DE4121184A1

DE4121184A1 - Breitbandiges system zur netzwerkanalyse

Info

Publication number: DE4121184A1
Application number: DE19914121184
Authority: DE
Inventors: Ralf Ballmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Description

Die Erfindung betrifft ein breitbandiges Meßsystem zur Netzwerkanalyse mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Aus der europäischen Patentanmeldung 9 01 15 755.2 des gleichen Anmelders ist ein breitbandiges Meßsystem zur Netzwerkanalyse bekannt, das einen elektronisch durch stimmbaren HF-Wobbelgenerator mit mindestens einem Aus gang aufweist, ferner ist ein Netzwerkanalysator vorge sehen, der neben einem Referenzsignaleingang mindestens einen ersten, gegebenenfalls weitere Meßkanaleingänge aufweist und eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die mit koaxialen Verbindungselementen wie beispiels weise Kabeln, Steckern und dergleichen zwischen den Ausgang des HF-Generators und die Eingänge des Netzwerk analysators geschaltet ist. Daneben weist die Schaltung des bekannten Meßsystems bereits elektronische Bau elemente mit Richtwirkungseigenschaften auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges breitbandiges Meßsystem derart weiterzubilden, daß Im pedanzmessungen von Verstärkeranlagen insbesondere zur Bestimmung von S22 im gewobbelten Zustand unter ver schiedenen Aussteuerungsbedingungen, darunter auch die Vollaussteuerungsbedingung ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Meßkopf vorgesehen ist, der mindestens ein Richtkoppelglied aufweist, das aus mindestens einem Hauptleitungsabschnitt besteht, an dessen einem Ende der Generator gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Leistungsdämpfungsgliedes, Zirkulators oder Isolators angeschlossen ist und an dessen anderen Ende ein Meßobjekt anschließbar ist sowie mindestens eine Neben- oder Auskoppelleitung mit zwei Ausgängen, Meßausgang bzw. Auskoppelausgang aufweist, wobei der Meßausgang der Auskoppelleitung(en) an einen ersten Mischer des Meßkopfes gelegt ist und der Referenzausgang der Auskoppelleitung(en) an einen weiteren Mischer angeschlossen ist.

In vorteilhafter Weise wird durch eine derartige An ordnung erreicht, daß gewobbelte Echtzeit-Impedanz messungen an einem Meßobjekt, z. B. einem Verstärker durchzuführen sind. Bei herkömmlichen Meßsystemen ist die Impedanz nur manuelle und punktweise (z. B. mittels eines Ausziehleitung) meßbar, insbesondere bei Vollaus steuerung des zu vermessenden Verstärkerobjektes sind exakte Messungen überhaupt nicht möglich. Mit der er findungsgemäßen Vorrichtung kann der Parameter S22 nach Betrag und Phase exakt gemessen werden. Durch die er findungsgemäße Verschaltung eines Richtkoppelgliedes in der beschriebenen Weise mit einer Verstärkeranordnung läßt sich die Messung in Echtzeit durchführen, wodurch Messungen ohne erhöhten Zeit- und Arbeitsaufwand durch führbar sind. Aufwendige Spektrumanalysatoren wie bei herkömmlichen Meßsystemen können entfallen, ausreichend ist ein Netzwerkanalysator, der stufenweise die Frequenz ändert, nach jeder Frequenzänderung steht bis zum nächsten Frequenzsprung ein Frequenzplateau zur Ver fügung, innerhalb dieses Frequenzplateaus kann die Messung unter optimierten Bedingungen durchgeführt werden. Das Plateau muß lediglich so gelegt werden, daß die Meßfrequenz nicht mit der Sendefrequenz des zu ver messenden Objektes übereinstimmt. Legt man die Plateaus so, daß die Sendefrequenz zwischen zwei Plateaus liegt, kann man eine störungsfreie und exakte Messung erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Sofern übliche Buffer-Ver stärker mit einer Anpassung von ca. 10-20 dB verwendet werden, empfiehlt sich die Verwendung von zwei Richt kopplern, deren gegenüberliegende Ausgänge der Aus koppelleitungen mit je einem Abschlußwiderstand angepaßter Größe abgeschlossen sind und deren andere Aus gänge mit je einem Meßausgang und dem Referenzausgang des Meßkopfes elektrisch verbunden sind.

Es ist empfehlenswert, wenn die Bauelemente des Meß kopfes in einem gemeinsamen Meßkopfgehäuse angeordnet sind. Signalschwankungen und Störungen beispielsweise durch Störfelder und Bewegungen der Bauteile relativ zueinander entfallen. Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Richtkoppler der Schaltungsanordnung im wesent lichen identisch aufgebaut sind, d. h. gleiche Richt wirkungseigenschaften haben.

Besonders vorteilhaft auf die Meßstabilität und damit auf die Qualität des Meßkopfes wirkt es sich aus, wenn sämtliche im Gehäuse angeordneten Bauteile, nämlich das Richtkoppelglied/die Richtkoppelglieder sowie die weiteren in dem Meßkopfgehäuse angeordneten Bauteile bezogen auf eine Mittel-Längsebene einer die Bauteile tragenden Platine symmetrisch angeordnet werden. Der artige symmetrische Anordnungen sind - was Fehlerquellen anbelangt - leichter beherrschbar als unsymmetrisch aufgebaute Anordnungen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines breit bandigen Meßsystems zur Netzwerkanalyse mit einem Meßkopf mit einem Richtkoppelglied;

Fig. 2 einen Meßkopf entsprechend dem in Fig. 1 ge zeigten, jedoch mit zwei Richtkoppelgliedern.

Bei dem in Zeichnungsfigur 1 dargestellten Ausführungs beispiel ist mit 1 ein Netzwerkanalysator bezeichnet, dessen durchstimmbarer Wobbel-Generator HF-Ausgang 2 ggf. unter Zwischenschaltung eines Leistungsdämpfungs gliedes 3 an das erste Ende 4 eines Hauptleitungs abschnittes 5 eines Richtkoppelgliedes 6 angeschlossen ist, wobei am anderen Ende 7 des Richtkoppelgliedes 6 ein Meßobjekt, nämlich ein Verstärker 8 angeschlossen ist. Der Verstärker 8 wird über einen Generator 9 ein gangsseitig mit unterschiedlichen Leistungen betrieben.

Mit 10 ist insgesamt ein Meßkopf bezeichnet, der das Richtkoppelglied 6 als Bauteil enthält und aus dem die beiden Enden 4 und 7 des Hauptleitungsabschnittes des Richtkoppelgliedes 6 an Anschlüsse herausgeführt sind. Das Richtkoppelglied 6 weist eine Neben- oder Aus koppelleitung 11 mit zwei Ausgängen 12, 13 auf, an diese Ausgänge sind über Leitungsabschnitte 14, 15 Isolationsverstärker 16, 17 angeschlossen, von deren Ausgängen 18, 19 Mischer 20, 21 angesteuert werden, deren Treibereingänge 22, 23 von einem resistiven Leistungsteiler 24 unter Zwischenschaltung von Isolationsverstärkern 25, 26 angesteuert werden.

Sämtliche Bauteile wie vorbezeichnet innerhalb des Meß kopfes 10 sind auf einer nicht-dargestellten Platine angeordnet. Bezogen auf eine Mittel-Längsebene 30 herrscht betreffend die Anordnung auf der Platine weit gehend Symmetrie. Ferner sind alle Kabelverbindungen und dergleichen im Meßkopf so fixiert, daß sie sich mechanisch nicht bewegen lassen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Meßkopfes 10 sind gegenüber dem in Fig. 1 ge zeigten zwei Richtkoppelglieder 106, 106′ vorgesehen, die zwei getrennte Auskoppelleitungsabschnitte 111, 111′ aufweisen. Die sich gegenüberliegenden Ausgänge 140, 141 sind mit je einem Abschlußwiderstand 142, 143 geeigneter Größe abgeschlossen, die beiden anderen Anschlüsse 144, 145 sind unter Zwischenschaltung der Isolationsver stärker 116 und 117 sowie der Mischer 120, 121 mit je einem Meßausgang und einem Referenzausgang 150, 151 des Meßkopfes 10 elektrisch verbunden.

Mit 60 bzw. 160 werden die Treibereingänge der Meßköpfe 10 bzw. 110 bezeichnet.

Entsprechend den Bezeichnungen in Zeichnungsfig. 1 ist der Leistungsteiler des Meßkopfes 110 gemäß Fig. 2 mit 124 bezeichnet und die weiteren Isolationsverstärker mit bzw. 125, 126.

In Zeichnungsfig. 2 ist noch ein Zusatzdämpfungsglied 117 vorgesehen, welches zur Abdämpfung hoher Leistungen dient, die aus dem Ausgang des Verstärkers 8 resultieren und in den rechts dargestellten Zweig, in dem sich das Zusatzdämpfungsglied 170 befindet, eingeleitet werden.

Ein entsprechendes Zusatzdämpfungsglied könnte auch bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung vorgesehen werden.

Claims

1. Breitbandiges Meßsystem zur Netzwerkanalyse mit

- einem elektronisch durchstimmbaren HF Wobbel-Generator (1) mit mindestens einem Ausgang (2),
- einem Netzwerkanalysator (3), der
- - neben einem Referenzsignaleingang mindestens einen ersten, gegebenenfalls weitere Meßkanaleingänge aufweist und
- einer Schaltungsanordnung,
- - die mit koaxialen Verbindungselementen (Kabel, Stecker und dergleichen) zwischen den Ausgang des HF-Generators und die Eingänge des Netzwerkanalysators geschaltet ist sowie
- elektronische Bauelemente mit Richtwirkungs eigenschaften umfaßt,

gekennzeichnet durch einen Meßkopf (10, 110), der

- mindestens ein Richtkoppelglied (6, 106, 106′) aufweist, das
- - aus mindestens einem Hauptleitungsab schnitt (5, 105) besteht, an dessen einem Ende der Generator gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Leistungs dämpfungsgliedes (3) Zirkulators oder Isolators angeschlossen ist und an dessem anderen Ende ein Meßobjekt (8) anschließbar ist sowie
- - mindestens eine Neben- oder Auskoppel leitung (11, 111, 111′) mit je zwei Ausgängen (12, 13, 140, 141, 144, 145) aufweist, wobei der Meßausgang (12, 144) der Auskoppelleitung (11, 111) an den Mischer (20′, 110) des Meßkopfes gelegt ist und der Referenzausgang (13, 145) der Auskoppelleitung (11, 111′) an den weiteren Mischer (21, 121) angeschlossen ist.

2. Meßsystem zur Netzwerkanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Richtkoppelglieder (106,) innerhalb eines Meßkopfes (110) vorgesehen sind, wobei die sich gegenüberliegenden Ausgänge (140, 141) der Auskoppelleitungen (111, 111′) mit je einem Ab schlußwiderstand (142, 143) angepaßter Größe abge schlossen sind und die beiden anderen Anschlüsse (Meßausgang 144 und Referenzausgang 145) mit je einem Meßausgang und dem Referenzausgang (151) des Meßkopfes (110) elektrisch verbunden sind.

3. Meßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente des Meßkopfes (10, 110) in einem gemeinsamen Meßkopfgehäuse angeordnet sind.

4. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die beiden gegenläufig angeordneten Abschnitte (111, 111′) der Auskoppelleitungen zusammen mit den ihnen zugeordneten Bauteilen bezogen auf eine Mittel-Längsebene (30, 130) einer die Bauteile tragenden Platine symmetrisch angeordnet sind.

5. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (12, 13, 144, 145) mit den ersten Eingängen von zwei gesonderten Mischern (20, 21, 120, 121) verbunden sind, deren treibende Eingänge (22, 23) gegebenenfalls über weitere Isolationsverstärker (25, 26, 125, 126) mit den Ausgangsanschlüssen eines Leistungsteilers (24, 124) verbunden sind, dessen Eingang (60, 160) mit einer um eine Zwischenfrequenz versetzte Frequenz beauf schlagt wird.

6. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückwärtsisolation zwischen den Ausgangs enden der Auskoppelleitungen und den weiterver arbeitenden Schaltelementen (Mischer) Isolationsver stärker (16, 17, 116, 117) geschaltet sind.

7. Meßkopf für ein breitbandig messendes System zur Netzwerkanalyse dadurch gekennzeichnet, daß er innerhalb eines Meßkopfgehäuses zwei i. w. identisch aufgebaute, gegeneinander gerichtete Richtkoppelglieder (6, 106, 106′) aufweist, wobei das eine Richtkoppelglied (106′) ausgangsseitig mit einem zu messenden Objekt (8) und das andere Richt koppelglied (106) eingangsseitig mit dem HF-Ausgang eines durchstimmbaren HF-Wobbelgenerators (1) ver bunden ist und die Ausgänge der Auskoppelleitungen (11, 111, 111′) über zwischengeschaltete Isolations verstärker (16, 17, 116, 117) und Mischer (20, 21, 120, 121) unter zusätzlicher Beaufschlagung mit einer Zwischenfrequenz an einen Referenzeingang und einen Meßeingang eines Netzwerkanalysators an schließbar sind.

8. Meßkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauelemente des Meßkopfes (10, 110) symmetrisch bezogen auf eine Mittel-Längsachse (30, 130) des Meßkopfgehäuses symmetrisch in dem Meßkopf gehäuse fixiert sind.