Drei Spektrumanalysator-Bauarten im Vergleich
Analyse digitaler HF-Signale
Fortsetzung des Artikels von Teil 6
Analyse digitaler HF-Signale
Ein vorrangiges Ziel von Kommunikationsprotokollen lautet, ein Datenpaket unter Inanspruchnahme von möglichst wenig Bandbreite in möglichst kurzer Zeit mit möglichst geringen Interferenzen zuverlässig zu übertragen. Dies kann kognitive Funksysteme erforderlich machen, die z.B. das Spektrum auf gerade nicht genutzte Frequenzen überwachen, sowie adaptive Modulationsverfahren, die in der Lage sind, Datenmodulationsrate und Datenformat im Hinblick auf einen maximalen Durchsatz bei Interferenzen oder variablen Signalbedingungen zu optimieren – eine besondere Herausforderung bei den populären lizenzfreien ISM-Bändern (Industrial, Scientific and Medical), auf denen Störungen nicht nur wahrscheinlich, sondern fast schon vorprogrammiert sind.
Jobangebote+ passend zum Thema
Der explosionsartige Aufstieg digitaler HF-Anwendungen hat eine hochkomplexe Technologieumgebung entstehen lassen. Mit nicht zugeteilten Kanälen, adaptiver Modulation, Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und unzähligen Geräten, die gleichzeitig innerhalb eines begrenzten Funkfrequenzspektrums übertragen, kommt es regelmäßig zu Kollisionen und Interferenzproblemen. Diese Kollisionen verursachen Kommunikationsunterbrechungen oder -störungen. In der Geschäftswelt ist dies ein Ärgernis für Kunden und Unternehmen, in der Militär- und Regierungswelt können Leben davon abhängen.
Diese Herausforderungen betreffen aber nicht nur Funkübertragungen. Fortschritte in der digitalen Welt haben einen Technologieschub bewirkt, der den Zeitbereich in die HF-Frequenzbereiche einführt. Mit dem Aufkommen serieller Hochgeschwindigkeitsbusse ist beispielsweise der Bedarf nach digitalen Testsystemen entstanden, die dieser Geschwindigkeit gewachsen sind. Busstrukturen wie PCI Express verwenden derzeit Frequenzen von 2,5 GHz, schreiten jedoch schnell zu Schnittstellen der zweiten und dritten Generation mit 5 GHz und 10 GHz voran. Diese Frequenzen stellen noch größere Geschwindigkeitsanforderungen an die Messtechnik. Um beispielsweise ein PCI-Express-Signal mit 2,5 GHz erfassen zu können, muss ein Sampling-Oszilloskop bereits eine Abtasttaktrate von 5 GHz bieten. Zur Überwachung der Signalintegrität – in einer kürzlichen Umfrage der EE Times von Ingenieuren als Kriterium Nr. 1 genannt – muss das Messgerät außerdem in der Lage sein, die dritte und fünfte Oberwelle zu erfassen, was die erforderliche Abtastrate auf 12 GHz und mehr erhöht.
Radarsysteme sind zwar nicht für die Kommunikation bestimmt, müssen aber in puncto spektrale Effizienz und Störunempfindlichkeit ähnliche Vorgaben erfüllen, wozu Sicherheit und Vermeidung der Erkennung als weitere Anforderungen kommen. Dies hat zu verschiedenen Klassen von HF-Übertragungen geführt:
- Übertragungen, die nur die kurze Zeit dauern, in der eine Dateneinheit übermittelt wird. Sobald die Daten gesendet sind, wird das Spektrum für andere Anwendungen freigegeben. In vielen Fällen ist das Timing dieser kurzen Übertragungen unbekannt und zufällig.
- Systeme, die gleichzeitig ein gemeinsames Spektrum nutzen, wie die Ultra-Breitband-Technologie (UWB, Ultra Wide Band) oder das Codemultiplexverfahren (CDMA, Code Division Multiple Access).
- Kognitive Funksysteme (CR, Cognitive Radio) passen Frequenz, Modulation und Leistung an die jeweils – zeitlich und örtlich – vorherrschenden Bedingungen im Spektrum an und sind „lernfähig“.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Systeme in der Bauart. Es können mehrere HF-Schaltkreise – auf verschiedenen Chips – in einem gemeinsamen Gehäuse, aber auch mehrere HF-Schaltkreise auf ein und demselbem Chip platziert sein, wie z.B. bei CPUs mit Taktraten im GHz-Bereich.
- Analyse digitaler HF-Signale
- Analyse digitaler HF-Signale
- Von digitalen HF-Systemen zu digitalem Video
- Analyse digitaler HF-Signale
- Analyse digitaler HF-Signale
- Herausforderungen bei HF-Messungen
- Analyse digitaler HF-Signale
