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Im Unterforum Messgeräte - auch im Selbstbau - Beschreibung: Vorstellung und Diskussion über Meßgeräte, die auch für Hobby noch erschwinglich sind.

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Autor
VNA

    







BID = 768599

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
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Hallo zusammen,

mich interessiert noch ein Detail zur Funktionsweise eines VNA (Vektor Netzwerkanalysator), bei dem das Ausgangssignal gemäß dem FMCW-Prinzip eine mit der Zeit ansteigende Frequenzrampe ist.

Angenommen die Frequenzrampe geht innerhalb von 1000 Frequenzpunkten von f_min bis f_max und ich schaue mir S11 an.


Innerhalb von welchem Zeitfenster wird nun die Reflexion von bspw. der f_min-Frequenzkomponente berücksichtigt? Und werden mehrere zeitlich nacheinanderfolgenden Reflexionen einfach alle addiert?

Beispiel: Es kann ja sein, dass an zwei Stellen bei meinem DUT eine Reflexion (mit jeweils den Beträgen P1, P2, Phase egal) der betrachteten f_min-Frequenzkomponente stattfindet. Werden dann für die Beträge des S-Parameters einfach beide Werte addiert, also |S11|@f_min = P1+P2?

Grüße.

BID = 768616

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Ich verstehe deine Frage nicht.
Wenn du S11 für 1000 Frequenzpunkte misst, bekommst du eben 1000 Werte dafür.
Warum willst du da etwas addieren oder mitteln?

Imho hat das erst Sinn, wenn, z.B. am Eingang eines Antennenverstärkers, die Leistungswerte so klein sind, dass man bei jeder Frequenz viele Werte misst, um den Einfluß des Rauschens zu reduzieren.

BID = 768621

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
Wohnort: m

Die 1000 Frequenzpunkte sind in dem Fall unerheblich. Es geht mir nur um EINE (1) Frequenz, hier beispielsweise f_min.

Und die Frage ist: Wie werden die Reflexionsanteile bei Ermittlung des S11-Wertes für die f_min-Frequenzkomponente behandelt, die zeitlich versetzt reflektiert werden?

BID = 768702

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Wenn du nur bei einer Frequenz mißt, bekommst du auch nur einen S11-Wert, der Betrag und Phase der reflektierten Welle in Beziehung zur vorlaufenden Welle setzt.
Ob du anschliessend noch weitere Messungen bei anderen Frequenzen machst, interessiert niemanden.

Ein zeitlicher Versatz, wie du es nennst, der reflektierten Welle bedeutet ja nichts anderes als eine Phasenverschiebung.
Die Phasenverschiebung zwischen hin- und rücklaufender Welle wird am Detektor i.A. anders sein, als am Prüfling, aber da die Laufzeit der Zuleitung bekannt ist bzw. kalibriert wurde, läßt sich der Einfluß der Leitung herausrechnen und der S11-Wert (oder ein anderer) für eine bestimmte Bezugsebene am Prüfling angeben.

BID = 768751

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
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Ja das ist richtig: Ein längerer Weg schläge sich in der Phase nieder (und wohl in einer niedrigeren Amplitude).

Angenommen, ich möchte nun das angesprochene Kabel untersuchen, in dem an zwei Positionen x_1 und x_2 entfernt von der Bezugsebene Reflexe auftreten mögen. Dann registriert der VNA die beiden Beträge A_1 und A_2 mit den beiden Round-trip-Phasen k*2*x_i = 2*PI*f/c*2*x_i:

Reflex 1 (zuerst): A_1 * exp(j*2*PI*f/c*2*x_1)
Reflex 2 (später): A_2 * exp(j*2*PI*f/c*2*x_2)

Werden nun beide Beiträge einfach addiert, und ergeben so den Wert für den S11-Parameter bei der Frequenz f?

BID = 768757

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Werden nun beide Beiträge einfach addiert, und ergeben so den Wert für den S11-Parameter
Nein, so einfach geht das nicht.
Die erste Diskontinuität hat ja neben dem Eingang einen Ausgang, der eine nicht bekannte Leistung, -durch S21 gekennzeichnet-, an die weiterführende Leitung und schliesslich an die zweite Last abgibt.

Diese abgegebene Leistung könnte z.B. 0 sein, und dann würde das zweite S11 überhaupt keine Rolle mehr spielen.

Aber selbst wenn S21 ungleich Null ist, kommt anschliessend für die von der zweiten Last reflektierte Welle das unbekannte S22 und S12 der ersten Diskontinuität ins Spiel.

BID = 768768

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
Wohnort: m

okay, aber von dem "zweiten S11" bekommt der VNA ja insoweit nichts mit. Für den gibt es nur "DAS EINE", nämlich "sein" S11 bezogen auf die kallibrierte Referenzebene.

Und die Frage bleibt: Wie behandelt der VNA die beiden zeitlich nacheinander reflektierten Wellen?

BID = 768797

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Und die Frage bleibt
Nein, die Frage ist beantwortet:
Du musst mindestens die erste Stelle A als 2-Port behandeln, dann kannst du ermitteln, welches S11 der VNA sieht.

BID = 768801

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
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Müsste nach deiner Schilderung der VNA dann nicht "so klug sein", und bereits im VORAUS (!) die gesamten Stellen kennen, an denen eine Reflexion auftritt, um salopp gesagt, für sich ausrechnen zu können, was er sieht?

Denn alles was der VNA bei der S11-Messung machen kann ist doch auf seinen Port zu schauen und das Verhältnis aus Empfangener zu gesendeter Leistung zu bilden + die Verzögerung (Phase) zu ermitteln.

Und (auch wenn deine Antwort diese Antwort beinhaltet) ich sehe noch nicht, wie der VNA mehrere zeitlich nacheinander folgende Reflexionen verarbeitet...

BID = 768812

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
der VNA dann nicht "so klug sein", und bereits im VORAUS (!) die gesamten Stellen kennen, an denen eine Reflexion auftritt,
Nein, der VNA braucht das nicht, der hat ja seine Messwerte.
Du musst so klug sein, wenn du den Wert berechnen möchtest.


Zitat :
wie der VNA mehrere zeitlich nacheinander folgende Reflexionen verarbeitet...
Damit hat er doch gar nichts zu tun. Er weiss ja nicht, wie die rücklaufende Welle zustande gekommen ist.
Da die Anregung mit der periodischen Sinuswelle geschieht, kann er auch nichts über die zeitliche Abfolge der beisteuernden Reflexionen sagen.
Der VNA sieht nur die Phasenverschiebung und diese Werte wiederholen sich je nach Frequenz alle paar Zentimeter.

BID = 768834

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
Wohnort: m


[quote]
Da die Anregung mit der periodischen Sinuswelle geschieht, kann er auch nichts über die zeitliche Abfolge der beisteuernden Reflexionen sagen.
[\quote]

Das ist unrichtig. Der VNA nutzt das FMCW-Verfahren, moduliert also die ausgesendete Sinuswelle in ihrer Frequenz f_momentan = f_start*(t-t0)

So kann durch Vergleich zwischen f_momentan und dem zurückreflektierten Frequenzwert prinzipiell sehr wohl über den Frequenzunterschied auf die verstrichene Zeit und damit die Position der reflexionsursache geschlossen werden.

Nur bleibt mir unklar: Wie werden unterschiedliche Reflexionsanteile vom VNA intern behandelt?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: UnknownValue am  3 Jun 2011 20:51 ]

BID = 768863

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Ich denke, daß du da einiges vermischt.
Wir diskutierten die Messung des S11 bei einer einzigen Frequenz.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit aus dem breitbandig bestimmten Phasen- und Amplitudengang des Prüflings, in diesem Spezialfall als S-Parameter bestimmt, mittels (D)IFT eine Sprung- oder Impulsantwort zu berechnen.
Wie man die vielen erforderlichen Messungen und Berechnungen technisch realisiert, ist zunächst einmal zweitrangig.

Auf dieser errechneten Impulsantwort, die auf S11 Messungen bei vielen verschiedenen Frequenzen beruht, basiert dann die Fähigkeit mancher VNA als Reflektometer benutzt zu werden.


BID = 768898

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
Wohnort: m

Hallo!

ich wollte eigentlich im Frequenzbereich bleiben, wo mein Problem stattfindet, und daher brauchen wir ja keine iDFT.

Und ja: Wir diskutieren     S11 äht f_min (automatisch editiert wegen spamgefahr)    und damit bei 1 Frequenz. Mein Hinweis auf das FMCW-Verfahren erfolgte nur, da die Aussage, dass "die Anregung [des DUTs] mit der periodischen Sinuswelle geschieht" nicht richtig ist. Ruchtig ist, sie erfolgt mir einer modulierten Sinuswelle.

Mir ist aber leider noch immer nicht klar, wie die angesprochenen zwei Reflexionen vom VNA verarbeitet werden...

BID = 768943

high_speed

Schreibmaschine



Beiträge: 2073

Ein Netzwerkanalysator ist eigentlich nur eine ganz dumme Kiste.
Er besteht aus einem einem selektiven Leistungsmessgerät (Spektrumanalysator)
und einem durchstimmbaren Sinusgenerator, der synchron zum Empfänger
verstellt wird. Für die Phasenmessung wird das empfangende Signal mit dem
Signal vom Sinusgenerator gemischt und man erhält ein Ausgangssignal, dessen
Höhe von der Phasenverschiebung abhängig ist.
Für die Messung von dem Reflexionsfaktor (s_11) werden die Tore des Netzwerkanalysators über eine Richtkoppler zusammen-geschaltet.
Das Ausgangssignal vom Generator lauft nur in die Leitung, und die
zurück laufende Welle in den Messeingang.
Bei der Messung geht man vom Eingeschwungener Zustand aus, da der Generator
gegenüber der Auflösungsbandbreite des Empfängers nur langsam verstellt wird.

Vielleicht hilft dies etwas bei der Auflösung des Sachverhaltes.

Ergänzung:

Zitat :

Mir ist aber leider noch immer nicht klar, wie die angesprochenen zwei Reflexionen vom VNA verarbeitet werden...


Er sieht einfach nur, was an Leistung in seinen Eingang hinein läuft.
Die Anzahl der Reflexionen spielt dabei überhaupt keine Rolle.

MfG
Holger

PS: Teure Kisten müssen nicht unbedingt intelligent sein.

_________________
George Orwell 1984 ist nichts gegen heute.
Der Überwachungsstaat ist schon da!

Leider lernen die Menschen nicht aus der Geschichte,
ansonsten würde sie sich nicht andauernd wiederholen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: high_speed am  4 Jun 2011 16:29 ]

BID = 769062

UnknownValue

Gerade angekommen


Beiträge: 13
Wohnort: m

Was den Betrag der einlaufenden Leistung angeht kann man dann einfach von der Summe ausgehen. Wie kommt aber die Phase zustande?


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