Kurzzeitige HF-Störsignale entdecken, triggern, aufzeichnen und analysieren Störer raus!

Funksysteme mit dynamischer Frequenzzuordnung und Zeitschlitzverfahren sollen die Koexistenz verschiedener Dienste in ständig enger werdenden Spektren ermöglichen. Jeder Übertragungsstandard weist in der Regel eine hohe theoretische Störfestigkeit für den Kollisionsfall aus...

Kurzzeitige HF-Störsignale entdecken, triggern, aufzeichnen und analysieren

Funksysteme mit dynamischer Frequenzzuordnung und Zeitschlitzverfahren sollen die Koexistenz verschiedener Dienste in ständig enger werdenden Spektren ermöglichen. Jeder Übertragungsstandard weist in der Regel eine hohe theoretische Störfestigkeit für den Kollisionsfall aus, wird aber oft nur gegen sein eigenes Kanalmodell verifiziert. Ein Messverfahren muss her, das Störungen und Anomalien im Frequenzbereich schnell und sicher aufspürt.

»Die Probleme beginnen meist im Betrieb oder während der Integration größerer Anlagen und Systeme«, erklärt Winfried Schultz, EMEA Market Development Manager für RF-Test-Produkte bei Tektronix. »Eine Testumgebung, die die Schaltungstechnik und Steuersoftware bereits im frühen Entwicklungsstadium beobachtet und optimiert, ist daher unverzichtbar. Die Schwierigkeit liegt in begrenzten Simulationsmöglichkeiten und in der eingeschränkten Analysemöglichkeit des Momentanspektrums durch konventionelle Messtechnik. « Was der Anwender also braucht, um das eigene Design entsprechend zu optimieren, sind Messgeräte, die das Momentanspektrum erfassen und die auch schwer zu entdeckende, oft nur kurzzeitig auftretende Fehler sichtbar machen und analysieren können. Ein Beispiel dafür ist der Echtzeit-Spektrumanalysator RSA6114A von Tektronix.

Störemissionen entdecken

»Als erstes gilt es sicherzustellen, dass die eigene Schaltung keine unerlaubten Aussendungen erzeugt«, so Schultz. »Die Schwierigkeit besteht darin, dass angesichts der verbesserten Frequenzund Energieausznutzung heute beinahe alle elektrischen Systeme gepulst sind, um sich den Nutzungs- und Belastungsbedingungen dynamisch anpassen zu können. Während in der Vergangenheit der eingeschwungene Zustand Gegenstand der Analyse war, bestehen moderne Systeme praktisch nur noch aus Übergängen, die mit Ein- und Ausschaltvorgängen zu beschreiben sind. Diese kurzzeitigen Spannungs- und Stromspitzen erzeugen zwar breite Spektren, sind allerdings nur kurzzeitig präsent.«

Einen typischen Fall in der Vorbereitungsphase für einen EMV-Test zeigt Bild 1. Hier soll während eines Breitband-Scans ermittelt werden, ob unerwünschte Aussendungen im Spektrum zu beobachten sind. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen kurzen Impuls von 1 μs Dauer, der sich im Rhythmus von 100 ms wiederholt. Der verwendete Spektrumanalysator arbeitet im FFT-Betrieb, nutzt also eine Zeitbereichserfassung des Signals in Bezug auf eine einstellbare Bandbreite von einigen kHz bis 110 MHz. Die Signalverarbeitung erlaubt die Berechnung von 292.000 Spektren in der Sekunde bei voller Empfängerempfindlichkeit. Der dargestellte Scan über 5 GHz ergibt sich aus aneinander gereihten Spektren der jeweils gewählten Frequenz-Bandbreite und der Anzahl der Zeitbereichspunkte der FFT-Berechnung. Mittels einer einstellbaren Dwell time (Verweildauer) nimmt der Analysator für jeden Schritt im Scan bis zu 292.000 Spektren/s auf und verdichtet sie zur besseren Visualisierung im DPX-Modus. Dabei werden die einzelnen Spektren übereinander gelegt und dort, wo Signale häufig auftreten, ändert sich die Färbung gemäß zunehmender Signalhäufigkeit von schwarz (kein Signal) über blau und grün bis rot. »Auf diese Weise lässt sich eine große Informationsmenge so darstellen, dass der Betrachter die Signalhäufigkeit schnell einschätzen und kleine, kurzzeitige Ereignisse, die sich zwischen großen Signalen verstecken, entdecken und einordnen kann«, verdeutlicht der Experte. »Trotz eines Puls/Pausen-Verhältnisses von 1:100.000 findet der Analysator diese kurzeitige Störung mit guter Trefferhäufigkeit, obwohl das Gerät erst bei einer Pulsdauer von 10,7 μs eine Erfassungswahrscheinlichkeit von eins erreicht.«