Forum: HF, Funk und Felder Spektrumanalysator Eigenfrequenzen


von seackone (Gast)


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Hallo,
ich hab mich heute mal mit unserem Oszilloskop ein wenig auseinander 
gesetzt und da ist mir im FFT-Modus aufgefallen, dass er eine Menge 
Spektrallinien anzeigt, obwohl am Eingang nichts angeschlossen war. Hab 
zunächst vermutet, dass der Eingang als kleine Empfangsantenne wirkt, 
also hab ich den Kanal angepasst abgeschlossen. Dadurch sind ein paar 
Spektrallinien verschwunden, aber dennoch eine ganze Menge stehen 
geblieben. 2 oder 3 hatten sogar einen beachtlichen Pegel!
Ich dachte mir das er vielleicht jetzt irgendwie die Eigenfrequenzen 
anzeigt. Also von irgendwelchen internen Oszillatoren und evtl. noch 
dessen Oberwellen bzw. Subharmonische.
Aber ist das normal? Ich meine das kann ja doch sehr verwirrend wirken. 
Und war sicherlich kein billiges Oszilloskop!
Hab die Spektrallinien jetzt wegbekommen, indem ich den angepasst, 
abgeschlossenen Kanal vom "Messkanal" subtrahiert und daraus die FFT 
gebildet habe. Aber hat da jemand ein paar Informationen zu dem Thema? 
Hab wirklich lange gesucht und nirgends eine Erklärung gefunden!

Gruß

von Jochen F. (jamesy)


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Auch Spektrumanalysatoren haben in gewissen Grenzen Eigenstörer. Ein 
Oszilloskop wird immer ein wenig Störsignale am Eingang haben, die 
tauchen manchmal auch bei A/B-Triggerung auf, wenn man das Signal in den 
Bereich der Triggerschwelle abschwächt. Daher ist auch in der 
log-Darstellung etwas davon zu sehen.

von petra (Gast)


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von Klaus Kaiser (Gast)


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einfach "nichts" anzuschliessen, sprich, die Eingänge einfach offen zu 
lassen, ist nicht gut. Ohne ordentlichen Abschluss kannst Du keine 
Aussage darüber treffen, welche "Frewuenzen" dein Analyzer selbst 
produziert.

von seackone (Gast)


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Vielen Dank Petra, werde ich mir morgen in Ruhe durchlesen.
@ Klaus: Hab doch geschrieben, dass ich ein 50 Ohm Abschlusswiederstand 
auf den Kanal gesteckt habe. Oder wird das anders gemacht?

Aber erstmal lese ich das von Petra bevor ich weiterfrage. Vielleicht 
finde ich ja dort eine Antwort.

Gruß

von Freidhof (Gast)


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Wenn ich es richtig verstehe, verwendest Du ein Oszilloskop. Da bei 
diesen meist mehrere ADCs zeitversetzt das Eingangssignal abtasten, 
entstehen durch die unterschiedlichen Offset- und Verstärkungsfehler der 
ADCs Spektrallinien nach der FFT.

Beispiel:
Am Eingang des Oszis wird eine konstante Spannung angelegt. Da jeder der 
ADCs die konstante Spannung leicht unterschiedlich in seinem Wert 
abtastet, entsteht eine periodische Störung, die im Spektrum als 
Spektrallinie gesehen wird. Anhand der Frequenzen dieser Spektrallinien 
kann abgeschätzt werden, wieviele ADCs verwendet werden.

Weitere mögliche Fehlerquellen sind:
+ der Clock der ADCs ist nicht sauber genug. Dies bildet sich im 
Spektrum ab.
+ die Schirmung in Oszis sind bei weitem nicht so aufwendig, wie in 
Spektrumanalysatoren. Deshalb können interne Takte (z. B. Prozessor) in 
den Eingang übersprechen.
+ sind die Störungen im kHz-Bereich, können DC/DC-Wandler der Grund 
sein.

Aufgrund der unterschiedlichen Konzepte (mehrstufige Mischkonzepte) 
können selbst günstige Spektrumamalysatoren genauer als teure Oszis 
sein. Dafür sind selbst billige Oszis breitbandiger als sehr teure 
Spektrumanalysatoren. Jedes Gerät galt eben seine Existenzberechtigung.

Das durch Abziehen eines vorher aufgenommenen Signals die Spektrallinien 
verschwinden, überrascht mich ein wenig. Diese würden nur dann 
verschwinden, wenn die Phasenlage exakt richtig ist. Ich habe eine Idee, 
hängt aber stark von der Art und Weise ab, wie die Erfassung des Oszis 
arbeitet.

Markus

von Roland E. (roland0815)


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Offene Klemmen? Lass mich raten, die Peaks liegen zwischen 90 und 
105Mhz?

Prima UKW-Radioantenne ;-)

von seackone (Gast)


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Guten Morgen,
also zunächst nochmal: wo steht denn das die Eingänge offen sind? In 
meinem ersten Beitrag hab ich doch eindeutig geschrieben:

"Hab zunächst vermutet, dass der Eingang als kleine Empfangsantenne 
wirkt, also hab ich den Kanal angepasst abgeschlossen."

Nachdem Klaus Kaiser ebenfalls einen offen gelassenen Eingang vermutet 
hat, habe ich diesbezüglich auch noch einmal drauf hingewiesen.

@ Freidhof:
Du hast absolut recht! Im unteren Frequenzbereich habe ich ein 
erhebliches Rauschen. Anhand der gemessenen Pegel (mit abgeschlossenen 
Kanal) kann ich sehen, dass sich 2 - 3 Frequenzen ganz besonders 
abheben. Davon lassen sich wiederrum die Oberwellen bzw. Subharmonischen 
erkennen.
Der Versuch zwei Kanäle zu subtrahieren (also ein Kanal mit 
Empfangsantenne und ein Kanal mit abgeschlossenen Eingang) und daraus 
die FFT zu berechnen klappt tatsächlich nur bedingt. Zunächst dachte 
ich, dass die "stehen gebliebenen Spektrallinien" möglicherweise Signale 
sind, welche von der Antenne erfasst wurden und stärker sind als die 
Eigenfrequenzen des Oszilloskops. Aber da ist mir gestern auch 
aufgefallen, dass da was nicht stimmen kann. Welche Idee hättest du denn 
noch?

Dann werde ich wohl für einfache Umfeldmessungen nicht um ein 
Spektrumanalysator drumherum kommen, falls ich nicht von den ganzen 
selbstgenerierten Frequenzen verwirrt werden möchte? Wobei ich bei einem 
damals verwendeten "Advantest.." das gleiche Phänomen feststellen 
konnte, allerdings mit nur 2 oder maximal 3 Frequenzen ohne Oberwellen 
oder sonstwas. War wesentlich angenehmer abzulesen!

Gruß

von seackone (Gast)


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Achso habe ich ganz vergessen zu erwähnen.
Es handelt sich um ein Lecroy Waverunner 64Xi-A.

http://teledynelecroy.com/oscilloscope/oscilloscopemodel.aspx?modelid=1939

Dort steht zum Thema clock:
Clock Accuracy   ≤ 5 ppm @ 25°C (typical) (≤ 10 ppm @ 5-40°C )

Dazu fehlt mir jetzt allerdings jegliche Relation. Kann absolut nicht 
einschätzen ob das gut ist oder nicht.

Viele Grüße!

von ./. (Gast)


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5 ppm ist nicht ganz schlecht.

Aber es geht natürlich auch besser.

von Freidhof (Gast)


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Eine Genauigkeit der Zeitbasis von 5ppm ist OK. Dies erklärt nicht  die 
Störungen. Ohne weitere genaue Analyse kann man wenig über die Ursache 
sagen.

Mögliche Methoden:
- Frequenzen bestimmen
- Störungen abhängig von Vertikalablenkung?
- Kalibrierung laufen lassen
- ...

Das wichtigste ist, dass sich nichts ändert lässt. Wenn's genau sein 
muss, ein Spektrumanalyser verwenden...

von lalala (Gast)


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seackone schrieb:
> 2 oder 3 hatten sogar einen beachtlichen Pegel!

Wie viel 'beachtlich' auch immer ist. In dem Fall solltest Du aber auch 
im Zeitbereich schöne Schwingungen sehen. Tust Du das?

von Georg A. (georga)


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> Dann werde ich wohl für einfache Umfeldmessungen nicht um ein
> Spektrumanalysator drumherum kommen, falls ich nicht von den ganzen
> selbstgenerierten Frequenzen verwirrt werden möchte?

Ein SA hat typischerweise einen deutlich höheren Dynamikbereich. Du 
wirst dann statt den 3 "künstlichen" Linien so 20-30 aus deiner Umgebung 
(SNTs, UKW, DAB/DVB-T, ...) sehen. Deswegen braucht man eigentlich die 
dichte EMV-Mess-Kabine, wenn man nicht den Umgebungsdreck sehen will.

BTW: Auch SAs haben Eigenstörungen, die können die aber über Tricks 
teilweise wirklich rausrechnen, teilweise aber auch nur kaschieren.

von Giovanni D. (damicogi)


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Hallo Sackone
Bin mir nicht sicher ob Dir meine Erfahrung nützen wird.
Vor einiger Zeit, hatte ich u.A. ein ähnliches Problem mit einem 
"preiswerteren" Spektrumanalysator der Firma Hameg (Typ HM5006).
Auch mit kurzgeschlossenem Eingag, waren etliche Spektrallinien 
vorhanden. Vorallem im unteren Frequenzbereich und teilweise sogar mit 
beachtlicher Amplitude.
Ich nahm das Gerät auseinander und führte einige Messungen durch. Es 
entstand den Verdacht, dass der Eingangsringmischer (IC mit 4 Dioden) 
defekt war. Das war so. Zwei Dioden hatten einen Kurzschluss. Hatte wohl 
einmal ein zu starkes Eingangssignal angelegt. Die Ringmischer sind 
diesbezüglich sehr empfindlich.
In der Tat nach dem Auswechseln des Dioden-ICs (SMD-Baustein) sah die 
Situation viel besser aus. Die starken Geister-Spektrallinien waren weg. 
Leider waren immer noch eine unzählige schwache Linien vorhanden. Die 
Amplitude und die Anzahl dieser Linien liess sich mit der Berührung des 
Blechgehäuses des Tuners oder des ZF-Filetrs stark beeinflussen! Ich 
konnte das Problem definitiv beseitigen, indem ich alle 
Massenverbindungen zu den Gehäuseeinheiten überprüfte und die 
Blech-Gehäsedeckel einiger Einheiten (Tuner + ZF-Filter)mit einem 
Lötkolben am jeweiliegn Blech-Gehäuse punktweise zugelötet habe. Nach 
dieser Intervention erhielt ich auf der Bildröhre eine saubere glatte 
Darstellung ohne ein einzige unerwünsche Spektrallinie.

Nun zwei Fragen, die Du Dir vielleicht stellen kannst:
(1)
Könnte der Eingangsmischer defekte sein. Wenn es so wäre, dann reicht 
meistens die Spektrallinie bei 0Hz über den oberen Bildrand hinaus

(2)Kann es sein, dass Dein Gerät einmal repariert und anschliessend 
nicht HF-Konform zusammengebaut (Abschirmungsprobleme) wurde?

Wünsche Dir viel Glück...

von Ralph B. (rberres)


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Vielleicht sollte man grundsätzlich mal festhalten, das die in 
Oszillografen implementierte FFT Analyse grundsätzlich nicht den 
Dynamikbereich eines echten SAs haben. Das liegt einfach daran, das 
Scopes  ( bis auf wenige Ausnahmen ) das Eingangssignal nur mit 8 Bit 
abtasten, und somit nur 48db Dynamik umfassen. Einige Scopes errechnen 
noch weitere 4 Bit, so das man bestenfalls auf ca. 70db Dynamik kommt.

Das wird von fast jedem SA. bereits übertroffen.

Hinzu kommt, das die FFT in den Oszillografen oft nur stiefmütterlich 
implementiert sind.

Auch wenn man einen SA nicht in einer abgeschirmten Kabine betreibt, 
sollte ohne Signal am Eingang ( selbst bei offenen Eingang ohne 
Abschlusswiderstand ) auf dem Bildschirm nur das eigene Rauschen zu 
sehen sein. Sind trotzdem einzelnen Linien zu sehen, wäre zunächst mal 
zu prüfen, ob exakt diese Linien stärker werden, wenn man ein stück 
Draht in den Eingang steckt, bzw. ob es schwächer wird, wenn man den 
Eingangsabschwächer rein dreht. Bleiben die Linien unverändert, handelt 
es sich in der tat um Eigenpfeifstellen des SAs und sind auf schlchte 
Konstruktion des SAs zurückzuführen.

Ralph

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