Ergebnis. Für 10KHz ergeben sich -106 dBc/Hz.

Einige SA haben auch ein komplettes internes Messprogramm, so der meine 
(Advantest 3267). Das Bild 4 zeigt das Ergebnis. Hier ergeben sich 
-107.6 dBc/Hz. Alle drei Messmethoden führen also mehr oder weniger zu 
dem gleichen Wert.

Gruß Dieter

[Kapitän Nuss (Gast)]

Dieter Jaeger schrieb:

Hallo Dieter, vielen Dank für deinen ausführlichen Beitrag!  :-)

Ich hätte da noch eine Frage, du schreibst ja:
> Aber in
> jedem Fall ist Vorsicht geboten, dass man die Mischerdioden nicht
> überlastet und zerstört, denn bei 0 dB Attenuator gelangt das
> Eingangssignal ja ungeschwächt auf den Mischer

Auf der Frontplatte des SA steht Maximalpegel +30dBm.
Ich denke, das gilt aber nur bei höchster Abschwächung?!
Ich vermute mal, wenn ich bei 0dB Attenuation zuviel Pegel auf den SA 
gebe ist der wahrscheinlich irreversibel geschädigt und der SA würde das 
nicht einmal bemerken? Habe ich da recht?

Leider hat sich mit meinem Oszillator eine weitere Problematik ergeben, 
deshalb (bitte nicht böse sein) habe ich einen neuen Thread eröffnet:
Beitrag "Oszillator hat Seitenband"

[Dieter J. (djac)]

Die +30dBm beziehen sich auf mit eingeschaltem Attenuator. Bei meinem 
SA, für den auch 30dBm max angegeben sind, ist das der Wert für eine 
kontinuierliche Leistung bei einem Wert >= 15dB für den Abschwächer. Bei 
einer Einstellung von 0dB würde ich deshalb nie über 10dB hinausgehen.

Die genauen Werte für Deinen SA entnimmst Du sicherheitshalber dem 
Manual.

Gruß Dieter