Zeitmessungen an einem Impuls
Bild 1: Definitionen bei der Zeitmessung an einem Impuls
Bild 1: Definitionen bei der Zeitmessung an einem Impuls
Zeitmessungen an einem Impuls
Zeitmessungen an einem Impuls werden mit einem Oszilloskop durchgeführt. Dieses hat kalibrierte Maßstäbe und auch Zeitmarken. Der bekannteste Begriff ist hier die Impulsdauer. Impulse haben jedoch sehr selten eine ideale Rechteckform. Durch Einflüsse von realen und imaginären Lasten haben sie eine stark verschliffene Form. Dann muss man wissen, an welchem Punkt des Impulses gemessen werden soll.
Impulsdauer
Die Dauer eines Impulses wird gemessen von dem Punkt an der Anstiegsflanke, an dem 50% der maximalen Impulshöhe (ohne das Überschwingen) erreicht wird, bis zu dem Punkt von 50% der Amplitude an der gegenüber liegenden fallenden Flanke.
Anstiegszeit und Abfallzeit
Die Anstiegszeit ist die Zeit zwischen den definierten Zwischenwerten von 10% und 90% bei dem Pegelwechsel eines Impulses. Je kürzer diese Zeiten desto besser ist die Flankensteilheit des Impulses.
Überschwingen
Ein Überschwingen entsteht, wenn die Spannung den erwünschten Wert nicht direkt erreicht, sondern über den Sollwert hinausschießt. Das Überschwingen wird meist in Prozent der Maximalspannung angegeben. Im Bild 1 wären das zum Beispiel etwa 35%.
Unterschwingen
Auch am Ende eines Impulses könnte die Spannung unterhalb des Sollwertes fallen. Das kann durch eine Diode begrenzt werden.
Abfall des Impulsdaches
Durch den Einfluss der Last kann das Impulsdach anstatt waagerecht auch schräg abfallend verlaufen. Eine Messung ergibt jedoch einen Spannungswert. Es wird zwischen 10% und 90% hier der Zeitdauer des Impulsdaches gemessen.
Leistungsmessungen
Generell können diese Messpunkte auch an Leistungsgrößen, wie Antennendiagramme oder Filterbandbreiten angewendet werden. Dabei ist allerdings zu beachten, dass das Oszilloskop keine Leistungen, sondern nur Spannungen anzeigt. Die Hälfte des Maximums der Spannung ist nicht gleich der Hälfte der Leistung. Die Halbwertsbreite eines als Spannung angezeigten Impulses ist breiter als die Halbwertsbreite der Leistung des gleichen Impulses. Deshalb muss für die Bestimmung der Impulsbreite einer Leistungsgöße die Marke 0,707 des Maximums verwendet werden.
Leider ist dann die Messungen der 10% oder der 90% Marken nicht mehr so einfach umzurechnen. In diesem Falle wird sich damit beholfen, dass generell nicht die −3 dB, sondern die −3 dB Spannungswerte verwendet werden, die dann einem −6 dB Leistungswert entsprechen. Das betrifft bei Antennendiagrammen meist Radaranwendungen, bei denen Sendeantenne und Empfangsantenne unterschiedliche Antennendiagramme verwenden (sogenanntes Zweiwege-Antennendiagramm).[1]
Generell ist hier die durch Spannungsmessung ermittelte Fläche jedoch größer, als wenn von vornherein eine Leistungsmessung gemacht würde. Der Unterschied wirkt sich zwar wegen der steilen Flanken stark auf die Leistungsmessung aus, jedoch nicht so stark auf eine Impulsbreite, so dass zum Beispiel in dem Bild 1 die Impulsbreite statt bei 50% nur bei etwa 48% hätte gemessen werden sollen. Bei Antennendiagrammen ist die −3 dB Grenze in der Realität ohnehin nicht so scharf, so dass dieser Messfehler ignoriert werden kann.[2]
Source:
- Merrill Ivan Skolnik: Radar Handbook McGraw-Hill Professional Publishing, second edition, 1990, ISBN 978-0-07-057913-2, page 3.20
- David Jenn: Microwave Devices & Radar Naval Postgraduate School, page 52 (online)