Testbericht Unter der Lupe: Spektrumanalyse-Basisgeräte

Spektrumanalysatoren gehören zu den vielseitigsten und neben den Oszilloskopen zu den meistverbreiteten Messgeräten der HF-Technik. Hier ein bewertender Blick aus der Anwenderpraxis auf ein hochwertiges Basisgerät und auf ein Einsteiger-Modell.

Mit Spektrumanalysatoren lassen sich neben Pegel- und Frequenzbestimmungen auch weitergehende Signalanalysen wie Oberwellen- und Rauschmessungen, Modulations- und Intermodulationsmessungen sowie charakteristische Messungen in der digitalen Kommunikationstechnik durchführen. Vor allem durch die zunehmende Verbreitung von Digitalsystemen mit ihren teils beträchtlichen Oberwellenspektren, aber auch durch die allgegenwärtigen Wireless-Anwendungen hat die Signalanalyse mit Spektrumanalysatoren gerade in hohen und höchsten Frequenzbereichen enorm an Bedeutung gewonnen. Hinzu kommen noch die EG-Richtlinien zur elektromagnetischen Verträglichkeit, die spezielle HF-Messungen erfordern.

Beachtliche Profi-Funktionsvielfalt geboten

Diesem Trend Rechnung zu tragen führte bei den Messtechnik-Herstellern in den letzten Jahren zu einem verstärkten Angebot an preisgünstigen, jedoch durchaus leistungsstarken Geräten im sogenannten Basis- oder auch Einsteigerbereich. So bietet beispielsweise Rohde & Schwarz, bekannt als Elektronik-Unternehmen mit Fokus u.a. auf Funkkommunikation, Signalüberwachung und -messtechnik, mit der Analysatorserie R&S FSC solche leistungsstarken Basisgeräte an (siehe links im Aufmacherfoto oben). Diese decken den Frequenzbereich von 9 kHz bis 3 GHz bzw. bis 6 GHz ab. Das im Folgenden näher untersuchte Gerät ist der 6-GHz-Typ mit Vorverstärker und Trackinggenerator.

Alle Geräte der Serie kommen lüfterlos in einem 4,5 kg leichten, sehr kompakten Metallgehäuse von etwa Schuhkartongröße auf den Markt. Bei dieser Gehäuseform passen auch zwei Geräte nebeneinander in ein 19-Zoll-Rack. Wie schon bei anderen Geräten der Firma findet man keinen voluminösen, als Aufstellbügel nutzbaren Tragegriff, sondern nur zwei kleine Drahtbügel zum Aufrichten und seitlich am Gehäuse jeweils eine Tragelasche. Auch der vorn und hinten angebrachte Gummikantenschutz ist ideal für wechselnde Messplätze und bestätigt den Eindruck, dass es sich hier um ein auch für den transportablen Einsatz konzipiertes Gerät handelt, zumal sich ein externes Netzteil anschließen lässt.

Diese Analysatoren sind mit einem sehr klar darstellenden 5,7-Zoll-Farb-LC-Display mit VGA-Auflösung ausgestattet, dessen Helligkeit fest eingestellt ist. Die Menüleiste am unteren Bildrand ist berührungssensitiv und ersetzt so die raumgreifenden Hardkeys. Abzüglich des Platzes für die oberen Statuszeilen im Display führt diese Aufteilung zu einer rechteckigen Messfläche, die nur gut halb so hoch wie breit ist.

Die übersichtlich gegliederte und klar beschriftete Tastatur neben dem Bildschirm wirkt zunächst etwas gedrängt, lässt sich aber mit ihren gummierten, angeschrägten Kipptasten sehr griffig und präzise bedienen. Das funktionsabhängige Drehrad mit integrierter Tastfunktion und Fingermulde wird durch einen Satz Cursor-Tasten ergänzt.

Der Analysator ist mit zwei USB-Schnittstellen zum Anschluss eines Sticks oder eines optionalen Leistungssensors sowie mit einer LAN-Schnittstelle ausgestattet. Außerdem findet man an der Frontseite eine Kopfhörerbuchse (auch ein kleiner Lautsprecher ist eingebaut), an der Rückseite (Bild 1) einen Anschluss für ein 15-V-Netzteil. Dort sind auch noch ein BNC-Anschluss für den ZF-Ausgang sowie ein umschaltbarer Eingang für Triggersignale bzw. für die Referenzfrequenz zu finden.

Hier wäre es sinnvoll gewesen, wenn die Entwickler zwei getrennte Buchsen spendiert hätten, damit bei Triggerbetrieb nicht immer die Referenz abgeklemmt werden muss. Wahrscheinlich geht dieser Kompromiss aber auf das Konto der Modulbauweise, wenn Platinen aus anderen Analysatoren, z.B. Handheld-Geräten, Verwendung finden. Sicherlich aus dem gleichen Grunde fehlt auch ein Monitorausgang.

Durch eine Reihe von Optionen erfolgt die Anpassung an unterschiedliche Aufgaben. Trackinggenerator, Vorverstärker, Nahfeldsondensatz, Leistungssensoren sowie Anpassglieder runden das Angebot ab. Die Einbaumöglichkeit einer stabileren Zeitbasis ist nicht vorgesehen.

Die technischen Daten des Analysators lt. Datenblatt sind beeindruckend. Werte wie eine Empfindlichkeit (DANL, Displayed Average Noise Level) von typisch –146 dBm oder sogar –165 dBm mit Vorverstärker im Hauptfrequenzbereich sowie ein TOI (Third Order Intercept Point) von +15 dBm fand man bis vor kurzem nicht einmal in der Mittelklasse.

Auch eine Frequenzauflösung von 0,1 Hz für Zähler und Marker sowie eine kleinste Auflösungsfilterbandbreite von 1 Hz unterstreichen die Leistungsfähigkeit dieser Geräteserie.

Einen erfreulichen Eindruck macht auch die Firmware. Eine gut durchdachte und intuitiv zu benutzende Bedienoberfläche in bis zu 12 wählbaren Sprachen – jedoch ohne Onscreen-Hilfe – mit umfangreichen Einstellmöglichkeiten und Komfortfunktionen für alle Messaufgaben macht das Arbeiten mit dem Analysator sehr unkompliziert. Beispielhaft hier eine Auswahl von nützlichen Funktionen:

  • Fünf automatische Messfunktionen, u.a. für TDMA-Leistung (Bild 2), ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio) sowie Spektrum-Emissionsmasken mit umfangreichen Tabellen der Kommunikationsstandards wie auch Kanaltabellen und Tabellen gängiger Kabeltypen sind implementiert und zeigen die Erfahrung von Rohde & Schwarz im Bereich der Spektrumanalyse. Zusätzlich erspart indiesen Messbereichen eine automatische Pegeleinstellung lästige Korrekturen. Bei der Leistungsmessung im Zeitbereich lässt sich eine Burst-Länge bis zu kurzen 300 ns festlegen, so dass auch sehr schnelle Pulse sicher dargestellt werden können. Ein Gated Sweep mit einer Delay- und Längeneinstellung von wenigen μs zur unproblematischen Darstellung des Modulationsspektrums von Burst-Signalen runden diese Messfunktionen komfortabel ab.
  • Pegelmessungen unter Zuhilfenahme ausführlicher Tabellen für Umformer und Wandler und sogar Feldstärkemessungen unter Berücksichtigung der spezifischen Antennenfaktoren nebst Anzeige in dBµV/m sind in dieser Klasse schon eine Besonderheit.
  • Im Power-Modus lassen sich mit Hilfe optionaler Leistungssensoren Durchschnittsleistungen von 0,1 nW bis 30 W und bis zu 67 GHz ermitteln und u.a. in einer Bargraph-Anzeige darstellen.
  • Der optionale Mitlaufgenerator liefert ein sauberes, oberwellenarmes Signal zwischen 100 kHz und 3 bzw. 6 GHz mit guter Linearität und lässt sich in 1-dB-Schritten bis auf –40 dBm abschwächen. Im Netzwerk-Modus kann die Herstellerkalibrierung des Generators mit Hilfe eines kleinen Wizards durch eine individuelle, der Messsituation angepasste Normierung ersetzt werden. Das garantiert präzise, skalare Transmissionsmessungen.
  • Weitere Messungen, wie Bestimmung des Klirrgrades mit Wahl der Harmonischen, des AM-Modulationsgrades, des Rauschpegels/Hz, der n-dB-Filterbreite oder einer Audiomodulation sind implementiert.
  • Schließlich lassen sich sechs Marker, davon fünf Delta-Marker, zur Messung einsetzen und in einer übersichtlichen Marker-Tabelle auf dem Bildschirm darstellen. Außerdem gibt es eine Grenzwertlinien-Überwachung mit Pass/Fail-Funktion; Toleranzmasken werden mit beigefügter PC-Software generiert.

Stellt man also in Rechnung, dass es sich beim FSC um ein Basismodell handelt, ist dieses durchaus üppig ausgestattet. Natürlich wären noch eine IP3-Messmöglichkeit oder eine umfangreichere Trace-Mathematik wünschenswert. Auch die Implementierung von vielleicht zwei weiteren, frei wählbaren Traces, beispielsweise zur vergleichenden Darstellung von Min- und Max-Pegeln, wäre ebenso zu empfehlen wie eine Autoset-Funktion für den schnellen Einstieg in eine Messung.