Grundlagen der HF-Messtechnik

4. HF-, RF- und Signalgeneratoren

Definition

Drei Begriffe die ein- und dasselbe beschreiben, nämlich ein Gerät zur Erzeugung von hochfrequenten Wechselspannungen. Vereinfacht betrachtet handelt es sich um einen Sender, also ein Gerät zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen. Weil die erzeugte Leistung sehr gering ist (wenige mW) reden wir hier über Generatoren als Messgerät das entweder nicht nach außen abstrahlt (geschirmter Übertragungsweg) oder wenn doch, dann mit entsprechend geringer Reichweite.

Signalgeneratoren kommen in Werkstätten zu Abgleichzwecken oder zur Fehlersuche an Rundfunkgeräten zum Einsatz. Das Signal für dieses Anwendungsgebiet ist stets sinusförmig.

In Industrie und Forschung dienen Generatoren zu ähnlichen Zwecken aber auch als Referenz beim Design neuer Generatoren und Detektoren.

Signalgeneratoren als Störsender in der zivilen Nutzung dienen zu Tests an sensiblen Baugruppen z.B. der Flugzeug- und Automobilindustrie um deren Störsicherheit zu überprüfen.

Die Genauigkeit der industriell- oder zu Entwicklungszwecken eingesetzten Generatoren liegt häufig weit über den Standards gewerblich oder privat genutzter Geräte.

4.1 Ausstattungs- und Qualitätskriterien

Frequenzbereich:

gibt an, in welchem Frequenzbereich der Generator Signale liefert. Bei der Auswahl ist die geplante Verwendung ausschlaggebend. Ein Generator mit geringem Frequenzumfang (z.B. 87MHz-108MHz) oder gar nur einer besonders genauen Eichfrequenz (z.B. 10.000kHz Frequenznormal) kann deutlich teurer sein als ein breitbandiger Generator von z.B. 150kHz-300MHz.

Ausgangspegel:

in welchen Grenzen die Signalamplitude eingestellt werden kann wird durch den Ausgangspegel angegeben. Auch hier bestimmt der Anwendungsbereich die Ausstattung. Für Rundfunkgeräte sollte der Pegelumfang 1µV-1V betragen. Auch gibt es Generatoren mit Konstantpegel.

Bei wissenschaftlichen Generatoren wird der Ausgangspegel als Leistung in dBm angegeben, 0dBm entspricht 1mW an 50 Ohm.

Pegeldrift:

gibt an, wie sich der eingestellte Pegel bei konstanter Frequenz langfristig verhält. Wie entwickelt sich der Pegel beispielsweise nach dem Einschalten, welche Zeit benötigt er zur Stabilisierung? Wie wirken sich Vibrationen und Änderungen der Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Stromversorgung auf den Pegel aus? Pegeldrift ist übrigens ein entscheidendes Qualitätsmerkmal und erfordert eine ausgefeilte Schaltungstechnik. Gerade bei amplitudenmodulierten Signalen kann sich eine zu schnelle Pegelregelung störend auswirken.

In Wissenschaftlichen Geräten arbeitet der Oszillator beispielswese zusätzlich in einer beheizten Zelle und erfordert einen Warmlauf. Messgeräteparks in der Industrie werden zu diesem Zwecke morgens eingeschaltet und laufen ganztägig durch.

Pegelgenauigkeit::

ein wichtiges Qualitätskriterium das angibt, wie sich der eingestellte Pegel über den gesamten Frequenzumfang verändert. Hier lassen sich besonders im Niedrigpreissegment negative Überraschungen erleben. Der Pegel kann um bis zu 50% schwanken. Bei wissenschaftlichen Geräten liegen die Pegelschwankungen unter 1%.

Abschwächergenauigkeit:

Pegel unterhalb des Maximalpegels werden beeinflusst vom Abschwächer. Die Abschwächergenauigkeit gibt an, um wie viel der reale Pegel vom angezeigten abweicht. Generatoren haben keinen unendlich niedrigen Innenwiderstand wie das beispielsweise bei Tongeneratoren oder –Endstufen angestrebt wird. Meist haben sie einen 50 Ohm oder 75 Ohm Innenwiderstand und liefern die angezeigte Spannung auch nur unter der Bedingung, dass der Abschlusswiderstand gleich groß ist (Leistungsanpassung).

Frequenzdrift:

genau wie die Pegeldrift ist auch die Frequenzdrift beeinflusst von ähnlichen Umgebungsfaktoren. Die Maßnahmen zur Stabilisierung sind vergleichbar.

Klirrfaktor:

es mag verwundern aber ebenso wie in der Niederfrequenztechnik ist bei Signalgeneratoren der Klirrfaktor von elementarer Bedeutung. Jeder Klirranteil führt zur unkontrollierten Abstrahlung von unerwünschten oder gar unerlaubten Oberwellen. Eine 100MHz UKW Endstufe mit 80.000W und 1% Klirrfaktor K1 strahlt beispielsweise 200MHz mit 800W ab. Abgesehen davon, dass diese Leistung für die Sendefrequenz fehlt, erzeugen die entstehenden Oberwellen Störungen in anderen Signalwegen und Funkdiensten.

Zusatzausstattung:

ist vielfältig und reicht von digitaler Frequenz- und Pegelanzeige, Amplituden- und Frequenzmodulation, internem Stereo-, RDS- und TMC Encoder bis hin zur Fernsteuerung und Auswertung über Computer.

Preise:

Die Preisspanne solche Geräte reicht von 10-10.000€. Ausstattung, Genauigkeit Alter, Herkunft und Marke bestimmen hier den Preis. Das obere Preisspektrum wird von großen Herstellern wie Rohde & Schwarz und Hewlett Packard dominiert.

Urheberrechtsbelehrung

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