Wie sich Messgenauigkeit und Durchsatz erhöhen lassen

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Die Bedeutung der Messgenauigkeit

Genaue Rauschzahlmessungen sind in der Entwicklung gleichermaßen wichtig wie in der Produktion. Oft werden Systeme entwickelt, die sowohl einen Sender als auch einen Empfänger enthalten. Ein gutes Beispiel ist das Bordradar eines Flugzeuges. Bei der Optimierung von Baugröße, Gewicht, Kosten und Leistung kann der Entwicklungsingenieur zur Erfüllung der Vorgaben sowohl an der Sender- als auch der Empfängerseite ansetzen. Mit einem empfindlicheren Empfänger, also einem mit einer kleineren Rauschzahl, kann mit weniger Sendeleistung gearbeitet werden. Das bedeutet kleinere Ausgangsverstärker mit geringerem Leistungsbedarf und eventuell auch kleinere Sende- und/oder Empfangsantennen. Bei der Dimensionierung der Systemkomponenten muss der Systemdesigner Reserven einplanen, wobei für jede Baugruppe eine eventuelle Messabweichung zu berücksichtigen ist.

Weil der LNA am Eingang die tragende Rolle für die Gesamtempfindlichkeit eines Empfängers spielt, bedeutet eine höhere Genauigkeit bei der Messung der Rauschzahl, dass der Designer die Anforderungen auf der Senderseite lockern kann. Selbst kleine Verbesserungen an dieser Stelle, vielleicht auch nur wenige Zehntel dB, können sich für das Gesamtsystem auszahlen, denn die Komponenten auf der Sendeseite sind normalerweise groß und teuer – und sie benötigen viel Strom.

Auch in der Produktion zahlt sich höhere Messgenauigkeit aus, weil bei größerer Messgenauigkeit die Toleranzen der Komponenten enger ausfallen was bessere Spezifikationen bedeutet. Für den Hersteller eines Verstärkers bedeuten bessere Spezifikationen wiederum Wettbewerbsvorteile für sein Produkt. Er kann es teurer verkaufen oder erreicht damit einen größeren Marktanteil.

Jahrzehntelange Erfahrung mit Rauschzahlmessungen

Agilent ist seit fast 50 Jahren Marktführer bei Rauschzahlmessgeräten. Im Jahr 1958 hat wurde der 340A auf den Markt gebracht, das erste kompakte Rauschzahlmessgerät. In den frühen 1980ern wurde der Messprozess mit dem Rauschmessgerät 8970 automatisiert. Dieses Gerät wurde aufgrund seiner einfachen Bedienung und Messgenauigkeit schnell zum Industriestandard für die Rauschmessung. In den 1990ern wurden Personalities für Spektrumanalysatoren zur Messung von Rauschzahlen eingeführt.

Mit dem 85120 wurde die Rauschmessung auch für die Vektor-Netzwerkanalysatoren der Familie 8510 eingeführt. Mit ihm konnte in einem einzigen Durchgang, ohne den Prüfling mehrmals in unterschiedlicher Weise anschließen zu müssen, S-Parameter und Rauschzahl gemessen werden.

Das Gerät nutzte eine hochentwickelte vektorielle Fehlerkorrektur und erzielte damit höchste Messgenauigkeit. Im Jahr 2000 kam die Familie NFA auf den Markt, die als Einzelgeräte noch schneller und genauer waren und weitere Messmöglichkeiten boten.

Die neueste Entwicklung bei der Messung von Rauschzahlen ist als Option für die Netzwerkanalysatoren der Familie PNA-X verfügbar: Mit einer einzigen Verbindung zum Verstärker und dem ECal-Modul, das als einstellbare Impedanz arbeitet, sind hochgenaue Rauschzahlmessungen und Messungen vieler weiterer Größen wie S-Parameter, Kompression, Harmonische, Intermodulationsverzerrung möglich.

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