Hallo,
ich habe hier eine Antenne für 868 MHz, die auf 50 Ohm angepasst werden
muss (und derzeit noch um einiges davon entfernt liegt). Dazu möchte ich
die Impedanz der Antenne bestimmen.
An der Antenne habe ich direkt keine Buchse, sondern es wird ein
Koaxkabel (50 Ohm) angelötet, an dessen Ende sich dann eine Buchse
befindet. Das Kabel transformiert die Impedanz natürlich wieder woanders
hin - ich möchte aber, um die Anpassschaltung entwerfen zu können, die
Impedanz direkt an der Antenne wissen.
Meine Idee dazu:
1. VNA (Vektor Network Analyzer) kalibrieren
2. Kabel daran anschließen, dass später an Antenne gelötet wird
3. Dieses Kabel am offenen Ende kurzschließen
4. Offsets (Länge + Amplitude) am VNA so einstellen, dass Real- und
Imaginärteil im Smith-Chart etwa 0 Ohm ergeben
5. Dann Kurzschluss am Kabelende entfernen und Kabel stattdessen an
Antenne anlöten
6. Impedanz messen, fertig
Wäre das Vorgehen so richtig?
Mich irritiert eine Sache: Wenn ich in Schritt 5 den Kurzschluss
entferne (also am Ende eine offene Leitung habe), messe ich einen
Blindwiderstand von ca. +200 Ohm. Nach meinem Verständnis sollte ich
mich doch eigentlich weiterhin auf der reellen Achse befinden? [idealer
Kurzschluss: Z=(0+j*0) Ohm, idealer Leerlauf: Z=(unendlich+j*0) Ohm].
Kann eventuell jemand meine Verwirrung auflösen?
Ein Leerlauf am Ende transformiert sich in alles mögliche, jedenfalls
auf dem Außenkreis des Smith-Diagramms, nicht entlang der reellen Achse.
Nach Lambda/2 wird er zum Beispiel zum Kurzschluß.
Kabel bewirken immer eine Wanderung auf einer Kreisbahn, bei 50 Ohm um
den Mittelpunkt, andere Kabelimpedanzen haben einen anderen Mittelpunkt
auf der reellen Achse.
> Ein Leerlauf am Ende transformiert sich in alles mögliche, jedenfalls auf dem
Außenkreis des Smith-Diagramms
nö, das ist halbwegs genau vorhersagbar
> Wäre das Vorgehen so richtig?
prinzipiell schon richtig angesetzt
HF-Werkler schrieb:> Stichwort OSL - Open Short Load Kablibration
Nennt sich ua. auch full one-port calibration. Damit wäre der
"Ereignishorizont" der Messung mittels Korrekturwerte ans Kabelende (da
wo die Antenne hingehört) verschoben. Deine Hauptarbeit besteht nun
darin möglichst gute Kalibriernormale herzustellen, welche ans Lötende
gehören. Warscheinlich ists besser hier ein gleich langes
konfektioniertes Kabel zu nehmen und irgendwo ein Calkit auszuleihen.
Sowas selbst herzustellen ist in Richtung 1 Gig zumindest keine
Trivialaufgabe bzw. Bastelei mehr.
> Kann eventuell jemand meine Verwirrung auflösen?
Das einfachste wäre nochmal das Smith-Chart zu studieren. Leerlauf und
Kurzschluss sind frequenzabhängige Reaktanzen und nicht einfach nur
null.
Danke für die Antworten!
Ich habe mich wohl etwas unverständlich oder Unvollständig ausgedrückt:
das mein 50 Ohm Kabel meine gemessenen Impedanzen um den Mittelpunkt
dreht, ist mir klar. Mein Verständnisproblem ist ein anderes.
Ich habe hier:
1) VNA mit 50 Ohm Messkabel, auf dessen Ende ich bereits per OSL
kalibriert habe. Messebene liegt also in der Buchse vom Messkabel.
2) Das spätere Antennenkabel (ebenfalls 50 Ohm). Am einen Ende des
Kabels habe ich die passende Buchse zum Anschluss an das Messkabel des
VNA, am anderen Ende ist das Kabel offen (Innenleiter steht zum Anlöten
an die Antenne 4-5 mm heraus)
Ich habe dann das offene Ende des Antennenkabels kurzgeschlossen -> ich
lande irgendwo auf dem äußeren Kreis des Smith-Charts. Den Kurzschluss
am Ende des Antennenkabels hatte ich erzeugt, in dem ich die Spitze des
Innenleiters mit der Spitze der Schirmung verbunden hatte.
Die Offsetkorrektur des VNA (elektrische Länge) habe ich nun so
eingestellt, dass ich für die gemessenen Frequenzen möglichst nahe am
Kurzschlusspunkt (links auf der reellen Achse, 0+j*0) lande.
Wenn ich jetzt - weiterhin mit dem gleichen eingestellten Offset - den
Kurzschluss entferne, erwarte ich, dass sich mein Messwert um Lambda /2
verschiebt, also in etwa beim Leerlaufpunkt liegt (rechts auf der
reellen Achse, ideal also unendlich+j*0).
Stattdessen lande ich aber mehr als 20° oberhalb, was (Lambda/18) einer
Länge von etwa 2 cm entsprechen würde. Natürlich ist mein Verfahren
nicht hochgenau, aber wo kommt dieser hohe Längenunterschied her? Sollte
er bei dieser Messmethode nicht bedeutend kleiner sein?
Robert schrieb:> Warscheinlich ists besser hier ein gleich langes> konfektioniertes Kabel zu nehmen und irgendwo ein Calkit auszuleihen.
Dabei stünde ich aber dann wieder vor dem gleichen Problem: Wie lang ist
mein Antennenkabel wirklich? Da kommen dann ja wieder die bestimmten ~2
cm Längenunterschied zwischen Messung per LL und KS ins Spiel.
2 cm klingt ziemlich viel, ich würde es sonst auf den nicht-idealen
Leerlauf schieben. Die Kalibriernormale für Leerlauf sind soweit ich
weiß etwas länger oder kürzer als die tatsächliche Abbruchstelle, um das
auszugleichen.
Christoph Kessler (db1uq) schrieb:> Nach Lambda/2 wird er zum Beispiel zum Kurzschluß.
... und wenn das Kabel Lamda/1 lang ist, sollte doch alles wieder im Lot
sein.
Christoph Kessler (db1uq) schrieb:> 2 cm klingt ziemlich viel, ich würde es sonst auf den nicht-idealen> Leerlauf schieben
Würde ich auch sagen. Am offenen Ende hat man immer ein paar Prozent
Strahlungsverluste und dazu Streukapazitäten gegen den Schirm oder
anderes in der Nähe. Du wirst sicherlich bemerkt haben dass deine Hand
am Kabelende wunderbar zur Abstimmung geeignet ist. Nicht umsonst sind
Kalibriernormale verschlossen - auch das Open. Die nichtidealen
Eigenschaften der Normale werden mittels Koeffizienten geradegerückt.
Diese muss dein VNA für das jeweilige Calkit natürlich kennen.
Was passiert denn, wenn du die Offsetkorrektur im Leerlauf machst? Kabel
in irgend eine nichtmetallische Halterung, nicht in der Hand und nicht
gegen leitenden Grund.
Und was ist, wenn du die 20° Unsicherheit erstmal so hinnimmst und
schaust wie weit du kommst? Die wirklichen Fehler kann man auch noch
ganz woanders machen.
