Interview Thomas Rottach, Siglent „Hochfrequenzsignale und breitbandige Signale bis 26,5 GHz messen“

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Dem Trend zu immer höheren Frequenzen trägt Siglent mit zwei neuen Vektor-Netzwerkanalysatoren Rechnung. Die beiden 2-Tor-Varianten unterstützen 13,5 und 26,5 GHz. Im Interview stellt Thomas Rottach von Siglent die beiden neuen Geräte vor und wirft einen Blick auf den Markt für HF-Messtechnik.

Der Vektornetzwerkanalysator ist in der Hochfrequenztechnik das zentrale Messgerät, um passive und aktive Komponenten zu vermessen, 2-Tor-Netzwerke zu verifizieren oder schließlich Antennen oder Verstärkern anzupassen. Sämtliche Elemente einer Schaltung lassen sich in passive und aktive Komponenten unterteilen.

Das wichtigste Beispiel für aktive Komponenten ist der Verstärker. Beispiele für passive Elemente sind Leitungen, Stecker, Induktivitäten, Kapazitäten, Widerstände, Dioden oder damit entwickelte Netzwerke wie Filter oder Koppler.

Der Einfluss auf die Signale

Grundsätzlich sind diese Elemente nicht besonders kompliziert. Man sollte allerdings nicht ihren erheblichen Einfluss auf die Signale unterschätzen. Hinzu kommt, dass sich einige der Elemente bei unterschiedlichen Bedingungen anders verhalten als im Datenblatt beschrieben.

Zusätzlich sind nicht immer alle Parameter passend zu den aktuellen Anwendungsbedingungen in den Datenblättern gelistet. Ein Beispiel ist der Vielschicht-Keramikkondensator (MLCC). Die Kapazität sinkt mit der Bias-Spannung. Eine falsch dimensionierte Komponente kann dazu führen, dass ein in der Simulation stabiles System in Realität schwingt.

Zum vermessen von HF-Komponenten hat Siglent die Vektor-Netzwerkanalysatoren der Serie SNA5000A um zwei Modelle erweitert: Sie unterstützen jetzt Bandbreiten von 13,5 und 26,5 GHz. Die neuen Modelle SNA5022A und SNA5032A kommen erst einmal nur in der 2-Tor-Ausführung auf den Markt.

Im Gespräch mit Thomas Rottach

Herr Rottach, können Sie bitte noch einmal die Vorteile des Vektornetzwerkanalysators SNA5000A speziell auf das Amplituden- und Phasenverhalten herausarbeiten!

Die SNA5000A-Serie ist ein vielseitig einsetzbares Messgerät und bietet neben den Standardfunktionen eines VNAs noch weitere nützliche Funktionen, wie die Zeitbereichsanalyse. VNAs haben grundsätzlich einige Vorteilen gegenüber anderen Messgeräten, das gilt im Besonderen bei der Messung des Amplituden- und Phasenverhaltens von Komponenten. Die hohe Messdynamik von 125 dB, die Auflösung und Genauigkeit sind Voraussetzungen für die Messung von Amplituden- und Phasenverhalten.

Hinzu kommt, dass die hohe Genauigkeit über einen breiten Frequenzbereich bis 26,5 GHz verfügbar ist. Die Grundlage, dass auch sehr kleine Veränderungen in der Amplitude und Phase von Signalen erfasst werden kann ist die Kalibration. Die Serie SNA5000A bietet mehrere Kalibrationsmöglichkeiten, sowie die Anpassung Kalibrationsebene, Berücksichtigung von Adaptern und das Embedden/De-Embedden von Testfassungen. Damit kann sichergestellt werden, dass nur die Parameter des Testobjektes gemessen werden. Die gleichzeitige Messung und Darstellung von Amplitude und Phase liefert detaillierte Erkenntnisse und hilft bei der Analyse und Optimierung von Filtern, Oszillatoren und anderen Schaltungen.

Warum sind Bandbreiten bis 26,5 GHz für die Frequenzanalyse wichtig?

Seit einiger Zeit ist ein Trend zu immer höheren Frequenzen zu beobachten. Das liegt einerseits an den steigenden Datenraten und dem damit verbundenen Bedarf an mehr Übertragungsbandbreite. Zum anderen ist das Spektrum unterhalb von 6 GHz bereits sehr knapp, so dass auf höhere Frequenzbänder ausgewichen werden muss. Darüber hinaus sind Radar und Satellitenkommunikation schon seit langem in diesen Bereichen aktiv.

Aber nicht nur der Trend zu höheren Frequenzen macht eine Frequenzanalyse bei 26,5 GHz notwendig. So müssen bei der Entwicklung von Anwendungen im Sub-6-GHz-Band Intermodulationsprodukte und Harmonische betrachtet werden. Beispielsweise bei einem Wi-Fi-Signal mit 5 GHz, dass die 3. Harmonische bei 15 GHz und die 5. bei 25 GHz liegt. Zusammenfassend sind Bandbreiten bis 26,5 GHz in der elektronischen Messtechnik wichtig, um Hochfrequenzsignale und breitbandige Signale mit hoher Genauigkeit zu messen, Signalverzerrungen zu vermeiden, Intermodulationseffekte zu reduzieren und zukunftssicher zu sein

Welche weiteren Vorteile bietet die VNA-Serie für den HF-Techniker?

Insgesamt bietet die VNA-Serie SNA5000A von Siglent viele Vorteile für den HF-Techniker. Im folgenden sind die wichtigsten aufgelistet und kurz beschrieben. Die SNA5000A-Serie bietet eine hohe Messgenauigkeit und eine geringe Messunsicherheit. Die Genauigkeit wird durch den Einsatz von Kalibrierungstechniken wie den Port Extension, der Leistungskalibrierung und der SOLT-Kalibrierung erreicht. Zudem decken die Geräte einen Frequenzbereich von 9 kHz bis 26,5 GHz ab. Damit kann eine Vielzahl von HF-Messanwendungen adressiert werden.

Dank einer hohen Dynamik von 125 dB lassen sich kleine Leistungen in der Nähe von großen Leistungen messen, ohne dass eine Überlastung auftritt. Mit den Optionen Zeitbereichsanalyse inkl. Jitter und Augendiagramm und der Spektrumanalyse ist der SNA5000A sehr flexibel in verschiedenen Anwendungen einsetzbar. Die Serie verfügt über eine benutzerfreundliche Benutzeroberfläche, die es dem HF-Entwickler ermöglicht, sich in kurzer Zeit einzuarbeiten und Messungen schnell und einfach durchzuführen.Portabilität: Außerdem sind die Analysatoren für den Einsatz in Feldanwendungen geeignet.

Werfen Sie kurz einen Blick auf die nächsten Jahre: Wie wird sich Ihrer Meinung nach der Markt der HF-Messtechnik verändern?

Der Trend zu höheren Frequenzen wird sich fortsetzen. Die steigende Nachfrage nach drahtlosen Hochgeschwindigkeitsverbindungen, insbesondere in 5G-Netzen, wird den Bedarf an HF-Messtechnik für höhere Frequenzbereiche erhöhen.

Digitalisierung und Automatisierung werden in der gesamten Messtechnik eine immer größere Rolle spielen. Dadurch können Messungen schneller und effizienter durchgeführt werden. Auch das Thema künstliche Intelligenz (KI) wird Einzug in die HF-Messtechnik halten. KI kann helfen, komplexe Messungen zu optimieren und die Genauigkeit zu verbessern. Darüber hinaus können Muster in den Messdaten erkannt und daraus Vorschläge für Designverbesserungen entwickelt werden.

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