Im Folgenden sollen die Gerätefamilien erläutert werden, die am häufigsten für EMV Messungen und EMVU Messungen eingesetzten werden. Auch ihre typischen Eigenschaften werden kurz erläutert.

Bei modernen Messgeräten wurde es durch den Einsatz von leistungsfähigen Rechnern, Analog-Digital-Wandlern und Signalprozessoren möglich, digitale Filter und digitale Bewertungsdetektoren einzusetzen. Dadurch sind diese Geräte schneller, flexibler und aufgrund der gesunkenen Anforderungen an die Hardware auch günstiger in der Herstellung. Diese Entwicklung ermöglichte es auch, mehrere Gerätefamilien auf einer Plattform aufzubauen und die Unterscheidung über zusätzliche Hardware und Softwareoptionen zu treffen. Ein CISPR16 konformer Messempfänger kann nicht durch eine Softwareoption für einen Spektrumanalysator ersetzt werden. Für „pre compliant“ Messungen reicht die Genauigkeit diese Geräte jedoch völlig aus.

Da die Einstellparameter und die Grundprobleme bei modernen Geräten gleich geblieben sind, beziehen sich folgende Erläuterung auf ältere Geräte, die noch rein in Hardware aufgebaut waren.

Es sollte jedoch bei den nachfolgenden Erläuterungen berücksichtigt werden, dass einige konzeptionelle Schwächen durch den massiven Softwareeinsatz bei modernen Messgeräten für den Anwender kaschiert oder gänzlich beseitigt wurden.

Messempfänger werden eingesetzt, um den Pegel diskreter Frequenzen mit definierter Messbandbreite und Messzeit sehr genau zu messen.

Um einen Frequenzbereich zu betrachten, ist es nötig, den Empfänger schrittweise durchzustimmen, und die Einzelwerte aufzuzeichnen. Dies kann manuell, automatisch oder mittels PC und Messprogrammen erfolgen. Viele Geräte bieten die Möglichkeit, einzelne Einstellungen wie Messbandbreiten, Messzeit, Detektor, Korrekturwerte, Grenzwerte etc. oder ganze Testabläufe abzuspeichern, um sie bei Bedarf aufzurufen. Die Einzelmessungen bzw. Messkurven können dann im Gerät oder auf einem externen Medium gespeichert und später auf einen PC übertragen und bearbeitet werden. Für reine Laboranwendung sind auch Empfänger erhältlich, die über keine direkte Bedienmöglichkeit verfügen und nur für PC Steuerung konzipiert sind.

Typischerweise verfügen Messempfänger über mindestens vier Detektoren („Peak“, Quasi-Peak“, „RMS“, „Average“) um die Messwerte zu bewerten. Weiters besteht die Möglichkeit, den Messwert oder die Messkurve bei jedem Durchlauf neu zu schreiben - in diesem Fall spricht man von „Clear Write“ - oder den jeweiligen Maximalwert zu halten, was als „Max Hold“ bezeichnet wird.

Entwicklungsgeschichte der Messempfänger

Historisch betrachtet sind die Wurzeln der Messempfänger die Detektorempfänger, wobei die ersten Modelle nur das Vorhandensein von elektromagnetischen Wellen anzeigen konnten. Die Detektoren gehören zu den „Geradeausempfängern“, die aufgrund der höheren Empfindlichkeit und besseren Trennschärfe bald von den Überlagerungsempfängern abgelöst wurden. Durch die notwendige Vorselektion zur Unterdrückung der Oszillator-Frequenzen bzw. den Mischprodukten konnten wesentlich stärkere Nachbarkanäle besser unterdrückt werden. Dieses Konzept hat sich aufgrund der Vorteile bis heute gehalten.

Die Frequenzanzeige erfolgte bei sehr alten Geräten ähnlich wie bei einem Radio, nämlich mittels einer linearen Skala. Der Pegel wurde dann mit einem analogem Zeigerinstrument angezeigt.

In den 1970er Jahren wurden Messempfänger mit digitaler Steuerung entwickelt, die mittels Tasten oder per PC gesteuert werden konnten. Dadurch war es erstmals möglich, teil- bzw. vollautomatisierte Messungen durchzuführen. Die Anzeige erfolgte mit 7-Segment-Anzeigen oder über die Messprogramme am Computerbildschirm.

In den 1980er Jahren wurden Messgeräte mit eingebautem Bildschirm entwickelt, mit denen es möglich war, ohne PC-Steuerung einen „Scan“ über einen bestimmten Frequenzbereich durchzuführen und den Pegelverlauf direkt darzustellen.

Bei den folgenden Entwicklungen konnte durch den Einsatz von schnellere Analog-Digital-Wandler, Signalprozessoren und digitalen Filtern die Durchstimmgeschwindigkeit gesteigert werden. Der große Vorteil von digitalen Filtern ist das konstante und kalkulierbare Verhalten. Diese Eigenschaft ermöglicht die Kompensation der Fehler, die bei zu geringer Einschwingzeit auftreten.

Um die Durchstimmgeschwindigkeit weiter zu steigern, wurden Geräte entwickelt, die bei den Vormessungen eine FFT (Fast Fourier Transformation) einsetzen. Die FFT wird jedoch nur über einen begrenzten Frequenzbereich - beispielsweise 100MHz - gemacht. Wenn ein größerer Frequenzbereich betrachtet wird, werden entsprechend viele Teilstücke analysiert und dann zu einer Messkurve zusammengesetzt. Der große Nachteil dieses Systems ist, dass keine „echte“ Vorselektion existiert, da die Eingangsfilter einen Bandpass mit - um bei dem Beispiel zu bleiben - mindestens 100MHz Bandbreite darstellen müssen. Aus diesem Grund treten ähnliche Probleme wie bei Spektrumanalysatoren auf, wodurch starke Störer - unbemerkte - die Eingangsstufe übersteuern können. Dieser Effekt ist bei der klassischen Messmethode schwierig nachzuweisen...

Mit Spektrumanalysatoren können elektrische Signale in einem definierten Frequenzbereich sehr schnell untersucht werden. Für die Messung müssen typischerweise Start- und Stoppfrequenz, Auflöse- und Videobandbreite, Messdetektor und eventuell die Durchstimmgeschwindigkeit bestimmt werden. Alternativ kann der Messbereich auch mittels Mittenfrequenz und Bandbreite bestimmt werden.

Die Auflösebandbreite bestimmt, welche Frequenzen ober- und unterhalb der gerade eingestellten Frequenz mitgemessen werden. Bei einem hohen Wert kann einerseits ein schneller Durchlauf erfolgen, andererseits steigt der Rauschpegel, und die Trennschärfe verringert sich.

Mit der kleinerer Videobandbreite wird die Messkurve geglättet, wobei die maximale Durchstimmzeit sinkt. Als Richtwert kann ein Verhältnis von Auflöse- zu Videobandbreite von 3 / 1 angesehen werden, welches nach Bedarf verändert wird.

Bei älteren Spektrumanalysatoren wird der ganze Frequenzbereich kontinuierlich durchlaufen. Dadurch ist es bei diesen Geräten nötig, den frei laufenden Lokaloszillator entweder auf die Start- und Stoppfrequenz oder auf die Mittenfrequenz abzugleichen. Mit diesem Konzept gibt es allerdings Probleme mit der Frequenztreue, wobei sich diese Schwäche mit größeren Frequenzbereichen immer stärker bemerkbar macht.

Um nicht einen extrem langsamen Durchlauf mit einem Bewertungsdetektor abwarten zu müssen, steht oft für die Nachbewertung diskreter Frequenzen die Option „Zero-Span“ zur Verfügung. Bei manchen Geräten mit „Quasi-Peak-Detektor“ können nur in diesem Betriebszustand - in dem die eingestellte (Mitten)Frequenz statisch ist - realistische Werte ausgegeben werden.

Typischerweise verfügen Spektrumanalysatoren über vier Detektoren („Min-Peak“, „Max-Peak“, „RMS“, „Average“) um die Messwerte zu bewerten.

Weiters besteht die Möglichkeit, den Messwert oder die Messkurve bei jedem Durchlauf neu zu schreiben - in diesem Fall spricht man von „Clear Write“ - oder den jeweiligen Maximalwert zu halten, was als „Max Hold“ bezeichnet wird. Manche Geräte bieten auch die Möglichkeit an den „Average” Wert über eine bestimmte Anzahl von Durchläufen zu integrieren.

Leistungsmessgeräte dienen dazu, dass elektrische Signale breitbandig gemessen werden können. Am häufigsten werden solche Geräte eingesetzt, um den Ausgangspegel einer Sendeanlage bzw. die zugeführte Leistung zum Antennen-Fußpunkt zu überwachen. Viele Geräte bieten Einstellungs- bzw. Korrekturmöglichkeiten an, um den Messfehler bei nicht sinusförmigen Signalformen und/oder modulierten Signalen auszugleichen. Weiters stehen oft Detektoren zur Gewichtung der Messwerte zur Verfügung.

Das Herzstück eines Leistungsmessgerätes ist der Messkopf, wobei es grundsätzlich zwei Bauformen mit spezifischen Vor- und Nachteilen gibt.

Die thermischen Messköpfe sind nicht ganz so empfindlich und haben eine längere Ansprechzeit, da die Messung über den Umweg der Erwärmung erfolgt. Der Vorteil ist die höhere maximale Messfrequenz und die Ausgabe des RMS Wertes unabhängig von der Signalform.

Die Diodenmessköpfe sind empfindlicher und sprechen schneller an, haben aber aufgrund der spezifischen Eigenschaften der Gleichrichtdiode(n) Probleme bei großer Messdynamik. Tendenziell ist das bevorzugte Einsatzgebiet dieser Bauform die Spitzenwerterfassung.