Fachhochschule Aachen

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Brigitte Abel
vor 5 Jahren
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1 Fachhochschule Aachen Referat der Hochfrequenztechnik über den Messablauf und die wesentlichen Einstellmöglichkeiten des NWA Tim Dyroff Datum: 14. Dezember 2007 Inhalt 1. Messablauf Ablauf der S Parametermessung Messdatenverarbeitungskette Messkurvenerzeugung Wesentliche Einstellmöglichkeiten Benutzeroberfläche Messablaufparameter Wobbelbetreibsart: Stimulusbereich (sweep range): Anzahl der Messpunkte: Messtorausgangspegel: ZF Bandbreite (Messbandbreite) Messzeit... 4

2 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 S Parametermessung 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

3 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

4 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 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. 3

5 2.2.2 Stimulusbereich (sweep range):. Dieser Bereich kann entweder durch die Start /Stoppfrequenz oder die Mittenfrequenz und die Breite angegeben werden 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 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 ZF Bandbreite (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 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. 4

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