3561A Spectrum Analyzer

Leserbericht von Martin

Der HP 3561A ist ein auf akustische und mechanische Messungen spezialisierter Spektrum-Analyzer.

Bemerkenswert ist seine untere Grenzfrequenz von 125µHz, was einer Schwingung mit einer Periodendauer von 2:22 Stunden entspricht. Derartige Messungen benötigen natürlich extrem lange Erfassungszeiträume. Im kleinsten einstellbaren Frequenzbereich von 0 bis 10,5mHz wird die Messung mit etwa 11 Stunden angegeben.

Die obere Grenzfrequenz beträgt 100kHz, darüber scheint ein Tiefpass-Filter zu greifen, zumindest konnte ich in Versuchen keinerlei Aliasing-Effekte feststellen.

Für akustische, gehörrichtige Messungen ist ein A-Bewertungsfilter eingebaut, sowie die in der Bau- und Raumakustik häufig benutzten Terz- und Oktavbanddarstellungen.

Leider Disqualifiziert der extrem laute Lüfter das Gerät für akustische Messungen vollkommen. Der HP 3561A ist eines der lautesten Geräte in meinem Besitz.


Hier werde ich wohl in Zukunft einige Veränderungen durchführen, ich mag einen ruhigen Arbeitsplatz für konzentrierte Arbeit und keine Maschinenhalle. Es sei aber gesagt, ich kenne nur diesen einen 3561, vielleicht ist das nur bei diesem Gerät ein Problem.

Nicht vergessen sollte man aber eines, mit seinen 80dB Dynamik ist dieser Analyzer aus heutiger Sicht ziemlich Taub. Für eine direkte Messung der Verzerrungen aktueller Geräte sollten es nochmal 40dB mehr sein. Es gibt aber genug Mittel und Wege ihn heutzutage noch sehr sinnvoll einzusetzen. Ich betreibe ihn z.B. am Monitor-Ausgang meines Neutrik A1. Der numerische Verzerrungswert interessiert dann nicht, sondern ausschließlich die spektrale Verteilung.

Im normalen Modus Arbeitet der Analyzer auch als DSO, die Anzeige ist zweigeteilt und es wird sowohl Frequenzbereich als auch Zeitbereich angezeigt. Die Anzeige einer einzigen Darstellung ist möglich, genauso wie eine „Vorder- und Hintergrund“-Darstellung zweier Graphen. Besonders erwähnenswert ist noch eine Art 3D-Plot in dem bis zu 60 Messungen dargestellt werden können, diese Funktion bietet viele Möglichkeiten insbesondere in Zusammenarbeit mit dem PC.


Auch eine THD-Messung ist möglich, wobei hier die Fundamental-Frequenz immer von Hand eingestellt werden muss:


[Bild:thdmessung]


Beim 3561A handelt es sich um die „kleine“ Version des 3562A, mit lediglich einem Kanal ausgestattet und leider ohne Sinus-Generator. Dafür hat das Gerät etwa die halbe Baugröße und das halbe Gewicht, ist daher fast als Mobil anzusehen. Der Anschluss des Generators ist auf der Rückseite des Gerätes angebracht, was ich etwas unpraktisch finde, aber aufgrund der Baugröße einen notwendigen Kompromiss darstellt. Ebenso das Fehlen der Inkrementalgeber für Einstellungen, die ich gerade bei den Cursern sehr vermisse.


Trotz des fehlenden Sinus-Generators lässt sich der HP3561A auch als Netzwerkanalysator einsetzen.

Hierzu wird von der Quelle ein „periodic noise“ zu Verfügung gestellt, dessen Phasengang gemessen und in einem Speicherslot gespeichert und anschließend von dem Phasengang des DUTs abgezogen werden muss (hierbei nicht die Frequenzspanne verändern, sonst gibt’s nur Murks!).


Hier ein Bode-Plot eines einfachen RC-Tiefpasses:


[Bild:bodeplot]

Dieser wurde mittels besagtem periodic noise erzeugt und via GPIB mittels eines Plotter-Emulators (KE5FX) gespeichert.

Es ist selbstverständlich auch möglich die Messwerte direkt über GPIB abzurufen. Hier ist aber zu beachten, dass der 3561A einen etwas eigentümlichen „Dialekt“ redet, z.B. IDN? nicht kennt.

Auch die Daten sind nicht direkt benutzbar, hierzu muss man sich etwas mit den Befehlen und Datentypen des Gerätes auseinandersetzen:

Die trace-Daten werden als Integer-Wert in der 2er-Komplementdarstellung mit 16Bit Wortlänge mittels DSTB; ausgegeben, hierbei entspricht der Wert des Integers*0.005 dem Wert in dBV. Ein Trace enthält 401 Messpunkte, also insgesamt 802 Byte Daten. Vor den Daten-Bytes sind 4 Byte Index und Länge und hintenan noch 222 Bytes Header.

Die Daten direkt als 16-Bit-Zahl zu verarbeiten schlugen fehl, daher habe ich mir folgenden Workaround überlegt:

Ich habe den kompletten Datenstrom als ein 8-Bit-Datentyp (uint8) eingelesen und anschließend den interessanten Teil in Binärdaten zurück konvertiert und jeweils die 8-Bit-Worte in einer Matrix gespeichert. Aus dieser Matrix habe ich mir die jeweils zusammengehörigen Einträge zusammengefügt und anschließend mit einem Quantisierer umgewandelt. Der Wert wird noch mit 0.005 multipliziert und ergibt so den gewünschten Wert in dBV.


[Bild:bodeplot_2]

Im Netz sind die Informationen leider recht spärlich gesäht. Es gibt lediglich noch ein PEARL-Script, welches keinen einzigen Kommentar enthält und daher nicht wirklich nachvollziehbar ist und ein C++-Programm, welches einen ähnlichen Weg wie ich nutzt.

Mein Gerät ist, wie man sieht, in einem Optisch eher unschönen Zustand. Da die Plastikabdeckung fehlte, habe ich mir eine aus Plexiglasresten passgenau zugeschnitten. So ist zumindest der Bildschirm vor Stößen sicher. Leider war ich etwas zu übermütig und habe die Gewichte zu früh von der Scheibe herunter genommen, das führte zu den recht unschönen Kleberspuren. Hält trotzdem Bombenfest.

Auch der Einschaltknopf fehlte und wurde von mir mittels einer „Bastellösung“ repariert.

Man kann nun sicher hervorragend über die Optik lästern, aber ich denke, dass die Funktion und Funktionalität die oberste Priorität haben. Und, seien wir mal ehrlich, auch die Finanzen… Ein solch „ramponiertes“ Gerät bekommt man für einen Appel und ein Ei nachgeworfen, obwohl funktional in keinster Weise eingeschränkt.

Zu guter Letzt möchte ich noch eine Lanze für diese Rentner der digitalen Signalanalyse brechen. Heutzutage hat man höherwertige A/D-Wandler auf jeder Soundkarte, also warum so eine „alte Krücke“ noch benutzen?

Als erstes möchte ich die Soundkarte sehen, die den Messbereich eines solchen Gerätes erreicht, da ist ja meist bei einem Volt Schluss, es wird also für fast jede Messung ein Teiler gebraucht. Desweiteren gibt es wohl keine Audiokarte, die mir im µHz-Bereich saubere Ergebnisse liefert, erfahrungsgemäß ist da unter 20Hz nicht mehr wirklich etwas zu erwarten.

Und der in meinen Augen größte Vorteil ist, dass man mit einem „stand alone“-Messgerät eine geschlossene, für sich Bedienbare Lösung hat, die Tastatur ist genau aufs wesentliche Konzentriert, ich habe die Tasten die ich brauche. Ich brauche also die „Dreckschleuder“ PC nicht unbedingt in meinem Messaufbau (bei Audio meist nicht so wichtig, bei anderen Anwendungen essenziell).

Gleichzeitig KANN ich aber die Vorteile der PC-Steuerung wesentlich besser nutzen. Denn ich muss mich nicht darum kümmern, dass der A/D-Wandler richtig ausgesteuert ist, oder irgenwelche Treiber suchen. Das Gerät redet GPIB, dem ist egal ob ich nun ein USB-GPIB-Device unter Linux nutze oder eine alte ISA-Karte mit Windows 3.1. Das heißt, auch in 20 Jahren kann ich das Ding an den PC mit GPIB-Karte stecken und loslegen. Bei Audiohardware kann ich von Glück reden, wenn ich für die nächste Windowsversion noch die Treiber bekomme, von Linux ganz zu schweigen. Hier stellen sich die Hersteller von GPIB-Hardware übrigens besser an. ;-)

Ich könnte wohl noch Seiten füllen, aber belassen wir’s dabei.


Netzwerkanalyse


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Martin ich danke Dir für die Photos und die Beschreibung.


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