Vektornetzwerkanalysatoren
Die Vorteile von tragbaren VNAs
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Universal-Messgerät: ein portabler Hand-VNA
Unter Berücksichtigung der Bedürfnisse für die Benutzung und Wartung im Freien hat Anritsu die MS202xC/3xC und MS202xB/3xB VNA-Master-Familie entwickelt. Es handelt sich dabei um tragbare multifunktionelle Hand- Vektornetzwerkanalysatoren (Bild 1 linke Seite oben). Diese neuen Instrumente wurden konzipiert, um genau die Messroutinen anbieten zu können, die ein HF-/Mikrowellen-Ingenieur bei der System-Wartung und bei der Suche nach Störungen „vor Ort“ braucht.
Die Top-Serie, die MS202xC/3xC-Familie, deckt den Frequenzbereich von 5 kHz bis 20 GHz ab und hat damit die weiteste „Arbeitsbandbreite“ aller tragbaren Hand-VNAs. Diese Analysatoren bieten einen Funktionsumfang, der mit dem eines VNA-Tischgerätes vergleichbar ist, und sie können Messungen ausführen, die normalerweise mit einem Vektor- oder Skalar-Analysator, Vektor-Voltmeter, Leistungsmessgerät und Spektrum- bzw. Modulations-Analysator ausgeführt werden.
Schaltung und Aufbau eines VNA-Master sind für präzise Streu-Parameter-Messungen optimiert worden, wodurch sich Kabel, Antennen und Filter genau charakterisieren lassen. Die Hand-Analysatoren bieten echte, vollreversible 2-Port-Analysen für die gleichzeitige Bestimmung aller vier Streu-Parameter. Ein leistungsstarker 12-Term-Fehlerkorrektur-Algorithmus ermöglicht Streu-Parameter-Messungen, die generell 10-mal genauer als herkömmliche skalare Messergebnisse sind.
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Die 2-Port-Architektur (Bild 2) ermöglicht auch die Bestimmung von 1-Port Balanced-/Differential-S-Parametern, wie sie bei Analysen an seriellen High-Speed-Geräten benötigt werden. Die Analysator-Serie unterstützt außerdem Diagnosen an dispersiven Wellenleitern, und durch die Wobbelgeschwindigkeit von minimal 350 µs pro Messpunkt lassen sich z.B. Filtertuning-Aufgaben nahezu in „Echtzeit“ durchführen.
Der Messdynamikbereich ist typisch größer als 95 dB, womit man die Weitabselektion von Filtern sicher bestimmen kann. Die Option für Zeitbereichs-Analysen erlaubt u.a. mit Zusatzgeräten die Messung von Materialparametern und bietet alle Möglichkeiten eines TDR-Geräts. Das Time-Domain-Gating für die Isolierung/Ortung von Problemen bei Kabelfehlermessungen (Distance-to-Fault-Analyse) qualifiziert den VNA-Master besonders gut für die Prüfung von langen und schwer zugänglichen Kabeln.
Oft benötigt: die Kombination von Vektornetzwerk- und Spektrum-Analyse
Zusätzlich zur Vektornetzwerkanalyse bietet der MS203xC VNA-Master Spektrumanalyse-Funktionen, die bisher meist Tisch-Instrumenten vorbehalten waren. Zwei Modelle – mit Frequenzbereichen von 9 kHz bis 9 GHz bzw. 20 GHz – können dazu auch GPS-unterstützt orten, von sehr schwachen Signalen bis hin zu Störquellen. Bei der Benutzung des standardmäßigen Vorverstärkers ist die typische Systemempfindlichkeit (DANL) –160 dBm bei einer Auflösebandbreite (RBW) von 1 Hz.
Der typische Dynamikbereich ist größer als 104 dB bei 1 Hz RBW (Resolution Bandwidth, Auflösebandbreite). Das gute Phasenrausch-Verhalten, so z.B. –100 dBc/Hz bei einem Abstand von 10 kHz (Offset) und einer Mittenfrequenz von 1 GHz erlaubt die präzise Identifikation von zeitlich kurzen und schmalbandigen Interferenzsignalen.
Die Analysatoren wurden basierend auf der Erfahrung vieler weltweit tätiger Anwender entwickelt und können mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis in den Markt gebracht werden. Sie vereinigen letztlich mehrere Analysefunktionen in einem Gehäuse und können zur Visualisierung der Ergebnisse und Daten einen TFT-LCD-Touchscreen mit resistiver Technologie aufbieten, dessen Anzeige selbst bei Sonnenlicht gut ablesbar ist. Die Touch-Bedienung ist selbst mit Handschuhen problemlos. Beide Modell-Familien wurden für die Benutzung im Außenbereich entworfen. Sie haben ein robustes Gehäuse und arbeiten im Temperaturarbeitsbereich von –10 bis + 55 °C. Ein austauschbares Batteriepack hält den VNA-Master bis zu drei Stunden betriebsbereit.
Kostenlos verfügbar ist übrigens das Software-Paket „Line-Sweep-Tools“, das umfangreiche Postprocessing- und Dokumentationsmöglichkeiten für alle Arten von VNA- und Spektrumanalysator-Messungen bietet. Gerade die Kombination der VNA-Master- oder der Spectrum-Master-Gerätefamilie mit diesem Software-Paket erleichtert alle täglichen Routinemessaufgaben und trägt so maßgeblich zur Marktakzeptanz bei.
Ein weiterer Aspekt: Es gibt durchaus Messanwendungen im Freien, bei denen die Nutzung von Benchtop-Labor-Messgeräten schlichtweg nicht möglich ist. Freilich sind Hand-VNAs und Spektrum-Analysatoren nichts Neues, sie konnten bisher jedoch Anwendungen in Frequenzbereichen bis in die Ku/K-Bänder noch nicht anbieten. Durch den VNA-Master können letztlich die sperrigen und veralteten Tischgeräte durch effizientere, tragbare Hand-Instrumente problemlos ersetzt werden, so dass Anwender in ihren Arbeitsbereichen unter freiem Himmel mit größerer Bewegungsfreiheit arbeiten können. Diese neue Bewegungsfreiheit ermöglicht schnelle und genaue Messungen an allen wichtigen Komponenten bei der routinemäßigen Installation und Wartung einer Vielzahl von HF-Kommunikationsanlagen.
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