Fachhochschule Aachen - Ing. H. Heuermann

Fachhochschule Aachen
Referat der Hochfrequenztechnik
über den Messablauf und die wesentlichen
Einstellmöglichkeiten des NWA
Tim Dyroff
Datum: 14. Dezember 2007
Inhalt
1. Messablauf ...................................................................................................................................... 1
1.1 Ablauf der S‐Parametermessung............................................................................................. 1
1.2 Messdatenverarbeitungskette ...................................................................................................... 2
1.3 Messkurvenerzeugung ............................................................................................................ 2
2. Wesentliche Einstellmöglichkeiten ..................................................................................................... 3
2.1 Benutzeroberfläche....................................................................................................................... 3
2.2 Messablaufparameter ................................................................................................................... 3
2.2.1 Wobbelbetreibsart: ................................................................................................................ 3
2.2.2 Stimulusbereich (sweep range):............................................................................................. 4
2.2.3 Anzahl der Messpunkte:......................................................................................................... 4
2.2.4 Messtorausgangspegel:.......................................................................................................... 4
2.2.5 ZF‐Bandbreite (Messbandbreite) ........................................................................................... 4
2.2.6 Messzeit.................................................................................................................................. 4

1. Messablauf
Die Firmware koordiniert alle Abläufe im Gerät. Dabei kann man 3 Hauptaufgaben
unterscheiden:
• Steuerung des physikalischen Messablauf
• Verarbeitung der Messdaten
• Darstellung
1.1 Ablauf der S­Parametermessung
Die S‐Matrix eines N‐Tores umfasst N² S‐Parameter. Als Messgröße erfasst der NWA die
Wellengrößen a und b (Referenz‐ und Messwelle). Es werden N Teilmessungen durchgeführt,
bei denen jeweils ein Tor aktives Tor ist. Die restlichen Tore sind passiv und ideal
abgeschlossen. Bei jeder Messung werden folgende Werte erfasst:
• vom aktiven Tor ausgesandte Welle
• zum aktiven Tor rücklaufende Welle
• die zu den (N‐1) übrigen Messtoren transmittierten Wellen
Beispiel: 4 Tor, Aktives Messtor 1
‐‐> b1 = s11 a1
b2 = s21 a1
b3 = s31 a1
b4 = s41 a1
Es werden folgende Betriebsarten unterschieden:
Alternating‐Betrieb:
Jede Teilmessung wird für den gesamten Frequenzbereich durchgeführt, bevor der NWA die
nächste Teilmessung beginnt.
Chopper‐Betrieb:
Der NWA arbeitet alle Teimessungen an einem Frequenzpunkt ab, bevor er den nächsten
Frequenzpunkt wählt. Der Alternating‐Betrieb steht in der Regel als Alternative zur
Verfügung.
1

1.2 Messdatenverarbeitungskette
Am Beginn der Verarbeitungskette stehen die numerischen Rohmesswerte aus Referenzund
Messkanalempfängern. In der Verarbeitungskette werden unter anderem die
Empfängerkorrektur und die Systemfehlerkorrektur durchgeführt. Diese Korrekturen sind
von der Benutzerkalibrierung abhängig. Wenn die benötigten Messwerte ermittelt wurden
gilt die Verarbeitungskette als durchlaufen.
1.3 Messkurvenerzeugung
In diesem Teil des Messablaufes werden alle für die Anzeige relevanten Berechnungen
durchgeführt. Die Eingangsgrößen werden dem ersten Teil der Verarbeitungskette, dem
Arbeitsspeicher oder einer Datei entnommen und nach folgendem Schema abgearbeitet.
Messwerte
Trace‐ Mathematik
Average
Ordinatenversatz
Zeitbereichstransformation
Formatierung: Betrag, Phase, komplex, dB, dBm,
SWR
Smoothing
2

Die Ergebnisse der Messkurvenerzeugung werden in einer komplexen Messkurve (Smith
Chart) oder einen skalaren Messkurve ausgegeben.
2. Wesentliche Einstellmöglichkeiten
2.1 Benutzeroberfläche
Die Benutzeroberfläche des NWA hat 5 unterschiedliche Gruppen von Bedienelementen:
Softkeys: Ändern je nach Bedienkontext ihre Belegung (reduziert Anzahl der Tasten)
Funktionstasten: Grundlegende Bedienfunktionen lassen sich direkt ansprechen
Hilfstasten: Sollen den Anwender unterstützen (UNDO, HELP...)
Eingabetasten: Eingabe von numerischen Werten einschließlich ihrer Einheit (auch
schrittweise Eingabe über Drehrad)
Navigationstasten: Navigation in Eingabefeldern und Dialogen
Zusätzlich zur Frontplattenbedienung kann man den NWA auch über Windows bedienen.
Dies macht es möglich eine räumliche Trennung von Bedienoberfläche und Gerät über große
Distanzen zu realisieren.
2.2 Messablaufparameter
Messablaufparameter verändern die physikalischen Rahmenbedingungen einer Messung.
2.2.1 Wobbelbetreibsart:
Frequenz‐Sweep: Eigenschaften des Messobjektes werden in Abhängigkeit von der
Frequenz erfasst. Bei einigen NWA´s kann zwischen linear und
logarithmisch gewählt werden.
Zeit‐Sweep:
Pegel‐Sweep:
Die Messgröße wird bei einer festen Frequenz als Funktion der Zeit
beobachtet. Dadurch können z.B. zeitinvariante Netzwerke oder Drift‐
Erscheinungen untersucht werden.
Auch hier wird eine feste Frequenz verwendet. Jedoch wird die
Messgröße als Funktion des Eingangspegels ermittelt.
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2.2.2 Stimulusbereich (sweep range):.
Dieser Bereich kann entweder durch die Start‐/Stoppfrequenz oder die Mittenfrequenz und
die Breite angegeben werden.
2.2.3 Anzahl der Messpunkte:
Das Verhalten eines Messobjektes wird nur an bestimmten Stellen des Messbereiches
ermittelt.
f(n) = f start + (n‐1)x
Bsp.: Bei einem Wobbelbereich (span.) von 0 – 2 GHz und einer Auflösung von 101 Punkten
wird das Messobjekt alle 200 MHz erfasst.
2.2.4 Messtorausgangspegel:
Es gibt 3 verschiedene Messsituationen:
Bei einem linearen Messobjekt spielt der Ausgangspegel keine Rolle. Jedoch muss wegen der
Zerstörungsgrenze der Messtorausgangspegel den Grenzwert für das Messobjektes
einhalten werden.
Es gibt jedoch auch pegelabhängige Messobjekte. Die gemessenen S‐Parameter gelten nur
für den aktuellen Messtorausgangspegel.
Wird statt der S‐Parameter die Wellengröße dargestellt, so erhält man immer eine direkte
Abhängigkeit vom Messtorausgangspegel.
2.2.5 ZF­Bandbreite (Messbandbreite)
Die ZF‐Bandbreite legt die Filterbanddbreite (typ.: 10/100/1000Hz) des ZF‐Filters fest. Je
kleiner die ZF‐Bandbreite gewählt wird, umso geringer ist das Breitbandrauschen. Jedoch
wird die Messzeit durch eine Halbierung der ZF‐Bandbreite verdoppelt. Wird die ZF‐
Bandbreite zu groß gewählt, können Detailinformationen verloren gehen. Daher sollte sie
um einige Größenordnungen kleiner als die Frequenzselektivität des Messobjektes sein.
2.2.6 Messzeit
Die Messzeit wird üblicherweise durch den NWA nach Maßgabe der Geräteinternen
Einschwingzeit minimiert. Für Messobjekte mit einem besonderen Einschwingverhalten
kann/muss eine längere Messezeit manuell gewählt werden.
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