Untersuchung linearer Antennen mit einem Netzwerkanalysator - IHE

4 Der NetzwerkanalysatorIn der Hochfrequenztechnik werden die verschiedensten Messgeräte eingesetzt um Antennenzu vermessen. Ein sehr vielseitig einsetzbares und dadurch leistungsfähiges Messgerätist der vektorielle Netzwerkanalysator. Er führt alle Messungen durch, die zurvollständigen Charakterisierung sogenannter Zweitore benötigt werden. In den folgendenAbschnitten sollen seine Funktionsweise und einige Besonderheiten wie z.B. dieKalibration kurz erläutert werden.4.1 Grundlagen und MessprinzipDie Signalverarbeitungseigenschaften linearer Netzwerke können vollständig im Frequenzbereichdurch die Streuparameter Beschreibung (S-Parameter Beschreibung) angegebenwerden. Die S-Matrix eines Eintors ist identisch mit dem komplexen Reflexionsfaktordes Eintors. Die S-Matrix eines Zweitors ist definiert durch:b 1 = S 11 a 1 + S 12 a 2 (4.1)b 2 = S 21 a 1 + S 22 a 2 (4.2)⃗ b = [S]⃗a (4.3)mit den hinlaufenden Wellen a i bzw den. rücklaufenden Wellen b i am Tor i. S-Matrizenfür Netzwerke mit mehreren Toren sind entsprechend definiert. Für die Messung linearerNetzerke ist es jedoch ausreichend, jeweils nur die Signalübertragung zwischen zwei Torenzu vermessen und die anderen Tore reflexionsfrei abzuschliessen. Durch Messung anjedem möglichen Paar von Toren können so die S-Matrizen beliebiger n-Tore vermessenwerden. Mit Bild 4.1 wird klar, wie die Messung konkret abläuft:Durch reflexionsfreien Abschluss aller Tore wird sichergestellt, dass nur eine hinlaufendeWelle a i auftritt, die durch den Ausgang des NWA eingespeist wird. Man beachte, dassauch die Anschlüsse des Netzwerkanalysators angepasst sind. Zur vollständigen Messungeines Zweitors muss als einspeisendes Tor zunächst Tor 1 (Vorwärtsmessung) unddanach Tor 2 (Rückwärtsmessung) gewählt werden.Für ein gegebenes n-Tor sind die Elemente der S-Matrix nur noch von der Frequenzabhängig. Die Messung über den gewünschten Frequenzbereich kann punktweise beidiskreten Frequenzen geschehen (step sweep mode). Die primären Messgrößen bei derNetzwerkanalyse sind Amplitude und Phase der in Gleichung 4.3 verwendeten hin- undrücklaufenden Wellen a i und b i . Aus diesen Größen können die S-Paramter in Abhängigkeitvon der Messfrequenz bestimmt werden. S 11 und S 22 entsprechen den Reflexionsfak-11