Vektor-Netzwerkanalyse Vektor-Netzwerkanalyse für das Embedded-HF-Design

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Siglent Technologies Germany GmbH

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Hochfrequenz-Funktionen durchdringen zunehmend klassische Embedded-Systeme. Damit steigt auch in Standard-Elektroniklaboren der Bedarf an präziser S-Parameter-Messtechnik. Eine neue VNA-Plattform von Siglent schließt nun die Lücke zwischen einfachen skalaren Messmethoden und kostenintensiven High-End-Mikrowellen-Analysatoren.

In ganz Europa werden HF-Funktionen zunehmend in Embedded-Systeme, Funkmodule, Sensorsysteme, industrielle Steuerungen sowie Automotive-Subsysteme integriert. Entsprechend wächst der Bedarf an zuverlässiger S-Parameter-Messtechnik nicht mehr nur in spezialisierten HF-Laboren, sondern auch in ganz klassischen Elektronikentwicklungsumgebungen. Viele Entwicklungsteams stehen dabei jedoch vor einem Dilemma: Sie müssen die Lücke zwischen einfachen skalaren Messmethoden und kostenintensiven High-End-Mikrowellen-Vektor-Netzwerkanalysatoren (VNA) überbrücken.

Mit den speziell für den europäischen Markt konzipierten 3-GHz- und 6,5-GHz-Varianten der Serie SNA5000X-E adressiert Siglent diesen Bedarf. Die neue VNA-Plattform bietet eine kompakte sowie wirtschaftliche Lösung für die Frequenzbereiche, die in modernen Embedded- und Industrieanwendungen typischerweise gefordert werden.

Vom Filter bis zur Signal-Integrity-Analyse

Die Geräte unterstützen vollständige Zweitor-S-Parameter-Messungen im Frequenzbereich von 9 kHz bis 3 GHz beziehungsweise 6,5 GHz. Damit ermöglichen sie die präzise Charakterisierung von Filtern, Anpassnetzwerken, HF-Verstärkern, Antennen sowie hochfrequenten Verbindungselementen in Funkmodulen. Der große Frequenzbereich ist insbesondere bei breitbandigen Anpassnetzwerken und Mixed-Signal-Schaltungen von entscheidendem Vorteil, da der Impedanzverlauf hier bereits in frühen Entwicklungsphasen über ein breites Spektrum hinweg verifiziert werden muss.

Mit einem typischen Dynamikbereich von bis zu 125 dB bieten die Analysatoren die notwendige Empfindlichkeit, um sowohl passive Komponenten (wie Dämpfungsglieder) als auch aktive Baugruppen (wie Verstärkerstufen und HF-Frontend-Module) zu bewerten. Dadurch lassen sich auch Anwendungen zuverlässig charakterisieren, bei denen hohe Sperrdämpfungen oder sehr kleine Reflexionsfaktoren präzise bestimmt werden müssen.

Integrierte Kalibriermethoden wie SOLT und TRL garantieren exakte Messergebnisse. Es ist völlig unabhängig, ob im klassischen Laboraufbau, über Adapter, an Leiterplatten-Teststrukturen oder in kundenspezifischen Prüfaufbauten gemessen wird. Gerade in praxisnahen Entwicklungsumgebungen, in denen unter realen Integrationsbedingungen getestet wird, ist diese Flexibilität unerlässlich.

Fehlersuche per Zeitbereichstransformation

Neben der frequenzdomänenbasierten S-Parameter-Analyse beherrschen die Geräte auch Zeitbereichstransformationen (Time Domain). Diese Funktion dient der exakten Lokalisierung von Diskontinuitäten entlang von Kabeln, Steckverbindern und Leiterplatten-Übertragungsstrukturen. Sie beschleunigt die Fehlersuche während der Prototypenvalidierung massiv und unterstützt Optimierungsprozesse im Bereich Signal Integrity bei schnellen digitalen und HF-Verbindungen.

Darüber hinaus ermöglichen differenzielle und symmetrische Messverfahren die Analyse moderner Signalpfade, wie sie zur Verbesserung von Störfestigkeit und EMV-Eigenschaften zunehmend in Mixed-Signal- und HF-Systemen eingesetzt werden. Intelligente Software-Funktionen zur Simulation von Testfassungen und zum De-Embedding erlauben es dem Entwickler, den parasitären Einfluss von Messaufbauten rechnerisch herauszufiltern und so das tatsächliche Verhalten des Prüflings präziser zu bewerten. Das verbessert insbesondere die Vergleichbarkeit zwischen Simulation und realer Messung.

Multifunktionaler Messplatz

Empfängerbasierte Messfunktionen erweitern den Einsatzbereich des Systems zusätzlich – etwa für Anwendungen, bei denen Übertragungs- oder Konversionseigenschaften innerhalb komplexer HF-Subsystemen analysiert werden müssen. Ein besonderes Feature ist die integrierte Spektrumanalysefunktion: Sie erhöht die Signaltransparenz bei der Fehlersuche und Validierung deutlich, ohne dass hierfür zusätzliche externe Messgeräte angeschafft werden müssen. Gerade in kompakten Entwicklungslaboren oder auch in Ausbildungseinrichtungen steigert dies die Flächen- und Kosteneffizienz des Messplatzes enorm.

Für automatisierte Testumgebungen – etwa für reproduzierbare Produktionsprüfungen – lässt sich das System über LAN- und USB-Schnittstellen sowie per SCPI-basierter Fernsteuerung einfach integrieren. Die Bedienung im Laboralltag erfolgt über eine große Multi-Window-Touchscreen-Benutzeroberfläche. Diese ermöglicht die gleichzeitige Darstellung mehrerer S-Parameter und erleichtert den Ingenieuren die Interpretation komplexer HF-Zusammenhänge auf einen Blick.

Mit der Einführung dieser Plattform erhalten Entwickler präzise Impedanz- und Übertragungsmessdaten bereits in frühen NPI-Phasen, was Entwicklungszyklen messbar verkürzt und die Produktzuverlässigkeit im Embedded-RF-Design erhöht. (heh)

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