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ALLGEMEINE MESSTECHNIK | LeistungsmessungBei Mehrpfadsensoren mit integrierter Signalverarbeitungkann hingegen ein Konzept verfolgt werden, das kompromisslosauf die Eigenheiten dieses Detektortyps zugeschnitten ist.Dazu werden die Signale der bis zu drei Messpfade parallelverarbeitet, sodass immer ein gültiger Messwert vorhandenist. Die Notwendigkeit, eine Messung zu wiederholen, weilder gewählte Messpfad über- bzw. untersteuert war, entfällt.Außerdem kann der gesamte Messkanal so ausgelegt werden,dass sich signalsynchrone Leistungsmessungen durchführenlassen, z.B. an Kommunikationssignalen mit TDMA-Struktur.Man könnte meinen, dass das klassische Konzept wenigstensden Vorteil der größeren Genauigkeit hätte. Doch ausgerechnetbei den ohnehin sehr genauen thermoelektrischen Sensorenzeigt sich, dass integrierte Lösungen noch besser seinkönnen. Das liegt daran, dass analoge Grundgeräte eigeneFehlerbeiträge liefern, die bei integrierten Konzepten nichtgesondert zu Buche schlagen (BILD 3).Mit dem Wegfall des Grundgeräts sind aber noch andere Vorteileverbunden: Weil das Messergebnis nur noch vom Leistungssensorabhängt, lassen sich Verhältnismessungen mitgeringerer Unsicherheit durchführen, Messergebnisse besserreproduzieren und Nullpunktoffsets sensorspezifisch bei derHerstellung kalibrieren. Der Genauigkeitsgewinn bei der Verhältnismessungist erheblich: Statt einer systematischen Unsicherheit(Typ B) von mindestens 1 % für das System Sensor –Grundgerät bei einem klassischen Leistungsmesser müssenbei den integrierten thermoelektrischen Sensoren aus derReihe R&S®NRP-Z5x nicht mehr als 0,23 % veranschlagt werden,und das im gesamten Leistungsmessbereich.50-MHz-Referenzquelle nicht zeitgemäßDie von klassischen Leistungsmessern bekannte Referenzquellegehörte nicht von Anfang an dazu. Eingeführt wurdesie beim Übergang von den heute veralteten Thermistor-Leistungssensorenauf thermoelektrische Ausführungen. WarenErstere durch DC-Substitution inhärent langzeitstabil, gilt diesfür Detektoren auf thermoelektrischer und Dioden-Basis nichtgenerell. Deswegen werden Letztere von den Mitbewerbernbis heute nicht absolut, sondern nur relativ mit Bezug auf50 MHz kalibriert. Den Absolutbezug liefert erst die im Grundgeräteingebaute 50-MHz-Referenzquelle.Obwohl Rohde&Schwarz mit seinen absolut kalibrierten Leistungssensorenaus den Familien R&S®NRV und R&S®NRP vonAnfang an einen anderen Weg ging, war die 50-MHz-Quelleauch hier ein wichtiges Zubehör: zur Verifikation der Sensoren,die – obwohl nachweislich langzeitstabil – beschädigtwerden könnten.Aus heutiger Sicht ist die Referenz- bzw. Testquelle nicht mehrzeitgemäß. Zum einen erfordert ihre Verwendung, dass derLeistungssensor vom Messobjekt getrennt und an die Quelleangeschlossen werden muss: eine Maßnahme, die nicht nurumständlich und zeitaufwendig, sondern häufig gar nichtdurchführbar ist. Zum anderen ist es die Unsicherheit derQuelle selbst, die ihre Verwendung infrage stellt. Mit einemWert von 0,4 % bis 1,2 % liegt diese weit oberhalb beobachtbarerDrift, sodass als eigentlicher Nutzen nur das Erkennengrober Beschädigungen verbleibt.Den entscheidenden Anstoß für eine Änderung des bestehendenKonzepts haben wieder die USB-Leistungssensoren geliefert.Weil an ihrem Einsatzort in der Regel keine 50-MHz-Referenzquellezur Verfügung steht, kann die Verifikation nur inden Sensoren selbst erfolgen. Dies wurde zum ersten Mal,und zwar auf hohem Genauigkeitsniveau, bei den thermoelektrischenSensoren der Reihe R&S®NRP-Z5x realisiert (sieheSeite 22). Diese Sensoren enthalten einen Referenzkreis aufBasis einer hochstabilen Gleichspannungsquelle, dessenZusammensetzung von Messunsicherheiten0,91 %0,41 %0,40 %Grundgerät0,25 %Grundgerät während der Kalibrierung0,50 %Referenzquelle 1 mW / 50 MHzKalibrierfaktorFehlanpassung0,50 %1,1 %Nullpunkt-OffsetRauschenFehlanpassung während der Kalibrierung1,3 % [< 3,0 %] 1,1 % [< 1,6 %]BILD 3 Zusammensetzung der Messunsicherheit bei absoluten Leistungsmessungen mit einem thermoelektrischen Leistungssensor für eine ­üblicheApplikation: Signalfrequenz 2 GHz, Leistungspegel –3 dBm, SWR der Quelle 1,10. Links: klassisches Leistungsmessgerät aktueller Bauart; rechts:R&S®NRP-Z51 (Modell 03). Die Zahlenwerte stellen mit k = 2 erweiterte Unsicherheiten nach GUM dar. Fett gedruckt: Gesamte erweiterte Messunsicherheitnach quadratischer Addition der Teilunsicherheiten. Klammerwerte: Summe der Teilunsicherheiten nach linearer Addition.28