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Messen mit einem Netzwerkanalysator

Bild 1: Vektornetzwerkanalysator R&S®ZNA mit Touch-screen-Bedienung für viertorige Netzwerke
(mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Bild 1: Vektornetzwerkanalysator R&S®ZNA mit Touch-screen-Bedienung für viertorige Netzwerke
(mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Messen mit einem Netzwerkanalysator

Ein Netzwerkanalysator ist ein Messgerät, welches das elektrische Verhalten von Hochfrequenzbauteilen prüft. Er besteht aus einer HF-Quelle und mehreren Messempfängern. Er ist speziell dafür ausgelegt, die Übertragungseigenschaften von HF-Komponenten, das heißt deren Durchlass- und Reflexionswerte (auch Streuparameter oder S-Parameter genannt) als Funktion der Frequenz zu messen. Diese S-Parameter haben sowohl eine Betrags- als auch eine Phasenkomponente und charakterisieren die zu testende Baugruppe. Wenn der Netzwerkanalysator in der Lage ist, nicht nur den Betrag, sondern auch die Phasenlagen zu analysieren, dann nennt man ihn einen vektoriellen Netzwerkanalysator oder Vektornetzwerkanalysator. Erst seitdem es vektorielle Netzwerkanalysatoren gibt, werden diejenigen Geräte, welche nur die Beträge messen können, zur Unterscheidung skalare Netzwerkanalysatoren genannt.

Netzwerkanalysatoren sind eine typische Werkstattausstattung. Der Messvorgang verlangt, dass das zu vermessende Bauteil aus seiner Anwendungsumgebung ausgebaut wurde und unter Laborbedingungen geprüft wird. Neben den (linearen) Streuparametern können auch einige nichtlineare Eigenschaften wie Verstärkerkompression, Intermodulationsverzerrung oder Rauschparameter gemessen werden.

Bild 2: Streuparameter an einem zweitorigen Netzwerk (hier: ein Bandfilter)

Bild 2: Streuparameter an einem zweitorigen Netzwerk (hier: ein Bandfilter)

Streuparameter

Die Streuparameter beschreiben messtechnisch das Verhalten von Hochfrequenzbauteilen, die hier Netzwerke genannt werden. Die Anzahl der benötigten Streuparameter hängt von der Anzahl der Anschlüsse (Tore) eines Netzwerkes ab und ergibt sich aus dem Quadrat seiner Toranzahl. So ist zum Beispiel ein Ferritzirkulator ein dreitoriges Netzwerk und wird mittels 9 Streuparametern vermessen. Ein Bandfilter ist ein zweitoriges Netzwerk mit einem Eingang (Tor 1) und einem Ausgang (Tor 2). Dessen vier Streuparameter sind:

Bei einem passiven Netzwerk wie in dem in Bild 2 gezeigten Bandpassfilter sollten S21 und S12 gleich groß sein. Wenn das Netzwerk jedoch einen Verstärker enthält, dann sollte S12 möglichst klein sein und sein Kehrwert wird dann Isolation genannt.