Hans Nussbaum DJ1UGA zum h c isbu T x a W r N P FADas
Hans Nussbaum DJ1UGA HF-Messungen mit dem Netzwerktester Das Praxisbuch zum FA-NWT
1 Der Netzwerktester FA-NWT 9 1.1 Was ist ein Netzwerkanalysator bzw. -tester? 9 1.2 Bausatz FA-Netzwerktester (FA-NWT) 9 1.2.1 Vorbemerkungen 9 1.2.2 Aufbau des Bausatzes 11 1.3 Installation der Software 11 1.3.1 Installation des USB/RS232-Konverters 12 1.3.2 Installation der NWT-Software 13 1.4 Messhilfsmittel 14 1.4.1 Messkabel 14 1.4.2 HF-Adapter 14 1.4.3 Weitere Hilfsmittel 15 2 Grundlegende Messungen und Messgrößen 17 2.1 Durchgangsmessungen 17 2.1.1 Das Dezibel 17 2.1.2 Die Leistungsangabe dbm 18 2.1.3 Die Spannungsangabe dbµv 18 2.1.4 Dezibelrechnung mit Gleichstrom 19 2.2 Reflexionsmessungen 20 2.2.1 Reflexionsdämpfung 20 2.2.2 Reflexionsfaktor 21 2.2.3 Stehwellenverhältnis 22 2.3 Anpassungsmessung am NWT selbst 23 3 Die Software WinNWT bzw. LinNWT 24 3.1 Bedienoberfläche 24 3.2 Sonderfunktionen 26 3.2.1 Frequenzzoom 26 3.2.2 Direkte Gütemessung 26 3.2.3 Impedanzrückrechnung 27 3.3 Kalibrierfunktionen 27 3.3.1 Logarithmische Messsonde 28 3.3.2 Einpegelung zusätzlicher Messhilfsmittel 29 3.3.3 Lineare Messsonde 30 3.3.4 Reflexionsmesskopf für SWV- und Impedanzmessungen 30 3.3.5 Reflexionsmesskopf für Reflexionsdämpfungsmessung 31 3.3.6 Messsondendateien 33 3.4 VFO-Betrieb 33 3.5 Wattmeter 34 3.5.1 Kalibrierung mit einem HF-Generator 34 3.5.2 Einpegelung mit internem VFO 34 3.5.3 Einpegelung mit dem Stationstransceiver 36 3
3.6 Wobbel-Frequenzbereiche 37 3.6.1 Wobbeln im NF-Bereich 37 3.6.2 HF-Wobbel-Frequenzbereich 37 4 Durchführung einfacher Messungen 39 4.1 Erste Schritte 39 4.2 Filtermessungen 39 4.2.1 Durchgangsverhalten 39 4.2.2 Anpassung 40 4.2.3 Messbeispiel Bandpass 42 4.2.4 Messungen an ZF-Filtern 43 4.3 Messungen an Quarzfiltern 44 4.3.1 Messung an einzelnen Quarzen 44 4.3.2 Mittenfrequenz und Durchgangsdämpfung 45 4.3.3 Messung der Weitabdämpfung 48 4.3.4 Messung der Reflexionsdämpfung 48 4.4 Impedanzmessung 51 4.4.1 Widerstand 51 4.4.2 Kapazität 51 4.4.3 Induktivität 52 4.5 Resonanzmessungen 53 4.5.1 Bau eines Messadapters 53 4.5.2 Induktivitätsmessung mit Sonden 54 4.5.3 Messungen an Spulen auf Eisenpulver-Ringkernen 55 4.5.4 Messungen an Spulen auf Ferritkernen 57 4.5.5 Messung einer hohen Induktivität 58 4.5.6 Nochmals: Kapazitätsmessung 59 5 Messung der Spulengüte 60 5.1 Vorbemerkungen 60 5.2 Gütebestimmung durch Reflexionsdämpfung 61 5.2.1 Messprinzip 61 5.2.2 Bau eines Gütemessers 63 5.2.3 Gütemessung mit einer Koppelspule 64 5.3 Gütebestimmung mittels Durchgangsmessung 65 5.3.1 Messprinzip 65 5.3.2 Messung sehr hoher Güten 66 5.3.3 Vergleichende Untersuchungen 66 5.4 Schwingkreisverluste 68 5.4.1 Spulenverluste 68 5.4.2 Messung des Parallelverlustwiderstandes 69 5.5 Magnetantennen 69 6 HF-Übertrager 71 6.1 Übertrager zur Antennenanpassung 71 6.1.1 Vorbemerkungen 71 6.1.2 1:9-Unun 71 4
6.1.3 Anpassung einer 5 m langen Drahtantenne 72 6.1.4 Anpassschaltung für kurze Antennen 74 6.1.5 Endgespeiste Außenantenne 75 6.2 HF-Übertrager zur Antennensymmetrierung 76 6.2.1 Leitungsimpedanz 76 6.2.2 Messung des Transformationsverhaltens 78 6.2.3 Wirkungsgrad und Verluste 80 6.3 Übertrager als Messhilfsmittel 82 6.3.1 Kommerzieller 1:4-Übertrager 82 6.3.2 Eigenbau-Messübertrager 1:9 84 6.4 Mantelwellensperren 85 6.4.1 Koaxialkabeldrosseln 85 6.4.2 Ferritstabdrosseln 86 6.4.3 Klappferrite 87 6.4.4 Ringkerndrosseln 88 7 Koaxialkabel 90 7.1 Grundsätzliche Daten 90 7.1.1 Wellenwiderstand 90 7.1.2 Verkürzungsfaktor 90 7.1.3 Kabeldämpfung 90 7.1.4 Resonanzwirkung 91 7.2 Koaxialkabel am NWT 91 7.2.1 Resonanzverhalten 91 7.2.2 Längenbestimmung durch SWV-Messung 93 7.2.3 Längenbestimmung ohne Rechnung 95 7.2.4 Weitere Kabeldaten 96 7.2.5 Kabelimpedanz 96 7.2.6 Überprüfung von unbekannten Kabeln 97 7.2.7 Zweidraht-Leitungen 99 8 Antennensysteme 102 8.1 Messung einer Kurzwellen-Antennenanlage 102 8.1.1 Reflexionsdämpfung 102 8.1.2 Länge des Speisekabels 104 8.1.3 Länge des Antennendrahtes 105 8.1.4 SWV am Fußpunkt 105 8.2 Messung einer 2-m-Antennenanlage 106 8.2.1 Reflexionsdämpfung, SWV und Impedanz 106 8.2.2 Länge des Speisekabels 107 8.3 Messung einer Wendelantenne 108 8.3.1 Messung ohne Richtkoppler 108 8.3.2 Messung mit Richtkoppler 109 8.4 Antennenkoppler 110 8.4.1 Antennenanpassung 110 8.4.2 Anpassung einer Glühlampe 112 8.4.3 Einfügungsdämpfung 113 5
9 Messungen an Verstärkern 115 9.1 Eigenbau-Breitbandverstärker 115 9.1.1 Aufbau des Verstärkers 115 9.1.2 Frequenzgang 115 9.1.3 Aussteuerungsbereich und Dynamik 116 9.1.4 Reflexionsdämpfung 116 9.2 Rauschmaß 117 9.2.1 Rauschgenerator 117 9.2.2 Rauschmaßmessung 118 9.2.3 Y-Faktor-Methode 119 9.3 Ausgangsleistung 120 9.3.1 Sendeleistung eines 2-m-Handfunkgerätes 120 9.3.2 30-dB-Leistungsdämpfungsglied 120 9.4 Empfängermessungen 121 9.4.1 Bandbreite 121 9.4.2 S-Meter-Anzeige 122 9.4.3 Eingangsanpassung 124 10 Weitere Anwendungen des NWT 125 10.1 Frequenzverdoppler 125 10.1.1 Wirkung der Frequenzverdopplung 125 10.1.2 Einpegelung des Frequenzverdopplers 125 10.2 Ein Versuchs-Spektrumanalysator 127 10.2.1 Zusatzschaltung 127 10.2.2 Frequenzzähler 129 10.3 Radiohören mit dem NWT 129 11 Literatur 132 Anhang 1 Kurzanleitung zur Software WinNWT für den FA-Netzwerktester 134 Anhang 2 Netzwerktester FA-NWT: USB-Adapter unter Windows nutzen 142 Anhang 3 Technische Daten des FA-NWT 144 6
HF-Messungen mit dem Netzwerktester Das Praxisbuch zum FA-NWT Dieses Buch möchte Funkamateure und Hobbyelektroniker ansprechen, die etwas tiefer in die Geheimnisse der HF-Technik eindringen möchten. Mit einem komfortabel arbeitenden Bausatz-Netzwerktester werden vielfältige Messungen, die in der Hobbywerkstatt, beim Betrieb von Funkgeräten und beim Abgleich von Antennen nützlich sind, Schritt für Schritt erläutert und praktisch durchgeführt. Für zahlreiche Aufgabenstellungen, die auch mit kommerziellen Netzwerkanalysatoren lösbar sind, werden sowohl Messprinzipien als auch -aufbauten genau erklärt. Der Autor war selbst jahrelang als Entwicklungsingenieur tätig und ist seit 1991 lizenzierter Funkamateur. Seine reichen Erfahrungen aus Beruf und Hobby werden in dem vorliegenden Buch praxisbezogen weitergegeben. Das dabei benutzte Selbstbaugerät ist hervorragend geeignet, viele scheinbar komplizierte Messungen mit erstaunlicher Genauigkeit und einem Minimum an zusätzlichen Messeinrichtungen durchzuführen. Dabei gelten die beschriebenen Verfahren prinzipiell auch für Geräte wie Ten-Tec VNA 6000, ELAD SNA 2550 und minivna. Aus dem Inhalt Was unterscheidet den FA-Netzwerktester von einem Netzwerkanalysator bzw. Spektrumanalysator? Grundlegende Messungen und Messgrößen Durchgangs- und Reflexionsdämpfungsmessung Reflexionsmesskopf, Reflexionsfaktor und Stehwellenverhältnis Kalibrierung des Netzwerktesters VFO-Betrieb und Verwendung als Milliwattmeter Messungen an Filtern, Quarzen und anderen Bauteilen, Messübertrager Resonanzmessungen, Spulengüte Messungen an HF-Übertragern Untersuchung von Koaxialkabeln und Mantelwellensperren Messungen an einer KW-Antenne und anderen Antennensystemen Messung einer 2-m-Antennenanlage und einer Wendelantenne Verstärkermessung, Rauschmaßmessung, Y-Messung Messungen an Empfängern Sendeleistung eines 2-m-Handfunkgerätes Frequenzverdoppler als Messzubehör Versuchs-Spektrumanalysator Radio hören mit dem FA-NWT 100-dB-NF-Verstärker für Messzwecke Parameter von Antennenkopplern Box 73 Amateurfunkservice GmbH 14,80 [D]