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Labor für Hoch- und Höchstfrequenztechnik Streuparameter - Messplatz 2 Messprinzip Ziel der Messung ist die Bestimmung der Reflexions- und Transmissionsfaktoren (Übertragungsverhalten) von Netzwerken. In der Hochfrequenztechnik sind die Begriffe „Insertion-Loss“ (Einfügungsdämpfung) für die Transmissionsparameter (S 21 ,S 12 ) und „Return-Loss“ (Rückflussdämpfung) für Reflexionsparameter (S 11 ,S 22 ) gebräuchlich. Das zur S-Parameter-Bestimmung verwendete Messprinzip ergibt sich durch die Definitionsgleichungen (1.12) und (1.13). Man muss je nach S-Parameter, die entsprechenden, in das Netzwerk (Zweitor) hinein- oder herauslaufenden Wellenanteile (gekennzeichnet durch a 1 , a 2 , b 1 , b 2 ) bzw. ihre Quotienten nach Betrag und Phase ermitteln. Aus diesen Überlegungen lässt sich der grundsätzliche Messaufbau eines S-Parameter- Messsystems herleiten. Bild 2.1 zeigt, wie ein solches Messsystem prinzipiell aufgebaut ist. Auskoppelglied 1 Auskoppelglied 2 Tor 1 Tor 2 a 1 b 1 b 2 a 2 Messobjekt Z 0 Generator Lastwiderstand a ' 1 b ' 1 b ' 2 a ' 2 Bild 2.1 Messsystem zur Bestimmung der Reflexions- und Transmissionsparameter Der Generator erzeugt ein HF-Signal, welches über das Auskoppelglied 1 zum Tor 1 des Messobjektes gelangt (Welle a 1 ). Ein Teil der Welle a 1 wird an Tor 1 reflektiert (Welle b 1 ), der Rest wird von Tor 1 nach Tor 2 übertragen (Welle b 2 ). Die Welle b 2 gelangt über das Auskoppelglied 2 zum Lastwiderstand. Ist der Lastwiderstand gleich dem Wellenwiderstand der Messanordnung, tritt hier keine weitere Reflexion auf a 2 = 0. In diesem Fall sind die Voraussetzungen geschaffen, die zur Bestimmung der S-Parameter nötig sind. Die ausgekoppelten Wellenanteile a ' 1, b ' 1 und b ' 2 stehen an den Messausgängen der Auskoppelglieder zur Verfügung, so dass mit Hilfe eines externen Rechners die komplexen Quotienten S 11 = b ' 1/ a ' 1 und S 21 = b ' 2 / a ' 1 berechnet werden können. Vertauscht man in der Messanordnung den HF-Generator und den Lastwiderstand, so ist es möglich, in entsprechender Weise S 22 und S 12 zu bestimmen. 8
Labor für Hoch- und Höchstfrequenztechnik Streuparameter - Messplatz Aus diesen Überlegungen lässt sich der grundsätzliche Aufbau eines automatisierten S-Parameter-Messsystems herleiten. Es besteht aus - einer Signalquelle, die das Eingangssignal liefert SMG - einem Reflektometer, um eingespeiste, reflektierte und übertragene Signale zu trennen: VSWR-Messbrücke - einem Indikator/Auswerteschaltung Vector Analyzer ZPV - Rechner- , Speicher- , Anzeigeteil und Drucker. In Bild 2.2 ist solch ein S-Parameter-Messsystem dargestellt. Vector Analyzer A B ZPV IEC-BUS Messplatzrechner Signalgenerator Drucker SMG Messbrücke ZRB2 Bild 2.2 Rechnergesteuertes S-Parameter-Messsystem Mit diesem Messsystem ist es jetzt möglich, eine automatische Reflexionsfaktor- und Transmissionsfaktormessung durchzuführen. Solch ein Messplatz ermöglicht z.B. die Bezugsebene zu verschieben und mit Kalibrierungsmessungen die Messfehler des Systems zu bestimmen und abzuspeichern und sie bei der späteren Messung des untersuchten Zweitors dann rechnerisch zu berücksichtigen. Mit dieser Methode ist eine erhebliche Steigerung der Messgenauigkeit möglich. Weitere Vorteile sind die einfache Bedienung eines derartigen Messplatzes auch durch Ungeübte, sowie Zeitersparnis und Freiheit in der Form der Protokollierung. 9
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