Spread-Spectrum
Im Bild ist eine vereinfachte Booster-Schaltung mit fester Taktung zu sehen. Vereinfacht heißt hier, dass parasitäre Elemente in den Spulen und Kondensatoren weggelassen wurden, außerdem jedwede Filterlemente - zum einen, um die Schaltung und das Verhalten so übersichtlich wie möglich zu gestalten, zum anderen, um genügend große Störungen zu erhalten und keine Problem mit dem Dynamikbereich der FFT zu bekommen. Der Booster mit festem Takt ist die Vergleichsreferenz für die Schaltungen mit Spread-Spectrum-Modulator.
Vereinfachte Booster-Schaltung mit fester Taktung
Das Diagramm zeigt das Hochlaufen der Ausgangspannung
Bereits nach 1 ms ist ein stabiler, eingeschwungener Zustand erreicht (weil mit R1 = 1 Ohm ein relativ hoher Innenwiderstand gewählt wurde)
Störspektrum der Booster-Schaltung mit festem Takt (120 kHz)
Booster-Schaltung mit Spread-Spectrum Modulator
Im Unterschied zur vorherigen Schaltung wird jetzt ein Spread-Spectrum-Modulator als Ansteuerung des Booster-Schalters eingesetzt.
Der Modulator kann das Ansteuersignal für den Schalter im Frequenzbereich nach unterschiedlichen, wählbaren Zeitverläufen variieren.
In diesem Beispiel wird der Frequenzbereich dreiecksförmig moduliert.
Verlauf der Ausgangspannung mit Spread-Spectrum-Modulator mit Dreieck-Modulation
Der Verlauf zeigt keinen wesentlichen Unterschied zum Booster mit festem Takt
Störspektrum mit festem Takt
Störspektrum mit Spread-Spectrum (Delta-Frequenz = 20 kHz)
Die Auswirkung der Spread-Spectrum-Modulation ist im Vergleich zur unmodulierten Schaltung mit festem Takt deutlich erkennbar.
Bei der in diesem Beispiel verwendeten Dreiecks-Modulation entstehen zusätzliche Seitenbänder mit 10 kHz Abstand, während zugleich die ursprünglichen Spektrallinien der Grundfrequenz (120 kHz) und der Harmonischen sich im Pegel verringern.
Die Verringerung der Pegel ist über den Frequenzbereich unterschiedlich: ca 10 dB bei 3. und 5. Oberwelle (360 und 600 kHz), aber zunehmend weniger mit steigender Frequenz (fast kein Effekt mehr im FM-Bereich) und auch nur wenig Wirkung bei der Grundwelle.
Wie sich die Spread-Spectrum-Modulation im Einzelnen genau auswirkt, hängt ab von der Art der Modulation, der Messbandbreite, der Messzeit bei der Pegel-Berechnung, der Delta-Frequenz und schließlich der jeweiligen Ausführung des Detektors. Die Arbeitsweise von Peak-, Average- und Quasi-Peak-Detektoren wird z.B. in CISPR 16-1-1 beschrieben. Die hier verwendete Bandbreitenbewertung benutzt einen Averaging-Algorithmus mit 200 Hz Bandbreite unter 150 kHz, 10 kHz Bandbreite von 150 kHz bis 30 MHz und 120 kHz Bandbreite oberhalb von 30 MHz.
Weitere Ausführungen sind in den Kapiteln Spread-Spectrum-Modulation, Einfluss der Messzeit und Delta-Frequenz zu finden.
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