Eichspektrumgeneratoren CSG, Anwendung und Funktionsweise

Für Prüf- und Abgleicharbeiten an Hochfrequenzgeräten werden häufig Signalquellen auf der entsprechenden Frequenz und mit bekanntem Signalpegel benötigt. In Entwicklungslabors sind dafür Universalmeßsender im Einsatz, die sehr flexibel verwendet werden können, da sie über große Einstellbereiche von Frequenz und Signalpegel verfügen. Durch die erforderliche Signalreinheit und Pegelgenauigkeit kommt aber auch ein entsprechender Preis zustande.
Für viele Zwecke ist aber auch eine Signalquelle mit festem Pegel einsetzbar, wenn die Signalreinheit gewährleistet ist und die Frequenz nahe genug zur gewünschten Frequenz liegt. Hier ist das Einsatzgebiet von Generatoren, die ein dichtes Spektrum konstanter Amplitude in einem weiten Frequenzbereich erzeugen. Diese Geräte werden treffend als "Kammgenerator" bezeichnet, weil das Ausgangssignal aussieht wie die Zähne eines Kamms: in gleichmäßigem Abstand, mit großen Zwischenräumen und alle gleich hoch.


Bild: Kammspektrum eines CSG

Wie entsteht ein Kammspektrum ?

Ein Kammspektrum entsteht durch eine Folge schmaler Pulse. Die Spektrallinien dieses Signals haben dann einen Abstand, der der Pulsfrequenz entspricht. Die erste Spektrallinie liegt also auf der Pulsfrequenz selbst. Die Pulse müssen sehr schmal sein, damit einerseits ein Spekrum in einem weiten Frequenzbereich entsteht und andererseits die Amplituden der Spektrallinien alle gleich hoch sind.
Es gibt mehrere Methoden, um eine geeignete Pulsfolge technisch zu realisieren. Bei den CSG-Modulen werden die Pulse eines Rechteckgenerators einmal direkt und auf einem zweiten Weg invertiert und geringfügig verzögert einer Additionsstufe zugeführt. Am Ausgang dieser Stufe erscheinen dann hinreichend nadelförmige Pulse, deren Wiederholrate der Rechteckfrequenz und deren Dauer der Verzögerungszeit entspricht.

Wahl der Pulsfrequenz

Da die Pulsfrequenz den Abstand der Spektrallinien bestimmt, richtet sich ihre Wahl nach dem gewünschten Anwendungsbereich. Einerseits möchte man einen möglichst großen Frequenzbereich abdecken, was mit einer hohen Pulsfrequenz leichter realisierbar ist. Es gibt Kammgeneratoren, die mit 10 MHz-Pulsfrequenz ein Spektrum bis 20 GHz erzeugen. Andererseits benötigt man aber bis zum VHF-Bereich ein dichteres Spektrum, um insbesondere in allen HF-Bändern Spektrallinien zu erzeugen. Bei den CSG-Modulen wurde eine Pulsfrequenz von 200 kHz gewählt, um in jedem Band mindestens eine Spektrallinie mit ausreichendem Pegel zu erhalten. Denn reduziert man die Pulsfrequenz auf die Hälfte, sinkt auch der Signalpegel auf die Hälfte.

Ausgangspegel und Summenspannungen

Die Eichspektrumgeneratoren CSG stellen alle Spektrallinien gleichzeitig am Ausgang zur Verfügung. Hieraus folgt, daß der angeschlossene Empfängers durch die Summe aller anliegenden Spektrallinien belastet wird. Um eine einfache Abschätzung der Empfängerbelastung zu ermöglichen, empfiehlt sich die Angabe der Summenspannung bezogen auf eine Bandbreite. Da alle 200 kHz eine Spektrallinie auftritt, ist die in 1 MHz Bandbreite verursachte Summenspannung 5 mal so groß wie die Spannung einer einzelnen Spektrallinie.

Summenpegel am Ausgang der Eichspektren CSG
Typ Signalstärke Ausgangspegel Ausgangsspannung Summenspannung je MHz Bandbreite
CSG1, CSG2 S9 auf KW -73 dBm 50 µV 250 µV/MHz
CSG2 S9+40 dB auf KW -33 dBm 5 mV 25 mV/MHz
- S9 auf UKW -93 dBm 5 µV 25 µV/MHz
CSGV S9+10 dB auf UKW -83 dBm 16 µV 79 µV/MHz

Es gibt Empfänger, die so wenig großsignalfest sind, daß der Empfänger bei Anlegen des S9+40 dB-Spektrums völlig zugestopft wird und garkein Signal mehr anzeigt. Diese Geräte können häufig schon durch eine einfache Vorselektion verbessert werden.



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