Die Spektrumanalyse bei hohen Frequenzen mit Tracking-Generator

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Directivity oder Richtschärfe eines Richtkopplers

Im Falle der „Nicht Anpassung“ wird entsprechend Leistung reflektiert, welche dann gemessen wird und daraus der Reflexionsfaktor oder das Stehwellenverhältnis berechnet werden kann. Zusammen mit der Messung des Durchgangs lassen sich die Grundfunktionen eines skalaren Netzwerkanalysators mit einem Spektrum-Analysator abbilden. Das Bild 2 zeigt den Frequenzgang eines Bandpass-Filters (lila Kurve) und gleichzeitig auch die Messung des angepassten Filters (gelbe Kurve). Wer die Ergebnisse der Reflektionsmessung als Stehwellenverhältnis sehen möchte, kann die von Rigol in deren Spektrum Analysatoren vorgesehene VSWR-Messfunktion freischalten und benutzen. Die Funktion umfasst eine geführte „Open-Kalibrierung“, die Messerfassung und die Umrechnung in VSWR, sodass die Ergebnisse einfach abgelesen werden können.

Es soll noch auf einen Parameter der Richtkoppler-Spezifikation eingegangen werden: die Directivity oder Richtschärfe. Die Richtschärfe ist ein Qualitätskriterium welche beschreibt, wie die Entkopplung eines Tores realisiert ist. Sie ist ein Maß für die Fähigkeit des Kopplers die vorlaufende, von der der rücklaufenden Welle zu trennen. Das Leistungsverhältnis am Port 1/3 ist die bestimmende Kenngröße. Einen idealen Richtkoppler (perfekte Isolation) gibt es nicht. Ist allerdings die Port zu Port Isolation zu klein, werden Teile der Eingangsleistung auf den Messeingang übertragen und die kleinere vom Messobjekt reflektierte Leistung wird vom „Übersprechen“ überdeckt.

Rückflussdämpfung und die Qualität des Richtkopplers

Dabei geht Dynamik verloren und Anpassungen in der Nähe von 50 Ohm können nicht richtig vermessen werden. Falls eine Rückflussdämpfung von 10 dB mit einem Richtkoppler mit der Directivity von ebenfalls 10 dB erfolgt, dann entsteht ein Messfehler von 100 Prozent. Ist die Koppeldämpfung zu hoch, gelangt nicht genügend Leistung zum Messobjekt. Dabei wird die am „fehlangepassten“ Messobjekt reflektierte Leistung reduziert. Zusammen mit dem Übersprechen bei schlechter Isolation kann das dazu führen, dass die Messbrücke ungeeignet ist. Die Richtschärfe kann als Differenz [dB] aus der Eingangsleistung Mitlaufgenerator (Port 1 zu Ausgangsleistung an den Analyser (Port 3) berechnet werden. Directivity-Werte um 20 dB kennzeichnen einen guten Richtkoppler. Sehr gute Koppler haben Werte um die 30 dB. Bessere Richtkoppler sind nur in der vektoriellen Netzwerkanalyse sinnvoll.

Rigol bietet drei verschiedene Messbrücken (Bildergalerie) an: VB1020/VB1032/VB1080. Sie unterscheiden sich durch ihre Bandbreite und maximale Frequenz. Die Werte der Directivity liegen für die VB1020 bei 2 GHz und VB1080 bei 8 GHz und ungefähr 20 dB. Die VB1032 mit 3,2 GHz und 30 dB. Zusammen mit dem Spektrum-Analysatoren von 1, 5 bis 7,5 GHz bietet Rigol auch für Anwendungen wie Antennentuning und Anpassungsmessung passende Lösungen. Beim Kauf einer VSWR-Messbrücke wird die Lizenz zur Freischaltung ohne extra Aufpreis mitgeliefert, sodass der Anwender direkt VSWR-Werte geliefert bekommt.

* Boris Adlung ist Applikations-Ingenieur bei Rigol in München.

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