VNWA Netzwerkanalysator df1rn 2011 10 05 ed

Netzwerkanalysator VNWA - Aufbau, Funktionsweise und erste Testmessungen
Stand: 5.10.2011, Rev. 1.0, df1rn
Bei meinen HF-Messungen an Tiefpässen [1], Stufenabschwächer [2], HF-Auskoppler [3],
Pre-Selektoren des LIMA-SDR Rx [4], Impulsgenerator [5], SWR/Leistungsmesser [6] und
verschiedenen Dummy Loads [7 - 9] haben mir der Signalgenerator DDS 20 G und das
Oszilloskop Tektronix TK 7844 gute Dienste geleistet. Das stufenweise Durchstimmen der
Frequenz und Ablesen der Amplituden ist jedoch zeitaufwändig. Mit dem DDS 20 G bin ich
auf den Frequenzbereich bis 20 MHz eingeschränkt. Mit dem Generator HP 8601 A von
G01 konnte der Frequenzbereich bis 110 MHz erweitert werden, 2 m - Band und UHF
bleiben allerdings außen vor. Mit meinem Handfunkgerät VX-8DE konnte ich hilfsweise an
den Dummy Loads mit dem SWR/Leistungsmesser noch in den VHF-Bändern und bei 70 cm
messen [6].
Dann bin ich auf das Thema Netzwerkanalysatoren gestoßen. In einer Artikelreihe der CQ
DL in 2010 wurde der Netzwerkanalysator VNWA vorgestellt [10 - 14]. Beeindruckend ist
Bild 4 aus [10] in dem die Frequenzbereiche verschiedener vektorieller Netzwerkanalysatoren verglichen werden: N2PK/VNA, TAPR/Ten-Tec und miniVNA. Diese Systeme
starten frühestens bei 50 kHz (N2PK/VNA) und gehen höchstens (miniVNA) bis 180 MHz.
Der VNWA hingegen überstreicht einen Bereich von 1 kHz bis 1300 MHz.
Der VNWA wurde von Prof. Dr. Thomas Baier, DG8SAQ, entwickelt. Die Grundzüge hat er in
einer Artikelserie in der CQ DL bereits im Jahr 2007 beschrieben: "Vektorieller Netzwerkanalysator mit minimaler Hardware" [15 - 17]. In einem QEX Artikel hat er das Konzept des
VNWA 2.1 vorgestellt [18].
Zunächst wurde der VNWA als Bausatz von SDR-Kits vertrieben, seit Dezember 2010
jedoch nicht mehr [19]. So habe ich mich für ein fertig aufgebautes Gerät entschieden, das
mir im April von Jan Verduyn von SDR-Kits, England, in einem kleinen Paket geschickt
wurde.
Bild 1 zeigt die Frontansicht und Bild 2 die Rückseite des VNWA. Das Gerät musste ich
natürlich aufschrauben, Bild 3 zeigt einen Blick ins Innere. Die vielen SMD-Bauteile erklären
vielleicht, warum mittlerweile auf einen Bausatz verzichtet wurde.
Bild 1: Ansicht der Frontseite des
Netzwerkanalysators USB-VNWA
v2.6
Bild 2: Ansicht der Rückseite des
Netzwerkanalysators USB-VNWA v2.6
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1/10
Operationsverstärker
12 MHz Quarz
Mischer
RF DDS
LO DDS
TX Out
Mischer
RX In
Bild 3: Ansicht der HF-Platine des VNWA mit den Hauptkomponenten. Aus- und Eingänge sind SMA
Buchsen, auf denen hier rote Schutzkappen aufgesteckt sind.
DDS Generatoren erzeugen die Signale für die Hochfrequenz (RF) und den Lokaloszillator
(LO). In Bild 3 sind die Hauptkomponenten angegeben: Quarz 12 MHz, Mischer (NE 612),
Operationsverstärker (TLV2462), DDS (AD9859). Unterhalb der in Bild 3 gezeigten Platine
befindet sich eine weitere Platine mit Controller (ATMEGA 88-20), USB-Schnittstelle und
USB-Hub. Der Quarz wird auf der dritten Harmonischen verwendet und erzeugt eine
Frequenz von 35,8591099 MHz.
Tabelle 1 zeigt die im mitgelieferten Installationshandbüchlein angegeben technischen Daten
des VNWA. Tabelle 2 zeigt eine Stückliste des ganzen Messequipments inkl. Zubehör.
Tabelle 1: Technische Daten des VNWA v2.6.
Technische Daten
Bezeichnung
DG8SAQ Vector Network Analyser - USB-VNWA v2.6
Frequenzbereich
1 kHz - 500 MHz mit 90 dB Dynamik
500 MHz - 1.3 GHz mit reduzierter Dynamik
S-Parameter
S11, S12, S21 & S22, VSWR
Bauteilmessung
Widerstand, Leitwert, Kapazität, Induktivität, Güte
Fehlerlokalisierung
Zeitbereichsreflektometrie
Sweep
linear, logarithmisch; bis zu 8192 Punkte, einstellbare Abtastzeit:
0,2 ms - 100 ms
Spektrumanalysator
bis 100 MHz
Werkzeuge
Matching tool, complex calculator, crystal parameter tool, Sparameter calculator
Abmessungen
Breite x Tiefe x Höhe 10,4 cm x 8,0 cm x 4,6 cm
Gewicht
0,2 kg
Versorgung
USB 1.1 Schnittstelle, 5 V DC, max. 500 mA
max. -12 dBm (entspr. 63 µW, ueff = 56 mV, uss = 159 mV)
TX Ausgangssignal
max. 0 dBm (entspr. 1 mW, ueff = 224 mV, uss = 632 mV)
RX Eingangssignal
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Tabelle 2: Stückliste des Messequipments inkl. Zubehör.
Nr.
1
Stück
1
2
2
3
4
1
2
5
6
7
2
1
2
Beschreibung
DG8SAQ 2.6 Vector Network Analyzer VNWA module with USB lead,
S/N A1550
SMA male (plug), 50 Ω termination (Amphenol Connex, P/N 132360), glatte
Stirnfläche
SMA male, short (Amphenol Connex, P/N 132331), Ring auf Stirnfläche
cables RG 223, SMA connectors (on one side right-angle plug), length 19.5
cm
SMA female (socket, jack) to SMA female (Amphenol Connex, P/N 132169)
T connector (Amphenol Connex, P/N 132217)
adapter SMA female to BNC female
SMA = subminiature version A, DC to 18 GHz
Der DDS Chip AD9859 von Analog Devices hat eine maximale Taktfrequenz von 400 MHz
[20]. In typischen DDS Anwendungen wird das Ausgangssignal aufgrund des NyquistKriteriums auf ca. 40 % der Taktfrequenz beschränkt, das sind 160 MHz. Beim VNWA
werden jedoch bewusst die Aliasfrequenzen verwendet. Bild 4 zeigt beispielhaft die
Einhüllende des Ausgangsspektrums eines DDS Generators bei einer Taktfrequenz von fc =
100 MHz. Diese berechnet sich nach folgender Funktion:

sin  πf
πf c 

(1)
S( f ) =
πf
fc
Für kleine Frequenzen f strebt diese Funktion dem Wert 1 zu. Bei Vielfachen der
Taktfrequenz f c treten Nullstellen auf, in Bild 4 ist dies bei 100, 200 und 300 MHz zu
erkennen. Nehmen wir an, dass bei diesem DDS mit eine Signalfrequenz von f s = 30 MHz
eingestellt wird. Die Ausgangssignale sind für diesen Fall als senkrechte Linien in Bild 4
dargestellt. Neben der Grundschwingung bei 30 MHz (duchgezogene vertikale Linie in Bild
4) treten Aliasfrequenzen bei nf c ± f s , auf, wobei n eine ganze Zahl ist (strichlierte Linien in
Bild 4).
1
Bild 4: Berechnete
Einhüllende des
Ausgangsspektrums eines
DDS nach (1), der mit einer
Taktfrequenz von f c =
Signalamplitude [a.u]
fc = 100 MHz
Einhüllende
Grundschwingung
Aliasfrequenzen
0,1
0,01
0
50
100
150
200
250
300
350
100 MHz arbeitet. Bei einer
eingestellten Frequenz von
30 MHz treten bei 170
MHz, 230 MHz, 270 MHz,
330 MHz etc. Aliasfrequenzen auf.
Frequenz [MHz]
Für einen Frequenzsweep werden die beiden DDS Generatoren in Abschnitten
unterschiedlich getaktet. Bild 5 zeigt beispielhaft das Ausgangspektrum der DDS Generatoren von RF und LO als Funktion der eingestellten RF und LO Frequenz. In diesem
Beispiel wird eine Taktfrequenz der RF von f crf = 180 MHz und eine Taktfrequenz des LO
von f clo = 170 MHz angenommen. Die durchgezogenen Kurven beziehen sich auf die RF,
die eingestellte RF Frequenz zeigt die untere Achse. Die strichlierten Kurven beziehen sich
auf den LO, die eingestellte LO Frequenz zeigt die obere Achse. Die Differenz dieser
Frequenzen ist die Zwischenfrequenz von 20 MHz. Dieser Wert ist hier so groß gewählt, um
ihn im Diagramm gut sichtbar darzustellen (die tatsächlich verwendete Zwischenfrequenz
liegt bei lediglich1200 Hz). Aufgrund der Aliasfrequenzen treten verschiedene
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Differenzfrequenzen auf, jedoch nur die Differenz zwischen den beiden in blau gezeichneten
Kurven ergibt die gewünschte Zwischenfrequenz von 20 MHz. Wäre die Taktfrequenz beider
DDS Generatoren gleich groß, so hätte jede RF Aliasfrequenz eine Differenz von 20 MHz zur
nächsten LO Aliasfrequenz. Entscheidend ist es also, die Taktfrequenzen unterschiedlich zu
wählen. Mit der Soundkarte wird von allen möglichen Differenzfrequenzen die in Bild 5 zu
sehen sind, nur diejenige bei 20 MHz - in Realität 1200 Hz - ausgefiltert. Der VNWA enthält
keine RF-Filter.
lo
eingestellte LO-Frequenz f [MHz]
50
400
100 150 200 250 300 350 400
lo
3 fc- f
lo
rf
3 fc- f
rf
rf
2 fc
350
lo
2 fc- f
250
lo
fc+ f
lo
th
lo
5 images
rf
2 fc- f
rf
fc+ f
rf
rf
nd
2 images
200
lo
f
rf
fc
150
st
1 images
lo
Zwischenfrequenz fif = f - f
100
50
0
lo
2 fc
rf
ge
w
ün
sc
ht
es
ge
LO
w
ün
Si
gn
sc
al
ht
es
R
F
Si
gn
al
DDS Spektrum [MHz]
rd
3 images
300
f
lo
fc- f
0
50
lo
rf
fc- f
rf
lo
fc
Bild 5: LO und RF
Ausgangsspektren als
Funktion der eingestellten
LO (obere Achse) und RF
Frequenz (untere Achse).
Nur zwischen den beiden
in blau gezeichneten
Kurven ergibt sich nach
der Mischung eine
Differenzfrequenz von
f lo − f rf = 20 MHz, der
gewünschten
Zwischenfrequenz.
Angenommene
Taktfrequenzen der DDS
Generatoren:
rf
170 MHz,
f clo =
f crf = 180 MHz.
100 150 200 250 300 350 400
rf
eingestellte RF-Frequenz f [MHz]
Tabelle 3 zeigt die in der Software (Version Beta 34.2 vom 18.1.2011) unter "Instrument
settings" angezeigte Tabelle, wenn die Taktfrequenzen mit der Software automatisch (auto)
umgeschaltet werden.
Tabelle 3: Auflistung der Segmente und automatisch gewählten LO und RF Frequenzen.
Schwingfrequenz des Quarzes: f Q = 35,8591099 MHz. "f/Clock" gibt den Multiplikator an mit dem
fQ
zu multiplizieren ist, um die Startfrequenz - siehe zweite Spalte - zu erzeugen. nLO, nRF Multiplikatoren
für
f Q zur Erzeugung von f lo und f rf .
Multiplikator LO
für LO
Frequenz
Start
f [MHz]
Seg.#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
107,577
573.746
609.605
663,394
717,182
770,971
824,760
896,478
968,196
1.039,914
1.290,928
f/Clock x
f Q [MHz]
f/Clock
0
3
16
17
18,5
20
21,5
23
25
27
29
36
0
107,577
573,746
609,605
663,394
717,182
770,971
824,760
896,478
968,196
1039,914
1290,928
f clo [MHz]
nLO
10
20
10
11
14
15
17
17
18
19
20
14
Multiplikator RF MHz
für RF
Frequenz
f crf [MHz]
nRF
358,591
717,182
358,591
394,450
502,028
537,887
609,605
609,605
645,464
681,323
717,182
502,028
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9
19
11
13
13
14
15
15
17
18
19
15
322,732
681,323
394,450
466,168
466,168
502,028
537,887
537,887
609,605
645,464
681,323
537,887
4/10
Für einen Frequenzsweep von 0 bis 1290.928 MHz wird also elfmal umgeschaltet, um die in
den Spalten f clo und f crf angezeigten Taktfrequenzpaarungen zu erzeugen.
Als Beispiel betrachten wir das Segment Nr. 3 näher. Dieses wird für den Sweepbereich von
573,746 MHz bis 609,605 MHz gewählt. Tabelle 3 zeigt die zugehörigen Taktfrequenzen
f clo und f crf . Beide DDS Generatoren für LO und RF erzeugen nun ein Ausgangsspektrum
gemäß der Beziehung (1) jedoch mit unterschiedlicher Taktfrequenz. Das Mischsignal ist
proportional dem Produkt:




sin  πf lo  sin πf rf 
π
f
f
c 
c 

Sm ( f ) =
× 
πf
πf
f clo
f crf
(2)
Bild 6 zeigt die Signalamplitude des Mischsignals als Funktion der Frequenz berechnet nach
(2). Der genutzte Frequenzbereich für das Segment 3 ist mit zwei senkrechten Linien
dargestellt. Das vom VNWA tatsächlich detektierte Mischsignal habe ich gemessen, indem
die Faktoren nLO und nRF für Segment 3 fest eingestellt wurden und der VNWA nicht kalibriert
wurde. Der Ausgang (TX) wird direkt mit dem Eingang (RX) verbunden. Die gemessene
Kurve zeigt die strichlierte Linie in Bild 6. Bis zu Frequenzen von 800 MHz folgt sie dicht der
mit (2) berechneten Funktion, auch bei höheren Frequenzen ist qualitativ ein ähnlicher
Verlauf erkennbar.
Seg. 3: 573,746 MHz - 609,605 MHz
lo rf
f c ,f c = 358,591 MHz; 394,450 MHz
0
VNWA Messung, nLO= 10, nRF =11
0,1
Berechnung
- 20
0,01
- 40
1E-3
- 60
1E-4
- 80
Seg. 3
1E-5
0
200
400
600
-100
Signalamplitude [dB]
Signalamplitude [a.u]
1
Bild 6:
Berechnetes und
gemessenes
Mischsignal als
Funktion der
Frequenz für die
angegebenen
Taktfrequenzen.
Der für Segment
Nr. 3 genutzte
Frequenzbereich
ist durch die
senkrechten
Linien begrenzt.
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Frequenz [MHz]
Vor einer Messung an einem Zweitor ist der VNWA für den gewünschten Sweepbereich zu
kalibrieren. Vorgegangen wird nach der SOLT Methode, d.h. es wird nacheinander mit einem
Kurzschluss am TX-Ausgang (S = Short), einer offenen Leitung (O = Open), einer Last von
50 Ω am TX-Ausgang (L = Load) und einer direkten Verbindung zwischen TX-Ausgang und
RX-Eingang (T = Through) im später zu verwendenden Sweepbereich gemessen. Bild 7
zeigt das zugehörige Menü der VNWA Software.
Für die Kalibrierung wird das in Tabelle 2 angegebene Zubehör verwendet. Bild 8 zeigt die
beiden kurzen RG 223 Leitungen. Auf dem Kabelmantel findet sich die Aufschrift "M-17/84
RG 223". Das ist eine Bezeichnung nach MIL-C 17 F für ein doppelt abgeschirmtes 50 Ω
Koaxialkabel. Tabelle 4 zeigt die technischen Daten [21]. In Bild 10 sind die im Datenblatt
angegebenen Dämpfungswerte (Datenpunkte als offene Kreise wiedergegeben) denjenigen
des RG 58 Kabels (durchgezogene Linie) gegenübergestellt. Die Dämpfung ist beim RG 223
Koaxialkabel in einem weiten Frequenzbereich stets etwas niedriger als die des RG 58. Zum
Vergleich ist die theoretisch zu erwartende Abhängigkeit des Dämpfungsbelags von der
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5/10
Frequenz dargestellt, sie ist proportional zur Wurzel aus der Frequenz (gepunktete Linie in
Bild 10). Bild 9 zeigt das weitere SMA-Zubehör.
Bild 7: Menü zur Kalibrierung des VNWA.
Die grünen Punkte zeigen an, dass eine
Kalibrierung erfolgreich durchgeführt wurde.
Neben den genannten Kalibrierschritten SOLT,
gibt es noch die Punkte "Crosstalk Cal", bei dem
an TX und RX keine Kabel angeschlossen
werden und das Übersprechen gemessen wird
und "Thru Match Cal" mit einer direkten kurzen
Kabelverbindung von TX zu RX zur Ermittlung
der Anpassung.
Tabelle 4: Technische Daten des RG 223 Koaxialkabels [21].
Kabel
Innenleiter
Dielektrikum
Außenleiter
Außenmantel
Außendurchmesser
Wellenwiderstand
Verkürzungsfaktor
Dämpfung [dB/100 m]
M-17/84 RG 223
versilberter Kupferdraht, ∅ 0,89 mm
Polyethylen, ∅ 2,94 mm
zwei Kupferdrahtgeflechte versilbert,
opt. Bedeckung jeweils 95 %
PVC
∅ 5,4 mm
50 Ω ± 2 Ω
0,66
siehe Bild 10
Bild 8: Messleitungen zum Anschluss an die
TX- und RX-Buchse des VNWA. An den Enden
ist jeweils ein SMA male Stecker montiert.
Bild 9: Von links nach rechts: Kurzschluss,
male; 50 Ω Abschluss, male; SMA
female/female Verbinder, SMA T-Stück
female/female - male.
Nach erfolgter Kalibrierung kann es los gehen. Als erstes habe ich mir die im vergangenen
Jahr aufgebauten Tiefpässe vorgenommen [1, 22]. Die Messergebnisse lassen sich auf
vielfältige Art mit der VNWA Software dokumentieren und exportieren. Bild 11 zeigt das
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Ergebnis einer Print-Funktion zur Erzeugung einer pdf-Datei mit den Messergebnissen am 5
Element Tschebyscheff Tiefpassfilter.
RG 58, Bundesnetzagentur, Technische
Kenntnisse Klasse A, 2007, S. 136
RG 58 MIL, VNWA Messung
RG 223, Datenblatt
1/2
Dämpfungsbelag ≈ f
Dämpfung [dB/100 m]
100
Bild 10: Dämpfung der Koaxialkabel
RG 58 und RG 223 als Funktion der
Frequenz. Die durchgezogene Kurve
für RG 58 wurde dem Prüfungsfragenheft der Bundesnetzagentur,
Technische Kenntnisse, Klasse A,
2007, S. 136 entnommen. Die Kreise
zeigen die Dämpfung des RG 223
Kabels nach Datenblatt [21]. Die
gepunktete Linie zeigt die theoretisch
zu erwartende Frequenzabhängigkeit
des Dämpfungsbelags. Die strichlierte
Kurve ist eine Messung mit dem
VNWA auf die später eingegangen
wird.
10
1
0,1
1
10
100
Frequenz f [MHz]
1000
Im oberen Bildteil ist in rot die Übertragungsfunktion S21 in dB angegeben (Einheit
5 dB/Kästchen, siehe Angabe an der linken Achse oben sowie der zugehörige
Referenzpegel "Ref3 0 dB" an der rechten Achse oben), in rot der Reflexionsfaktor S11 als
Stehwellenverhältnis VSWR (Einheit 1/Kästchen, siehe Angabe an der linken Achse oben
sowie der zugehörige Referenzwert "Ref 2 1" an der rechten Achse unten) sowie in grün die
Phase von S21. Im unteren Bildteil ist S11 im Smith-Diagramm dargestellt. Bis zu neun Marker
können gesetzt werden (1 - 9). Im gezeigten Beispiel ist jeweils nach der Marker-Nr. die
Frequenzposition in MHz, der komplexe S11 Wert, das VSWR, der Betrag von S21 in dB
sowie die Phase in ° angegeben. Beim Marker Nr. 7 ist S21 ≈ - 3 dB, die zugehörige
Grenzfrequenz ist 12,09 MHz. Bis zu einer Frequenz von ca. 11,5 MHz ist das
Stehwellenverhältnis < 1,5. Bei der Grenzfrequenz ist VSWR = 2,79.
Die grüne Kurve zeigt den Phasenverlauf beginnend bei 0° bei einer Frequenz von 1 kHz.
Die Phase nimmt auf -270° in der Nähe der Grenzfrequenz ab, wie dies auch theoretisch zu
erwarten ist [23]. Die Gruppenlaufzeit kann aus der Ableitung dieser Kurve gewonnen
werden: Tg ( f ) = −
1 dϕ ( f )
.
2π df
Mit der VNWA Software können die Messergebnisse als Touchstone-Dateien exportiert
werden [24]. Diese lassen sich wiederum in Excel einlesen. Bild 12 zeigt die Daten S21 und
Phase in einer Auftragung mit dem Programm Origin. Verglichen wird die mit dem VNWA
gemessene Übertragungsfunktion S21 mit meinen herkömmlichen Messungen (Datenpunkte
als offene Quadrate dargestellt) [1]. Die Übereinstimmung ist sehr gut. In beiden Fällen wird
eine Grenzfrequenz von ca. 12,1 MHz ermittelt. Aus dem Phasenverlauf, ϕ in Bild 12, kann
die Gruppenlaufzeit Tg mit der oben angegebenen Beziehung durch Differenzierung der ϕ =
ϕ ( f ) Kurve gewonnen werden, siehe äußerste rechte Achse, Einheit: Nanosekunden. Für
die numerische Ableitung habe ich ebenfalls Origin verwendet. Der Verlauf der
Gruppenlaufzeit entspricht dem typischen Verhalten eines Tschebyscheff-Filters [23].
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Bild 11: Mit der VNWA Software erstelltes pdf-Dokument des Messergebnisses am 10 MHz Tiefpass.
C:\alter PC 2010 05 15\DARC\HF Projekte\Netzwerkanalysator\VNWA Netzwerkanalysator 2011 10 05.doc
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Betriebsübertragungsfunktion S21 [dB]
Phase ϕ [°] Tg [ns]
200
45
0
-5
S21
ϕ
-10
-15
Tiefpass 10 MHz
DDS 20 G
und TK 7844
VNWA
-20
-25
Tg
-30
-35
fg = 12,1 MHz
0
5
10
15
Frequenz [MHz]
0
180
-45
160
-90
140
-135
120
-180
100
-225
80
-270
60
-315
40
-360
20
0
20
Bild 12:
Übertragungsfunktion S21
des 10 MHz Tiefpasses mit
DDS 20 G und TK 7844
gemessen (quadratische
Datenpunkte) und im
Vergleich dazu S21 mit
VNWA gemessen
(duchgezogene Linie).
Zusätzlich wurde mit den
VNWA der Phasenverlauf ϕ
gemessen aus dem die
Gruppenlaufzeit Tg
berechnet wurde (rechte
Achsen).
Betriebsübertragungsfunktion S21 [dB]
Bild 13 zeigt den entsprechenden Vergleich für den 35 MHz Tiefpass [1, 22]. Hier sind
oberhalb der Grenzfrequenz deutliche Abweichungen zwischen den Kurven erkennbar. Die
Messung mit dem HP 8601 A (Datenpunkte als offene Kreise dargestellt) liefert oberhalb der
Grenzfrequenz zu hohe Werte. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass das
Ausgangssignal des HP 8601 A durch die sich mit der Frequenz des Signals ändernde Last
des Tiefpasses nicht konstant blieb, sondern jenseits der Grenzfrequenz anstieg (ich konnte
dieses Signal - wenn der Tiefpass angeschlossen ist - nicht direkt messen). Die mit dem
VNWA ermittelte Grenzfrequenz beträgt 49,1 MHz. Die strichlierte Kurve zeigt das Ergebnis
einer Berechnung für ein 7-Element Tschebyscheff-Filter mit den angegebenen
Bauteilwerten.
Tiefpass 35 MHz
HP 8601 A und TK 7844
VNWA
10
5
0
-5
-10
Berechnung*
L1 = L3 = 0,24 µH
-15
L2 = 0,27 µH
Bild 13: Übertragungsfunktion S21 des
35 MHz Tiefpasses mit HP 8601 A und
TK 7844 gemessen (runde
Datenpunkte) und im Vergleich dazu
S21 mit VNWA gemessen
(duchgezogene Linie). Die strichlierte
Linie zeigt eine für einen 7-Element
Tschebyscheff-Filter berechnete
Übertragungsfunktion.
C1= C4 = 68 pF
-20
C2= C3 = 130 pF
-25
-30
fg = 49,1 MHz
-35
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Frequenz [MHz]
rd
*7 element lowpass Chebyshev, Radio Handbook, 23 ed., H. Sams,
1988, p.3-21, Tab. 5, filter no. 70
Aus dem Reflexionsfaktor S11 eines 20 m langen am Ende offenen BNC RG 58 Kabels (MIL
Standard) kann der Dämpfungsbelag als Funktion der Frequenz berechnet werden
C:\alter PC 2010 05 15\DARC\HF Projekte\Netzwerkanalysator\VNWA Netzwerkanalysator 2011 10 05.doc
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(Dämpfungsbelag in dB/100 m = - 20 x log S11 x 2,5; 2 x 20 m x 2,5 = 100 m). In Bild 10 ist
das Ergebnis als strichlierte Kurve dargestellt. Für Frequenzen oberhalb von 10 MHz stimmt
das Ergebnis gut mit dem Literaturwert überein. Woher die für kleinere Frequenzen deutlich
werdenden periodischen Abweichungen herrühren, kann ich noch nicht sagen.
5.10.2011, Reinhard, DF1RN
[1] df1rn, Tiefpass Vergleich Experiment Berechnung 10 MHz Probe 7 Element auf 5 Element 2010 05 08.opj
[2] df1rn, Stufenabschwächer 2010 01 16.doc
[3] df1rn, HF-Auskoppler 2010 03 06.doc
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[5] df1rn, Impulsgenerator - Amplituden der Harmonischen 2010 01 26.doc
[6] df1rn, SWR/Leistungsmesser - Aufbau und erste Testmessungen 28.11.2010, Rev 1.1
[7] df1rn, 100 W Lastwiderstand 2010 10 31.doc
[8] df1rn, Dummy Load von DL1NF Rev 2 2011 02 21.doc
[9] df1rn, Dummy Load Vergleich FA-Bausatz, DL1NF, 70 W Rev 1 2011 03 12.doc
[10] B. Scholz, Netzwerkanalyse und VNWA 2 (Teil 1), CQ DL 4-2010, 250-253
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[12] B. Scholz, Passive und aktive Bauteile messen (Teil 3), CQ DL 6-2010, 422-424
[13] B. Scholz, Messungen an Bauelementen (Teil 4), CQ DL 7-2010, 490-492
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[16] T. Baier, Vektorieller Netzwerkanalysator mit minimaler Hardware (Teil 2), CQ DL 4-2007, 254-257
[17] T. Baier, Vektorieller Netzwerkanalysator mit minimaler Hardware (Teil 3), CQ DL 5-2007, 340-342
[18] T. Baier, A small, simple, USB-powered vector network analyzer covering 1 kHz to 1.3 GHZ, QEX
January/February 2009, 32-36
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[20] http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD9859.pdf
[21] www.lappautomation.com/frame/public/1_Data Sheets/04_UNITRONIC_COAX/DE/DB2170007DE.pdf
[22] H. Nussbaum, HF-Messungen für den Funkamateur, Teil 2, 2007, S. 31, 32
[23] U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer, 1990, S. 405, Abb. 14.13
[24] Touchstone File Format Specification, Rev. 1.1, 2002, http://vhdl.org/ibis/connector/touchstone_spec11.pdf
C:\alter PC 2010 05 15\DARC\HF Projekte\Netzwerkanalysator\VNWA Netzwerkanalysator 2011 10 05.doc
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