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ALLGEMEINE MESSTECHNIK | Leistungsmessung3-Pfad-KonzeptP i14 dB –19 dBmbis +7 dBm–67 dBmbis –13 dBm34 dB +1 dBmbis +23 dBmChopperADADAD+FehlerkorrekturWichtungExterner TriggerBILD 4 Architektur der Dreipfad-Sensoren aus der Reihe R&S®NRP.P mVergleich MesszeitenMesszeit/s1010,10,010,001Bester Mitbewerber (2 Pfade)¸NRP-Z11 / -Z 21 / -Z 31 (3 Pfade)–40 –30 –20 –10 0 10 20 23Pegel in dBmBILD 5 Kürzest mögliche Messzeit für eingeschwungene Messungen mitMehrpfadsensoren, 2-sigma-Rauschanteil im Messergebnis auf 0,01 dBbegrenzt.Ausgangssignal sich dem Messsignal überlagern lässt. Damitist die Möglichkeit gegeben, die gesamte Messkette vomthermoelektrischen Wandler bis zum A/D-Umsetzer in wenigenSekunden zu überprüfen, ohne dass der Leistungssensorausgebaut werden müsste. Mit einer Reproduzierbarkeitin der Größenordnung von 10 –4 wird zudem ein Vertrauensniveauerreicht, wie es nur die Thermistor- Leistungsmesserboten. Es ist anzunehmen, dass dieses Konzept auch fürandere Sensortypen übernommen wird.Sensor ist nicht gleich SensorNur wenige Produkte schöpfen das Potenzial integrierter Sensorkonzepteso vollständig aus wie die Leistungssensoren derReihe R&S®NRP. Viele der neu auf den Markt drängenden Produktewurden ausschließlich als billige Alternative zu klassischenLeistungsmessern entwickelt und erreichen deswegennicht deren Genauigkeits- und Geschwindigkeitsniveau. Auchkommen Detektoren zum Einsatz, mit denen unwissentlichgrobe Messfehler gemacht werden können.Die Rede ist von CW-Sensoren und Sensoren mit logarithmischenDetektoren. Beide Typen eignen sich definitionsgemäßnur für spektralreine Sinussignale, versagen also bei überlagertenStörsignalen (Rauschen, Oberwellen) und bei Modulation.War der Einsatz von CW-Sensoren in der Vergangenheitnoch berechtigt, weil sie wegen des großen Signal/Rausch-Abstands kurze Messzeiten ermöglichten, müssen sie heutzutageals überholt gelten. Integrierte Mehrpfadsensorensind für diese Applikationen die weitaus bessere Wahl. Siezeigen die genannten Anfälligkeiten nicht – und sind überdiesschneller.Natürlich gibt es auch bei ihnen erhebliche Qualitätsunterschiede,vor allem bei der Messgeschwindigkeit. DreiMerkmale müssen nämlich zusammenkommen, damit Top-Performance entsteht. Beim Ersten handelt es sich um Mehrfach-Detektordioden,das sind integrierte Arrays von in Seriegeschalteten Dioden. Sie verbessern die HF-Eigenschaftenund vergrößern den Dynamikbereich eines einzelnen Messpfades.Das zweite Merkmal ist ein für Rohde&Schwarzpatentiertes Wichtungsverfahren, das es ermöglicht, auf eineharte Umschaltung zwischen den Pfaden zu verzichten undstattdessen einen gleitenden Übergang zu erreichen (BILD 4).Dazu werden die Messergebnisse benachbarter Messpfadezur Berechnung des Endergebnisses herangezogen, und zwarin einem breiten Überlappungsbereich von 6 dB (Leistungsspanne4:1). Allein die beiden genannten Merkmale tragendazu bei, dass sich die Mittelungsfaktoren in den Übergangsbereichenum den Faktor 100 reduzieren lassen.Das dritte Merkmal ist ein dritter Messpfad – ein Feature,das es bisher nur von Rohde&Schwarz gibt. Mit den Mehrpfadsensorenkönnen Messzeiten erzielt werden, die im Mittelnoch einmal um den Faktor 20 kürzer sind als beim bestenMitbewerber (BILD 5). Gleichzeitig ist der Dynamikbereichdieser Sensoren um 10 dB größer.AusblickDie vorangegangene Schilderung könnte leicht den Eindruckerwecken, dass die Entwicklung von USB- Leistungssensorenabgeschlossen sei. Tatsächlich handelt es sich wohl erstum deren Beginn, weil all die Einschränkungen fehlen, welchedas klassische Konzept prägten. So lässt die anhaltendeMiniaturisierung auf dem Bauelemente-Sektor noch leistungsfähigereKonzepte erwarten, zum Beispiel für die Etablierungeiner gemeinsamen Zeitbasis für Mehrkanalmessungen mitverteilten Sensoren.Thomas ReichelNEUES 208/13 29