Netzwerkanalysator Auf dem Prüfstand – Netzwerkanalyse mit dem ZNC

Was sollte ein Netzwerkanalysator bieten und worauf ist acht zu geben? Wir haben uns den ZNC von Rohde & Schwarz genauer angeschaut und neben der Hardware auch die Firmware untersucht.

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

dataTec AG

MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Die Netzwerkanalyse ist heute neben der Schaltungssimulation das wichtigste Werkzeug des Schaltungsentwurfs und der Schaltungsevaluierung. Sie dient der vollständigen Beschreibung sowohl der Übertragungs- als auch der Reflexionseigenschaften passiver und aktiver Netzwerke und Komponenten. Dazu gehören die Bestimmung der bekannten S-Parameter, des Phasenverlaufs, der Gruppen- und Phasenlaufzeit wie auch die Ermittlung des Stehwellenverhältnisses oder der Impedanzen. In der Zeitbereichsebene können darüber hinaus beispielswiese Störstellen geortet und analysiert werden.

Dabei wächst mit dem Einsatz immer anspruchsvollerer Hochfrequenztechnologien in der Kommunikations- und Elektronikgüterindustrie auch in Entwicklung, Produktion und Service der Bedarf an bezahlbaren, aber leistungsfähigen Netzwerkanalysatoren, um Module und Bauteile wie Filter, Verstärker, Mischer, Steckverbinder, Leitungen und Antennen zu charakterisieren. So ist es nicht verwunderlich, dass in den neuzeitlichen Analysatoren ein erheblicher Aufwand an Messhardware bzw.Rechenleistung getrieben wird. Schon immer gehörten vor allem die vektoriellen Netzwerkanalysatoren mit zu den aufwendigsten und kostenintensivsten Geräten in der HF-Technik.

Heutzutage werden aber bereits sehr leistungsfähige Basisgeräte für unter 20.000 Euro angeboten. Ein solches Gerät der auf dem Gebiet der Netzwerkanalyse mit großer Expertise ausgestatteten Firma Rohde & Schwarz wird seit gut zwei Jahren auf dem Markt angeboten. Es ist dort nach Firmenaussage sehr gut aufgenommen worden und dürfte einen neuen Standard in seiner Produktklasse setzen.

Der ZNC ist ein vektorieller - also auch Phaseninformation liefernder – 2-Tor-Netzwerkanalysator mit hervorragenden technischen Daten. Er überstreicht einen Frequenzbereich von 9 kHz bis 3 GHz, wobei die Messbandbreiten von 1 Hz bis 300 KHz reichen. Das Einsteigergerät bietet lault Datenblatt einen Dynamikumfang von typ.130 dB. Pro Sweep können max. 5000 Messpunkte verarbeitet werden, wobei für einen 400-Punkte Sweep gerade 11 ms (300 kHZ RBW) vergehen. Ein Messkurvenrauschen von typ. 0,002 dB RMS und eine Directivity von typ. 50 dB nach Kalibrierung runden die Werte ab und verleihen dem ZNC durchaus die Performance eines Mittelklassengerätes.

Der ZNC – erster Eindruck des Netzwerkanalysators

Das Gerät macht schon rein äußerlich einen guten Eindruck. Von Größe und Gewicht mit einem 6er-Weinkarton vergleichbar, bietet es mit seinen abgeschrägten Kanten, dem dominierenden, riesigen Display und der übersichtlich gegliederten Tastatur ein Bild technischer Ästhetik. Die beiden R&S-typischen Trageschlaufen sind jeweils seitlich in einem breiten Falz versenkt. Zwei kleine Drahtbügel lassen sich zur Schrägstellung des Gerätes herausklappen. Auf der Frontseite finden neben den beiden Porteingängen auch vier USB-Anschlüsse Platz. Hier lassen sich neben Maus, Tastatur und Speicherstick auch Powersensoren oder ein automatisches Kalibrierset anschließen.

Der kontrastreiche, brilliante 12,1'' Touchscreen besitzt eine XWGA-Auflösung von 1280 x 800 Punkten, eine Helligkeitsregelung ist nicht vorgesehen. Ein kleiner Piezotongeber kann bei Bedarf Eingaben oder auch Fehlbedienungen quittieren. Der deutlich beschriftete, mit griffigen, gummierten Kipptasten bestückte Tastensatz ist in die Rubriken Trace, Stimulus, Channel, System und Data Entry unterteilt. Außerdem gibt es natürlich einen von Cursortasten begleiteten Drehgeber mit integrierter Tastfunktion, der als Besonderheit eine dynamische Schrittweite ermöglicht – je nach Drehgeschwindigkeit ändern sich die Werte. Auf der Rückseite des Analyzers findet man neben den BNC-Ein- und Ausgangsbuchsen für Trigger- und Referenzsignale noch einen LAN-Anschluss, einen 25-poligen Sub-D-Userport und erfreulicherweise eine DVI-Schnittstelle zum Anschluss eines externen Monitors.

Ein Blick auf die Hardware

Die Steuerung des Gerätes und die Verarbeitung der Messdaten wird durch einen integrierten Standard-PC vorgenommen. Auf der internen 3,5''-Festplatte befindet sich das Betriebssystem Windows 7 Embedded, sowie alle weiteren Anwendungen. Auf diese Weise ist der einfache Zugang zu lokalen Netzen oder Servern gewährleistet. Zum Hochfahren des Gerätes, inklusive Selbsttest, und Aktivierung diverser Anwendungen verstreichen ungefähr 1,5 Minuten.

Der Lüfter ist mit gemessenen 45 dB(A) zwar nicht flüsterleise, aber gut erträglich. Naturgemäß sind mit zwei Toren ohne zusätzliche äußere Generatorbeschaltung keine Messungen an Mischern oder Intermodulationsbestimmungen möglich. Auch fehlen die in der Mittel- und Oberklasse üblichen direkten Zugriffsmöglichkeiten auf Generatoren und Empfängersignale. Dennoch glänzt das Gerät mit einer Fülle von Mess- und Darstellungsmöglichkeiten. Zu den Messeinstellungen zählen:

• S-Parameter

• Wellenverhältnisse und Wellengrößen

• Impedanzen und Admittanzen

• Stabilitätsfaktoren

Zu den Formateinstellungen gehören:

• lineare und dB-Pegel

• Phasenverlauf ( auch fortgesetzter Verlauf)

• Delay ( Gruppenlaufzeit ), Stehwellenverhältnis

• Real- und Imaginärteil der Impedanzen

• Polar- und Smithdiagramm (auch invertiert)

Ergänzt werden diese Einstellungen durch ein erschöpfendes Angebot an Steuerungsmöglichkeiten und Auswertefunktionen zum Konfigurieren und Analysieren. Hier nur eine beispielhafte Auswahl:

• Segmentierter Sweep und Powersweep

• Auto Scale Funktion und Undo/Redo-Funktion für mehrere Schritte

• Split-und Zoomfunktionen für Diagramme, Kurven und Ausschnitte

• Grenzwertlinien und -kreise sowie Ripplecheck incl. Pass/Fail-Anzeige

• Automatische Filteranalyse

• Bezugsimpedanz-Umschaltung (auf 75 Ohm )

• Längenoffset (Messebenenverschiebung)

• Berechnung elektrischer Längen

• Virtuelle balancierte Messungen

• Channel Bits (Prüflingssynchronisation in autom. Messabläufen)

• Komplexe Trace-Mathematik mit Formeleditor

• TMS-Kalibrierung (neues Verfahren ohne Leerlaufstandard)

• Generatorpegel-Kalibrierung mit USB-gesteuertem Leistungsmesskopf

• Kontextsensitives Hilfesystem (auf deutsch)

• Speichern und Ausdrucken von Einstellungen, Daten und Kurven in mehreren Formaten

Hinzu kommt eine Reihe von Optionen. Dazu zählen eine Zeitbereichsanalyse(TDR)-Software, eine Software für erhöhte Frequenzauflösung bis auf 1 mHz, eine Hardwareergänzung zur Erweiterung des Pegelbereiches auf -50 dBm, ein GPIB- und ein Handler-Interface, Leistungsmessköpfe sowie verschiedene Typen von manuellen und automatischen Kalibriereinheiten.

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