Was ist ein Signalanalysator?
Ein Signalanalysator ist ein Instrument zur Signalmessung, -bewertung und -analyse, das auch Signale mit komplexer Modulation erkennen kann.
Es kann die Amplitude im Verhältnis zur Frequenz eines eingehenden Signals über den gesamten Frequenzbereich eines Messgeräts und die Spektralstärke bekannter oder unbekannter Signale messen. Es kann auch die Amplitude und Phase eines Eingangssignals bei einer einzelnen Frequenz innerhalb der Zwischenfrequenz (ZF)-Bandbreite des Messgeräts messen.
Zusätzlich zu den Spektrumsmessungen im Frequenzbereich kann der Signalanalysator auch eine anspruchsvolle Zeitbereichsanalyse durchführen. Die Modulationsqualität komplexer digital modulierter Signale, wie z. B. in Mobiltelefonen, kann mit Hilfe hochentwickelter Signalanalyseverfahren analysiert werden.
Anwendungen von Signalanalysatoren
Signalanalysatoren werden für die Analyse des Frequenzspektrums, die zeitbasierte Signalanalyse und die Bewertung der Modulationssignalqualität eingesetzt.
1. Frequenzspektrumanalyse
Signalanalysatoren werden für die Frequenzspektrumanalyse eingesetzt. Sie sind besonders nützlich für die Bewertung der ACLR (adjacent channel leakage power), die Signalverzerrungen in digital modulierten Wellenformen darstellt.
Zu den Anwendungen gehört die Prüfung von HF-Eigenschaften, z. B. von Endgeräten und Sendeanlagen in digitalen Funksystemen. Dazu gehören insbesondere Trägerfrequenz, Kanalbandbreite, Kanalleistung, belegte Bandbreite und Nachbarkanal-Streuleistungsverhältnis.
Darüber hinaus können Stör- und Oberwellen über einen weiten Frequenzbereich vom HF-Band bis zum Mikrowellenband gemessen werden, was ein Hauptmerkmal von Superheterodyn-Spektrumanalysatoren ist.
2. Zeitbasierte Signalanalyse
Signalanalysatoren werden auch für die zeitbasierte Signalanalyse eingesetzt. Das HF-Eingangssignal wird in ein digitales IQ-Datenformat umgewandelt und für die digitale Hochgeschwindigkeitsverarbeitung aufgezeichnet.
Dies ermöglicht eine zeitbasierte mehrdimensionale Analyse von Signalen wie modulierten Wellen, z. B. der PvT-Wellenform (PowerVs Time) jedes Slots bei der 5G-Modulation.
3. Modulationsqualität von digital modulierten Signalen
Signalanalysatoren werden auch für die Bewertung der Modulationsgenauigkeit EVM und die Analyse der CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) verwendet, die im Mobilfunk bekannt sind.
Neben den Spektraleigenschaften muss auch die Modulationsqualität von digital modulierten Signalen, die für Kommunikationssysteme verwendet werden, gemessen werden, um stabile Kommunikationsbedingungen zu erhalten. In diesem Zusammenhang können Signalanalysatoren auch die Modulationsqualität von digital modulierten Signalen in Kombination mit verschiedenen Vektoranalyseanwendungen messen.
Funktionsweise des Signalanalysators
Signalanalysatoren erfassen den Speicher des gemessenen Signals für eine bestimmte Zeit, wobei nur die Frequenz des Signals umgewandelt wird. Das System erhält dann Analyseergebnisse, indem es die Schritte „Digitalisierung und Speicherung“, „Frequenzumwandlung“ und „Umwandlung in ein Spektrum usw.“ durchführt.
Zunächst wird das in den Eingangsteil des Signalanalysators eingehende Messsignal im Frequenzumwandlungsteil in eine Zwischenfrequenz (ZF) umgewandelt. Anschließend wird das IF-konvertierte Messsignal in digitale Daten umgewandelt. Die digitalisierten Zeitserien-Wellenformdaten werden dann sofort im internen Speicher erfasst. Diese Daten können auch separat auf einer Festplatte gespeichert werden.
Signalanalysatoren haben nicht nur den Vorteil einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit, sondern auch einer hohen Wiederholbarkeit. Sie eignen sich für die Analyse und Auswertung mit hochauflösenden Standards, wie Millimeterwellen (Wellenlängenbereich von 1 bis 10 mm) und Submillimeterwellen (Wellenlängenbereich von 0,1 bis 1 mm).
Weitere Informationen über Signalanalysatoren
1. Unterschied zwischen einem Signalanalysatoren und einem Spektrumanalysator
Signalanalysatoren sind Spektrumanalysatoren, die in der Lage sind, modulierte Signale zu analysieren. Insbesondere sind Signalanalysatoren sehr fortschrittlich in der zeitbasierten Signalmessung und -analyse.
Signalanalysatoren verfügen über einzigartige Signalverarbeitungsmethoden, über die Spektrumanalysatoren nicht verfügen. Zusätzlich zur Superheterodyn-Methode wird bei dieser Methode ein Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler verwendet, um die Daten einmal in ein digitales Signal umzuwandeln und zu verarbeiten. Dann werden die Daten in den Speicher geladen und eine Hochgeschwindigkeits-Fourier-Transformation durchgeführt.
Dies ermöglicht die Analyse neuer digitaler Modulationswellenformen wie LTE und 5G, die komplexe Zeitverhaltenskomponenten aufweisen und aufgrund der Beschränkungen des Zeitverhaltens nicht mit herkömmlichen Spektrumanalysatoren analysiert werden können.
2. Preise für Signalanalysatoren
Signalanalysatoren weisen in der Regel eine große Preisspanne auf, da der für die Analyse erforderliche interne Speicher und die digitale Verarbeitungsleistung je nach den unterstützten Funktionen und dem Frequenzbereich stark variieren. Bei den neuesten modulationsfähigen Modellen liegt die Standardpreisspanne im Bereich von mehreren zehntausend Euro, während ältere oder funktionsbeschränkte Modelle mehrere tausend Euro kosten.