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Forum: HF, Funk und Felder HF-Powersensor Selbstbau


Autor: Ordner (Gast)
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Hi

angeregt durch den Post 
Beitrag "Re: HF Spannung am Dummyload: Diode?" frage ich mich, ob 
es wohl im Selbstbau möglich wäre, einen echten thermischen Powersensor 
zu bauen, ähnlich Hp8481A. Das tolle daran ist ja, dass die so gut wie 
frequenzunabhängig sind.
Wäre es wohl sogar möglich, die Elektronik so zu bauen, dass man den 
Powersensor an das Hp 436 Powermeter anschliessen könnte? hat sich da 
jemand schon mal mit dem Interface befasst?

Autor: Ralph B. (rberres)
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es gab Bauanleitungen in den UKW Berichten dazu. Sogar passend für die 
HP Wattmeter.

Ralph Berres

Autor: Ordner (Gast)
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weisst du zufällig welche Ausgabe?

Autor: Ralph B. (rberres)
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2-81,3-83,4-83,1-84,4-84,1-86,4-87

Habe aber nur bis Jahr 2000 nachgeschaut.

Ralph

Autor: Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)
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Hallo Ordner.

> HF-Powersensor Selbstbau

Das ist ein hehrer Wunsch, den ganz Viele haben.
Einen Hp8481A nachzuempfinden, wird wohl nicht nur deine Möglichkeiten
überschreiten.
Du solltest zumindest erstmal deine Ziele präzisieren.
Das Wichtigste: der Frequenzbereich.
Ich denke, die 18GHz des HP-Teils werden wohl nicht dein
Ziel sein..??
1-100 Mhz, 1-1000Mhz, oder noch ein bisschen mehr? Willst du
auch unter 1MHz messen?
Empfindlickeit:
Reichen dir 1mW mit einer Dynamik von ca. 30dB?
Vielleicht träumst du ja auch von 50-80dB Dynamik bei 1Mhz bis
10GHz..??
Ohne mehr Info wird das nichts. Beschreibe dein Ziel klar!

"Ich hätte gerne..." gibt es im realen Leben nirgends auf der Welt.
Vor allem nicht 'umsonst' und/oder kostenlos.


73
Wilhelm

Autor: Ralph B. (rberres)
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Man kann mit den heutigen verfügbaren Mittel schon einiges erreichen.

Aber einen thermischen Messkopf mit mehr als 30db Dynamikbereich ist 
schon sportlich. Wobei nicht mal der Frequenzbereich das Problem ist.

Ralph Berres

Autor: herbert (Gast)
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Ordner schrieb:
> Wäre es wohl sogar möglich, die Elektronik so zu bauen, dass man den
> Powersensor an das Hp 436 Powermeter anschliessen könnte? hat sich da
> jemand schon mal mit dem Interface befasst?

Du solltest nicht in Versuchung kommen Profi-Equipment nachempfinden zu 
wollen. Die haben ihren Preis und das hat Gründe. Entwicklingskosten und 
Spezialbauteile die man zumindst anno dazumal im Handel nicht bekam.
Heute werden einem die Leistungsmesser fast nachgeworfen ...aber leider 
ohne Sensor. Ist der kaputt ,kannst alles wegwerfen. R&S hatte damals 
Dioden benutzt die es nur noch vereinzelt gibt und dann zu horrenden 
Preisen. Danach müßte man wieder Kalibrieren.
Wenn du etwas bescheidener bist, und etwas geschickt beim bauen, dann 
lässt sich ein praxistauglicher Leistungsmesser der Barfuß bis 250mW 
misst und bis 1,3GHz geht durchaus als Thermischer Leistungmesser selber 
bauen. Genauigkeit kleiner 3%. Empfindlichkeit etwa 200µW oder 100mV. 
Mitlerweile habe ich den Messablauf verfeinert um die Messzeit kürzer zu 
gestalten. Es ist nicht einfach für den Wärmetauscher eine gute 
Anpassung an den Heizer hinzubekommen aber per Stripline sollte das 
besser und einfacher sein als es bei meinem erdsten Mustergerät der Fall 
ist. Das geht nur bis 500MHz und benutzt noch das alte Messprozere. 
Trotzdem misst es mit einer Genauigkeit von kleiner 3%. Also für 
Amateurzwecke schon ausreichend. Mich reizt allerdings die Luft nach 
oben die ich noch sehe. Kostet mich zwar ein Koaxrelai zusätzlich und 
Mehrarbeit mit der Stripline aber das ist mir egal.
Mach dir mal eigene Gedanken aber bitte weit weg von HP oder R&S

Autor: Ralph B. (rberres)
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herbert schrieb:
> R&S hatte damals
> Dioden benutzt die es nur noch vereinzelt gibt und dann zu horrenden
> Preisen. Danach müßte man wieder Kalibrieren.

Er redet von einen thermischen Leistungsmeser und nicht von einen 
Diodenmesskopf.

Bei Rohde&Schwarz gab es das Messprinzip mit Vergleichsmessung an einer 
NF wie es das URV bis URV4 angewendet hat. Sowas wurde in den UKW 
Berichten auch schon erfolgreich bis 2GHz nachgebaut.

Dann gab es den URV5 wo die Diodenkennlinie in einen Eprom gespeichert 
wurde.

Das ist schon schwerer nachzubauen.

Nachbaubar ist alles, ob sich der finanzielle Aufwand noch lohnt?

Ab und zu tauchen die URV zu relativ günstigen Preisen mit Messkopf im 
Markt auf.

Auch thermische Wattmeter habe ich schon für unter 300 Euro gesehen.

Dafür würde ich mir den Stress nicht mehr machen.

Ralph Berres

Autor: ham (Gast)
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> Reichen dir 1mW mit einer Dynamik von ca. 30dB?
> Vielleicht träumst du ja auch von 50-80dB Dynamik

80dBm? oh-oh!

Autor: herbert (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Er redet von einen thermischen Leistungsmeser und nicht von einen
> Diodenmesskopf.

Sorry, ich hatte einen arbeitsreichen Tag heute.
Trotzdem egal wie das Messprinzip auch gewählt wird man sollte nie 
versuchen den Weg der Profis zu gehen.
Irgendwann fingen die alle an wahre Messcomputer zu bauen deren 
angezeigter Messwert auf Grund zahlreicher Parameter nur noch 
"zugeordnet wurde.
Anders und mit vielen Tricks kann man thermisch gar nicht so schnell 
messen wie diese Geräte das tun. Der Amateur muß auch gar nicht so 
schnell sein.

Für QRPP Zwecke hatte ich letztes Jahr 20 CW Sender auf 50 mW an 50 Ohm 
einzustellen, was mit einem thermischen Leistungsmesser meiner Bauart 
schon nicht einfach und schon gar nicht schnell geht. Aber da habe ich 
nur einen einzigen genau eingestellt, dann die Spannung mit einem 0815 
Hf Tastkopf am DMM gemessen und dann habe ich den Rest von 19 
Kleinsender nach dieser Spannung eingestelt. Das ging dann  richtig 
flott. Zur Sicherheit habe zwei Exemplare nachgemessen und die passten.

Ralph B. schrieb:
> Dafür würde ich mir den Stress nicht mehr machen.

Sehe ich nicht als Stress sowas zu bauen. Du reparierst halt gerne Profi 
Equipments und ich meine das ist mitunter mit mehr Stress 
verbunden...;-)

Autor: Ordner (Gast)
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Gut wäre es, der Sensor würde von einigen 100kHz bis ca. 3GHz gehen. Das 
finde ich jetzt noch keinen furchtbaren Frequenzbereich.
OK mit Dioden würde ich mich auch zufrieden geben; wichtig ist dass ich 
den Sensor am 436 Powermeter anschliessen kann! das wär echt ultimativ.
Ich muss mal schauen, ob ich diese alten UKW Berichte auftreiben kann.

Beitrag #5247267 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Ralph B. (rberres)
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Ordner schrieb:
> wichtig ist dass ich
> den Sensor am 436 Powermeter anschliessen kann!

dann wird es eng werden. An dem gehen tatsächlich nur thermische 
Messköpfe.

Ich hatte dir Hefte rausgesucht, die sowohl das Diodenmessverfahren als 
auch thermische Messköpfe beschreibt.

Bei thermischen Messköpfen ist der Frequenzgang bei den heute 
verfügbaren bauelemente nicht so das Problem. Zwei 100 Ohm Bauart 42 
parallel geschaltet an einer sauber berechneten Mikrostripleitung geht 
sicherlich weit höher als 3GHz.

Die Herausforderung ist die erzeugte Wärme über einen möglichst großen 
Dynamikbereich zu erfassen, und dabei die Raumtemperatur zu 
berücksichtigen.

Aber da gab es in den UKW Berichten ich meine zwei Bauvorschläge aus den 
Anfängen der 80ger Jahren.

Einer hatte Miniaturglühlämpchen als Kaltleiter in einer 
Brückenschaltung benutzt, dessen Strom so eingestellt wurde das diese am 
HF Port eine Impedanz von 50 Ohm hatten. Das wurde als Ersatz für einen 
älteren HP Messkopf benutzt. Aus der HP432ger Serie meine ich. Eine 
pfiffige Idee finde ich.

Mittlerweile ist dieser ( etwas klobige ) Messkopf aber recht preiswert 
gebraucht öfters auf den Märkten aufgetaucht, weil er nur einen 
Dynamikbereich von ca 30db hatte, und relativ träge war.

Der andere Bauvorschlag hat es mit einen Melf-Widerstand gemacht, 
welches in einen Messingröhrchen eingebaut war. ( Mikrostrip war damals 
noch nicht so üblich ). Ich würde den Sensor heute anders aufbauen. 
siehe oben.


Aber die heutigen modernen thermischen Messköpfe nachzubauen ist 
aussichtslos, da der komplette Messkopf ( Abschlusswiderstand und 
Thermistoren ) auf einen winzigen Keramiksubstrat sitzt, um die 
thermische Masse klein zu halten. Man will ja schließlich damit 
Leistunen im Mikrowattbereich noch nachweisen.

Ralph Berres

Autor: Ordner (Gast)
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Hallo Ralph

warum sollen am 436A nur thermische Sensoren funktionieren? es gibt den 
8481D. Dieser ist mit einer Diode aufgebaut.
Ich habe noch einen 8484A, der ist m.E. auch mit Diode. Und funktioniert 
am 436A!

Autor: Ralph B. (rberres)
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Ordner schrieb:
> warum sollen am 436A nur thermische Sensoren funktionieren? es gibt den
> 8481D

Dann muss der 436 zusätzlich zu dem Messpfad für den thermischen 
Messkopf noch einen Messpfad für den Diodensensor haben. Der 432 hatte 
das jedenfalls nicht. Der konnte nur Messbrücken abgleichen und 
anzeigen.

Es bleibt dann allerdings abzuklären wie die Diodenkennlinie bei dem 
436A entzerrt wird. Oder sitzt bei den HP Messköpfen auch ein Eprom 
drin, welches vom 436 ausgelesen wird?
Dann hast du aber ganz schlechte Karten mit deinen Vorhaben.

Ist wohl ähnlich wie mit den URV5 und URV35

Der URV5 konnte keine thermischen Messköpfe auswerten sondern nur 
Diodenmessköpfe während die Nachfolgemodelle beides konnten.

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Ich habe auch den 8481 und 435.
Hier ist die Beschreibung des eigentlichen Messkopfes mit 
Dünnfilm-Thermocouple (Zwei Artikel Seiten 16 - 24)
http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1974-09.pdf

: Bearbeitet durch User
Autor: Tobias P. (hubertus)
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Ralph B. schrieb:
> Es bleibt dann allerdings abzuklären wie die Diodenkennlinie bei dem
> 436A entzerrt wird. Oder sitzt bei den HP Messköpfen auch ein Eprom
> drin, welches vom 436 ausgelesen wird?
> Dann hast du aber ganz schlechte Karten mit deinen Vorhaben.

Im Service Manual des 8481D findet man das Schema des Kopfs. Es ist ein 
diskret aufgebautes, analoges Entzerrungsnetzwerk drin, welches aus 
einem Thermistor, paar factory selected Widerständen und einer 
gewöhnlichen Diode besteht. Also kein EPROM, das Interface ist komplett 
analog (und wurde offenbar beim 437A und 438A nicht verändert, da der 
Stecker m.W. der selbe ist).

Zudem ist auf dem Gehäuse des Messkopfs eine Tabelle aufgedruckt, woraus 
man einen Korrekturwert in % in Abhängigkeit von der Frequenz entnehmen 
kann.

Was für Dioden verwendet werden für die Gleichrichtung, und wie die 
Anpassung realisiert wurde, sieht man im Service Manual aber nicht, da 
die Dioden im 'Bulkhead', also offenbar direkt im Stecker, verbaut sind.

Ich würde HSMS-286 oder ähnliche nehmen.

Autor: ba2zo4 (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Nachbaubar ist alles, ob sich der finanzielle Aufwand noch lohnt?

CQ-DL DJ4GC irgendwann in den späten 80, 0.1mW bis 100m,Frequenzbereich 
bis 10GHz, alles unter 1mW war ziemlich unruhig. War damals unschlagbar 
günstig, im Surplaus-Bereich war alles unbezahlbar.

> Ab und zu tauchen die URV zu relativ günstigen Preisen mit Messkopf im
> Markt auf.

Ganz ehrlich, wenn man einen AD8313 für um die 20 Euro aufgebaut 
bekommt, rechnet sich das nicht, Display + CPU gibt es für den gleichen 
Preis, fehlt halt nur das Gehäuse. (*)

> Auch thermische Wattmeter habe ich schon für unter 300 Euro gesehen.
Ist halt die Frage, was man will. Ein HP832A mit Kopf -10GHz ist in dem 
Ppeis drin, aber für ein 1/3 kann man das selber bauen und kann dann 
damit auch noch wobbeln, weil keine Einlaufzeiten.
Die Köpfe bis 26.5GHz und darüber sind immer noch teuer und eigentlich 
alternativlos.

Von der Genauigkeit sind die LOG-AMP von AD unschlagbar.
Ich habe ein HP436A mit  8484A und 8485A gegen einen AD8310 verglichen, 
mit dem AD8310 sehe ich in der Kurve alle 10dB einen kleine Peak. 
Jedesmal wenn im dem HP Meßsender der Stufenabschwächer hörbar 
schaltet;-).

Der Test mit dem AD8313  steht noch aus, der 8484A hat keine 40dB 
Dynamik und von den Einlaufzeiten jenseits der -60dBm sind unbrauchbar, 
bzw. muß man massiv isololieren, sonst trifftet der Meßwert nur durch 
die Gegend.
Und eine Aussage über die Genauigkeit kleiner -20dBm fehlen auch.

Autor: Ralph B. (rberres)
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Ich habe auch schon viel mit den Analog-Device log-Gleichrichter 
experimentiert. Deine Ergebnisse kann ich absolut nicht bestätigen.

Sowohl die Pegelgenauigkeit als auch der Frequenzgang hatten bestenfalls 
eine Toleranz von 2db.

Firmen wie Rohde&chwarz und Keysight hätten dieses Messprinziep längst 
in ihren Messköpfen verwirklicht, wenn mit so einfachen Mitteln solch 
hervorragende Ergebnisse erzielbar sind.

Diodenmessköpfe haben zudem die Eigenschaft, das sie oberhalb 100mV den 
reinen Spitzenwert gleichrichten unterhalb 20mV eher den Effektivwert.

Solange man Signale gleichrichtet dessen Oberwellenabstand deutlich über 
40db beträgt mag das noch egal sein. Aber bei größeren Klirrfaktor wird 
es schnell zum Ratespiel.

Thermische Messköpfe sind immer noch die Königsklasse. Einfach deswegen 
weil sie 1. immer den Effektivwert anzeigen( sogar mit hohen Crestfaktor 
) 2.prinzipiell genauer sind, 3. man Sie mit Gleichspannung kalibrieren 
kann, 4. weil das HF Führende Element ausschließlich ein 50 Ohm 
Widerstand sein kann.

Zum Wobbeln waren sie auch nie gedacht. Da sind Diodenmessköpfe besser 
geeignet.

Ralph Berres

Autor: bazo (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Ich habe auch schon viel mit den Analog-Device log-Gleichrichter
> experimentiert. Deine Ergebnisse kann ich absolut nicht bestätigen.
>
> Sowohl die Pegelgenauigkeit als auch der Frequenzgang hatten bestenfalls
> eine Toleranz von 2db.

Sorry, aber der AD8307 ist mit +- 0.3dB für den Pegel im Datenblatt 
angegeben und die hält er ein. Selbst ein DVB-T-Stick kann man als 
Meßgerät einsetzen, siehe CANFI (http://www.canfi.eu/).

>
> Firmen wie Rohde&chwarz und Keysight hätten dieses Messprinziep längst
> in ihren Messköpfen verwirklicht, wenn mit so einfachen Mitteln solch
> hervorragende Ergebnisse erzielbar sind.
>
Na denn, 8484A Replacement ist 8481D Diode Power Sensor, hm ob Keysight 
da doch etwas mehr Erfahrung hat.

> Diodenmessköpfe haben zudem die Eigenschaft, das sie oberhalb 100mV den
> reinen Spitzenwert gleichrichten unterhalb 20mV eher den Effektivwert.

Wenn interresiert das noch? Das kann man alles in Software erschlagen.

> Solange man Signale gleichrichtet dessen Oberwellenabstand deutlich über
> 40db beträgt mag das noch egal sein. Aber bei größeren Klirrfaktor wird
> es schnell zum Ratespiel.

Sowas mißt man mit dem SA, weil das sonst immer Blindflug ist.


> Thermische Messköpfe sind immer noch die Königsklasse. Einfach deswegen
> weil sie 1. immer den Effektivwert anzeigen( sogar mit hohen Crestfaktor
> ) 2.prinzipiell genauer sind, 3. man Sie mit Gleichspannung kalibrieren
> kann, 4. weil das HF Führende Element ausschließlich ein 50 Ohm
> Widerstand sein kann.

2.) Blödsinn, weil thermische trifft bei Diodenköpfen nun mal nichr 
derartig Ausmasse annimmt wie bei einem Bolometer.
3.) dito, das ist bei den Köpfen << 1uW ein ziemlicher Gruscht

An die Meßreihen zu dem Thema.

Autor: Ralph B. (rberres)
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Na dann schaue dir doch mal die Frequenzgänge bei den verschiedenen 
Pegeln an. Dann reden wir noch mal darüber.

bazo schrieb:
> Wenn interresiert das noch? Das kann man alles in Software erschlagen.

Die Fehlmessungen bedingt durch Oberwellen kann man eben nicht durch 
Software erschlagen.

bazo schrieb:
> 3.) dito, das ist bei den Köpfen << 1uW ein ziemlicher Gruscht

Thermische Messköpfe sind auch nicht für Leistungen unter 1uW gedacht, 
sondern für Leistungen im Miliwattbereich, und da sind sie eindeutig 
genauer.

bazo schrieb:
> Sorry, aber der AD8307 ist mit +- 0.3dB für den Pegel im Datenblatt
> angegeben und die hält er ein.

wo denn bis 100MHz? selbst da noch nicht mal. wie gesagt schaue dir die 
Frequenzgänge mal bei verschiedene Pegeln an und lege sie übereinander.

Mal abgesehen das der AD8307 und Konsorten nie als Messgleichrichter 
konstruiert wurden sondern als Gleichrichter für z.B. Pegelregelung in 
Sender zu realisieren. Der Eingangswiderstand ist auch alles andere als 
50 Ohm, und vor allem nicht reell. Eine unbedingte Vorraussetzung wenn 
man genaue Pegel Frequenzunabhängig messen will. Ansonsten misst du 
nämlich sonst allein dadurch Fahrkarten.

Übrigens womit soll man deine Anhänge lesen?

Ralph Berres

Autor: bazo (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Na dann schaue dir doch mal die Frequenzgänge bei den verschiedenen
> Pegeln an. Dann reden wir noch mal darüber.
>
> bazo schrieb:
>> Wenn interresiert das noch? Das kann man alles in Software erschlagen.
>
> Die Fehlmessungen bedingt durch Oberwellen kann man eben nicht durch
> Software erschlagen.

Falsches Messmittel und warum braucht man die Summenleistung eines 
derartig komplexen Signals? Und welche Norm erlaubt den so was als 
Sendesignal?

> bazo schrieb:
>> 3.) dito, das ist bei den Köpfen << 1uW ein ziemlicher Gruscht
>
> Thermische Messköpfe sind auch nicht für Leistungen unter 1uW gedacht,
> sondern für Leistungen im Miliwattbereich, und da sind sie eindeutig
> genauer.

Nur das jeder Hersteller Köpfe hat, die deutlich unter einem  1mW messen 
sollen. Nur dass das halt nicht zuverlässig funktioniert.

Und in der HF-Technik gibt es genug Signale, die deutlich unter 1mW sind 
und ausgewertet werden müssen.

> bazo schrieb:
>> Sorry, aber der AD8307 ist mit +- 0.3dB für den Pegel im Datenblatt
>> angegeben und die hält er ein.
>
> wo denn bis 100MHz? selbst da noch nicht mal. wie gesagt schaue dir die
> Frequenzgänge mal bei verschiedene Pegeln an und lege sie übereinander.

Dann habe ich ja mit den div AD83xx IC immer einen Glücksgriff getan. 
Wundersammerweise sind die von den Pegeln halt deutlich besser als im 
Datenblatt angegeben.

> Mal abgesehen das der AD8307 und Konsorten nie als Messgleichrichter
> konstruiert wurden sondern als Gleichrichter für z.B. Pegelregelung in
> Sender zu realisieren. Der Eingangswiderstand ist auch alles andere als
> 50 Ohm, und vor allem nicht reell. Eine unbedingte Vorraussetzung wenn
> man genaue Pegel Frequenzunabhängig messen will. Ansonsten misst du
> nämlich sonst allein dadurch Fahrkarten.

Dann häng halt ein 10dB-Dämpfungsglied rein, damit hast du immer noch 
mehr Dynamik  als beim Bolometer.

> Übrigens womit soll man deine Anhänge lesen?

Mit jedem ASCII Editor

> Ralph Berres

Autor: Ralph B. (rberres)
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bazo schrieb:
>> Mal abgesehen das der AD8307 und Konsorten nie als Messgleichrichter
>> konstruiert wurden sondern als Gleichrichter für z.B. Pegelregelung in
>> Sender zu realisieren. Der Eingangswiderstand ist auch alles andere als
>> 50 Ohm, und vor allem nicht reell. Eine unbedingte Vorraussetzung wenn
>> man genaue Pegel Frequenzunabhängig messen will. Ansonsten misst du
>> nämlich sonst allein dadurch Fahrkarten.
>
> Dann häng halt ein 10dB-Dämpfungsglied rein, damit hast du immer noch
> mehr Dynamik  als beim Bolometer.

Du hast absolut nichts verstanden.

Bleib du bei deiner AD83XX Lösung. Ich bevorzuge lieber Messmittel die 
validiert und allgemein anerkannt sind.

Ich klinke mich aus dieser Diskusion aus.

Ralph Berres

Autor: bazo (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Du hast absolut nichts verstanden.


> Bleib du bei deiner AD83XX Lösung. Ich bevorzuge lieber Messmittel die
> validiert und allgemein anerkannt sind.

YMMD, ein > 40 Jahre altes Messgerät auf einem Flohmarkt gekauft ist 
sicherlich das Meßmittel der Wahl. Die Elektronik dazu kann man 
eigentlich in die Mülltonne werfen, weil die Elko nicht mehr taugen, und 
für die Halbleiter gibt es auch keinen Ersatz mehr oder man kauft halt 
n*Bolometer und macht daraus dann n-m funktionierende Bolometer, aber 
dann reist man wieder die 300Euro Latte massiv.

HP432  1970+- sind dann an die 50 Jahre, aktuellere Geräte von 
HP/Marconi/Anritsu liegen deutlich über den 300 Euro Flohamrktpreis 
(immer mit Kopf und Kabel), GBIB Schnittstelle ist eigenlich ein Muß.

Die Messreihe für den  8484A braucht knapp 8h, weil  zum einen die 
Einlaufzeiten im unteren Bereich ewig sind (*) und unter 100 Messungen 
führt zu einer entsprechenden hohen Standardabweichung.

> Ich klinke mich aus dieser Diskusion aus.

Besser ist, das weil du bis jetzt keinen Anwendungsfall genannt hast, wo 
die Summenleistung wirklich bestimmt werden muss und die Neben- und 
Oberwellen kleiner als -40 dBc sind.

Bolometer sind langsam, thermisch empfindlich, für kleine Leistungen 
nicht zu gebrauchen. Jenseits der 10GHz sieht die Welt anders aus, aber 
da legt man allein für den Kopf i. d. R.300 mehrere 100 Euro auf den 
Tisch.

Autor: Ralph B. (rberres)
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Noch mal

Thermische Messköpfe sind auf Grund ihrer thermischen Trägheit nicht zum 
wobbeln gedacht. Dafür wurden sie nie gebaut. Dafür sind Diodenmessköpfe 
oder von mir aus deine ADXX Köpfe eventuell auch besser geeignet. Die 
Messgenauigkeit von ca 1db bezogen auf einen Hub von mehreren Dekaten 
ist hierfür in der Regel ausreichend.

Weiterhin

wenn man wie du es gerne hättest eine Leistung auf 0,3db genau 
frequenzunabhängig messen willst , ist es zwingend notwendig das die 
Anpassung zwischen Quelle und Messkopf nahezu ideal ist. 
Rückflussdämpfung sollte besser als 30db sein. 20db wird es schon 
kritisch. 10db ist absolut unakzeptabel. Und viel besser als 10db sind 
die ADXX nicht.

Es nützt hier garnicht einen 10db Dämpfungsglied davor zu schalten. Dann 
sieht die Quelle zwar die nötige Rückflussdämpfung, aber hinter dem 
Dämpfungsglied entsteht die Pegelschwankungen auf Grund von 
Fehlanpassungen weiterhin.
Und hier sind die Thermischen Messköpfe eindeutig im Vorteil, da an dem 
Abschlusswiderstand nichts mehr dranhängt was die Rückflussdämpfung 
zwangsläufig verschlechtert.

Auserdem ist es ein echter Effektivewertwandler mit traumhaft hohen 
Crestfaktor. Messe mal die Leistung eines Zweitonsignals mit einen ADXX 
Messkopf und mal mit dem thermischen Messkopf, wobei das noch nicht mal 
die kritischte Anwendung ist.

Hinzu kommt das auf Grund der Effektivwertmessung die Genauigkeit 
prinzipbedingt besser ist als bei einer Spitzenspannungsmessung.

Spektrumanalyzer messen übrigens auch nur mit einer Genauigkeit von 
vielleicht 2db wenn man nicht ein modernes aktuelles Gerät der 
Premiumklasse hat. Die meisten Spektrumanalyzer in Privathand dürften 
auch so 30 Jahre alt sein.

So wie ich dich verstanden habe misst du in erster Linie Pegel im 
Mikrovoltbereich. Da mögen die ADXX Köpfe auf Grund der hohen 
Empfindlichkeit tatsächlich besser sein.

Aber bei mir bewegen sich die Messgrößen eher ab 10mV bis in den 100mW 
Bereich. Und da bin ich mit einen thermischen Messkopf klar im Vorteil.
Es sei denn ich wobbel. Da bevorzuge ich Diodenmessköpfe, welche auch 
bis 1mV runter gehen.

Ralph Berres

Autor: bazo (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Weiterhin
>
> wenn man wie du es gerne hättest eine Leistung auf 0,3db genau
> frequenzunabhängig messen willst , ist es zwingend notwendig das die
> Anpassung zwischen Quelle und Messkopf nahezu ideal ist.
> Rückflussdämpfung sollte besser als 30db sein. 20db wird es schon
> kritisch. 10db ist absolut unakzeptabel. Und viel besser als 10db sind
> die ADXX nicht.

Habe ich nie behauptet, die Aussage +- 0.3dB bezog sich immer nur auf 
den Pegel für den den AD8307, nie auf auf eine Abhängigkeit von der 
Frequenz.

> Und hier sind die Thermischen Messköpfe eindeutig im Vorteil, da an dem
> Abschlusswiderstand nichts mehr dranhängt was die Rückflussdämpfung
> zwangsläufig verschlechtert.

Je nach Meßkopf und Frequenz ist das SWR 1:1.5-1:1.1, das sind dann auch 
alles zwischen ~15-25dB RL.

Und die +-2dB von einem Spektrumanalyser kann ich auch nicht 
nachvollziehen, obwohl der eine seine 30 Jahre auf dem Buckel hat.Das 
ist < 1 dB.

Autor: Ralph B. (rberres)
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bazo schrieb:
> Habe ich nie behauptet, die Aussage +- 0.3dB bezog sich immer nur auf
> den Pegel für den den AD8307, nie auf auf eine Abhängigkeit von der
> Frequenz.

Diese Aussage must du mir aber denn doch genauer erklären.

Bei einen gemessenen Pegel muss man immer die Frequenz mit angeben, 
sonst ist die Messung wertlos.

Klar bei irgendeiner Frequenz wird der Pegelfehler auch mal die 0db 
durchlaufen. Entweder muss ich angeben bei welcher Frequenz der Pegel 
auf o,3db genau gemessen werden, oder ich gebe über die gesamte 
interessierende Frequenzbandbreite die maximalen Pegelabweichungen an, 
wie beim Wobbeln notwendig.

bazo schrieb:
> e nach Meßkopf und Frequenz ist das SWR 1:1.5-1:1.1, das sind dann auch
> alles zwischen ~15-25dB RL.

Du scheinst tolle Messtechnik zu besitzen. Ich habe schlechtere 
Messwerte erzielt. Selbst mit Original Applikationstestplatinen von 
Analog Device.
Da hatte ich 20db Rückflussdämpfung nur nahe der unteren Frequenzgrenze 
erreicht. Schon bei 100MHz war es deutlich schlchter.

Ich habe den Verdacht, das dein SWR Messgerät viel zu schön anzeigt.
Womit misst du denn die Anpassung?

Ich benutze für die SWR Messung ein Rohde&Schwarz SRC. Das ist eine 
Messbrücke, und hat eine Richtschärfe von gute 40db.


bazo schrieb:
> Und die +-2dB von einem Spektrumanalyser kann ich auch nicht
> nachvollziehen, obwohl der eine seine 30 Jahre auf dem Buckel hat.Das
> ist < 1 dB.

Gratulation. Du scheinst tolle Spektrumanalyzer zu haben.

Oder machst du die Angabe bei einer Frequenz wo es zufällig passt?

Mein Tek492 ist im Frequenzgang nicht so glatt. Mein Taketa Riken 4311 
auch nicht. Und mein TEK3026 ist auch nicht viel besser. Trotz der 
Tatsache das er mal werkseitig kalibriert wurde, erreicht er vielleicht 
1db aber nicht besser.  Der HP8555a den ich nicht mehr besitze war sogar 
noch schlechter.
Einfach deswegen weil die Rückflussdämpfung eben keine 20db beträgt 
sondern oft nur 10db. ( Auch hier nützt es nichts den Abschwächer des 
SAs einzuschalten, die Anpassung an den Mischer bleibt hinter dem 
Abschwächer so schlecht ).



Spektrumanalzer benutze ich wie der Name schon verrät zur Analyse von 
Spektren. Aber nicht zur genauen Pegelmessung.

Übrigens in die Falle mit den Oberwellen bin ich geraten, wie ich den 
Frequenzgang meines SML03 gewobbelt habe ( etwa 20 Jahre alt ).

Mit einem Diodenmesskopf bei 1V gemessen waren die Abweichungen von der 
Ideallinie fast 3db bei 1400-1800MHZ.
Habe ich einen thermischen Messkopf genommen waren es nur noch 0,4db.
Habe ich den Pegel am Ausgang reduziert mit einen Dämpfungsglied , bis 
der Diodengleichrichter mit seiner Kennlinie im quadratischen Berich lag 
war der Fehler ebenfalls bei ca 0,4db.

Oberwellenabstand des Generators wr bis 1400MHz etwa 30db, ( Ein 
gängiger Wert ) und darüber wurde es besser weil der Ausgangstiefpass 
des Generators greift.

Ich habe das dann näher untersucht und bin zu dem Ergebnis gekommen das 
die 3db Fehler durch die Oberwellen des Signalgenerators verursacht 
wurden.
Den Fehler konnte ich nämlich auch bei 1V verringern in dem ich 
entsprechend Tiefpässe vor den Messkopf geschaltet habe. Die Dämpfung 
des Tiefpasses hatte ich vorher ausgemessen und berücksichtigt. Dann 
waren die Fehler ebenfalls um die 0,4db.

Wie gesagt Oberwellenabstand des SML03 besser 30db. Diese Falle gibt es 
auch bei Wobbler. Die sind auch nicht viel besser.

Die Kalibrieranleitung für die externe Pegelkalibrierung des SML03 
schreibt übrigens zwingend einen thermischen Messkopf vor (NRV51 in 
Verbindung mit dem NRVD als Messgerät ). Da gibt es auch ein 
eigenständiges Programm von Rohde&Schwarz.

Ralph Berres

Autor: Dieter J. (dieter_j)
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Hallo Ralph,

grüß Dich.

Deine Erklärung für die -3dB in den Oberwellen zu suchen, ist zumindest 
nicht rechnerisch nachzuvollziehen. Am Beispiel 0dBm:

Pgesamt = sqrt(P0**2 + P1**2)
P0 = 0dBm = 1mW
P1 = -30dBm = 0.001mW
PG = 1.0000005mW = -0.00000217dBm

So ohne Weiteres bietet das also keine Erklärung.

Bei den beiden Powermetern, die ich habe, wird die Diodenkennlinie 
berücksichtigt. Das eine, ein Gigatronics 8541c kalibriert in 1dB 
Schritten über den gesamten Messbereich. Beim 2. ein Marconi 6960 weiß 
ich es nicht genau, aber beide Meßgeräte stimmen im Bereich bis 4GHz bis 
auf maximal 0.1dB überein.

Vielleicht solltest Du mit einem VNA(S11, SWR) Deine Meßanordnung 
prüfen. Ich habe das mal hier gemacht. In Bild 1 (Gigatronics) und 
2(Marconi) siehst Du den SWR der beiden Powermeter Das ist insbesondere 
beim Gigatronics sehr gut.

Das Problem sind die Generatoren, gemessen natürlich unter Power aber 
RF-Power off. Bild 3 zeigt die direkte Messung und Bild 4. die Messung 
über einen hochwertigen 6dB Abschwächer. Wie man sieht hat der 
Abschwächer eine enorme Wirkung auf den SWR des Generators und nähert 
sich dadurch einem idealen 50 Ohm Ausgang zumindest schon an.

Gruß Dieter

Autor: Ralph B. (rberres)
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Hallo Dieter

Dieter J. schrieb:
> Pgesamt = sqrt(P0**2 + P1**2)

Bei Leistungen darfst du nicht geometrisch addieren sondern must 
arythmetisch addieren.

Geometrisch must du die Spannungen addieren.

Ich muss die Messkurven ( falls ich die noch auf dem Rechner oben im 
Büro habe ) mal suchen. Da spielte der Unterschied zwischen 
Spitzenwerterfassung und Mittelwerterfassung die ausschlaggebende Rolle.

Klar wird die Diodenkennlinie im oberen Bereich korrigiert, so das die 
Übertragungskennlinie für die Leistung liniear wird. Das ändert aber 
nichts an der Tatsache das Diodenmessköpfe oberhalb von ca 200mV immer 
den Spitzenwert erfassen und erst unterhalb von 20mV sicher im 
quadratischen Kennlinienbereich sind in welche der Mittelwert erfasst 
wird.

Das ist halt der Vorteil des thermischen Messkopfes welches vom Prinzip 
immer den Mittelwert erfasst. Auch bei 1Veff.

Rohde&Schwarz hat zu diesen Thema auch irgendwann mal ein Papier 
veröffentlicht. Die Fehlmessung durch die Fehlanpassungen kommen dann 
noch hinzu.

Es ist schon ein Unterschied ob wenn sich im ungünstigsten Fall 1V noch 
31mV hinzuaddiert weil die beiden Halbwellen von Grund und 1.Oberwelle 
zufällig in Phase sind und der Spitzenwertdetektor das festhält ( Es 
sind dann insgesamt 21,28mW statt 20mW oder 0,3db oder beim thermischen 
Tastkopf 20mW + 20uW also 0,004db ändert. Bei 20db Oberwellenabstand 
wird die Sache noch deutlicher.

Im übrigen ist die Rückflussdämpfung bei Diodenmessköpfe selten besser 
als 20db über den kompletten Frequenzbereich Bei Thermischen Messköpfen 
aber schon.

Die Ausgangsimpedanz der Generatoren welche selten auch besser als 20db 
Rückflussdämpfung haben kommt als Fehler noch hinzu. Aber hier kann man 
tatsächlich was verbessern, wenn man die Ausgangsspannung reduziert. Die 
ALC im Signalgenerator wird zumindestens bei den höheren Frequenzen in 
der Regel von einen Richtkoppler bedient, welche am ALC Port die 
Rücklaufende Wellen fernhält. In Verbindung mit der externen 
Kalibrierung werden die durch Reflektionen am Ausgang hervorgerufenen 
Pegelschwankung mit berücksichtigt.

Falls du mich versuchst zu erreichen. Mein Telefon ist seit dem 14 
Dezember tot. Vodafone ist nicht in der Lage den Fehler vor nächstes 
Jahr zu beheben.

Ralph

Autor: HST (Gast)
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Hallo Ralph,

nur eine kleine Korrektur:
Ein thermischer Detektor misst nicht den Mittel- sondern den echten 
Effektivwert (True RMS). Daher spielt der sog. "Crest factor" eines 
Signals keine Rolle, der aber beim Mittelwert-Detektor Messfehler 
erzeugen kann.

MfG,  Horst

Autor: Ralph B. (rberres)
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HST schrieb:
> Ein thermischer Detektor misst nicht den Mittel- sondern den echten
> Effektivwert (True RMS)

Hallo Horst

Danke für den Hinweis

Ich meinte natürlich die ganze Zeit den Effektivwert. Der wird nämlich 
auch gemesen, wenn der Diodenkopf bei kleiner Aussteuerung unter 20mV 
betrieben wird, weil er sich dann im nahezu quadratischen Kennlinienteil 
befindet.

Allerdings ist hier der Crestfaktor viel niedriger, weil er mit 
Spitzenimpulse direkt in den linearen Bereich kommt, was die 
Interpretation der Messergebnisse nicht gerade einfacher macht.

Ralph Berres

Autor: Ralph B. (rberres)
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Ich habe jtzt mal ein paar Messungen mit einen amplitudenmodulierten 
Signal gemacht.

Jeder weis das bei 100% Modulationsgrad die effektive Gesamtleistung um 
den Faktor 1,5 ansteigen muss. ( Träger 100% + die beiden Seitenbänder 
jeweils 25% =insgesamt 150% ).
Die Spitzenleistung ( PEP ) steigt dann aber auf das vierfache ( 
doppelte Trägeramplitude in den positiven Modulationshalbwellen ).

Ich habe mit einen SML03 bei 100MHz Trägerfrequenz dann mal auf einen

URV5 Z2 Messkopf ( Diodenmesskopf mit 50 Ohm Abschluß R&S ) folgende 
Pegel draufgegeben.

Träger ( unmoduliert ) 500mVeff

Gemessene Leistung unmoduliert 5mW
         Modulation 100Hz 100% 8,6mW
         Modulation 1KHz 100%  16,75mW

Mit Modulation sollten es 7,5mW sein.

Man sieht hier das der Messkopf bei Mehrtonsignale falsch anzeigt weil 
er im linearen Berich ist, und den Spitzenwert detektiert, aber in 
Effektivwert umrechnet.

Das ganze jetzt mit Träger unmoduliert 5mVeff

Gemessene Leistung unmoduliert 0,5uW
         Modulation 100Hz 100% 0,75uW
         Modulation 1KHz  100% 0,75uW

Hier befindet sich die Diode im quatratischen Bereich und zeigt den 
echten Effektivwert an.

Das selbe würde ein thermischer Leistungsmesser auch anzeigen, sowohl 
bei 5mV als auch bei 500mV weil er immer den Effektivwert detektiert.

Solange das anliegende Signal unmoduliert ist und der Oberwellenanteil 
klein genug ist ist es noch egal, ob man einen thermischen 
Leistungsmesser oder einen Diodenmesskopf verwendet. Sobald aber schon 
kleine zusätzliche Signale mit im Spiel sind wird die Messung schnell zu 
einen Ratespiel.

Der Fehler bei modulierten Signale entsteht durch die Entzerrung der 
Diodenkennlinie im oberen Bereich. Bei dem URV5 NRVDusw ist es so gelöst 
das der quatratische Bereich als linear angenommen wird und 
Korrekturwerte im Eprom ab ca 20mV abgespeichert werden. ( Also der 
obere Bereich wird quadratisch gewichtet ).

Ralph Berres

Autor: bazo (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Diese Aussage must du mir aber denn doch genauer erklären.

Lineare Regression ist dir ein Begriff.

> Bei einen gemessenen Pegel muss man immer die Frequenz mit angeben,
> sonst ist die Messung wertlos.
>
> Klar bei ir.gendeiner Frequenz wird der Pegelfehler auch mal die 0db
> durchlaufen. Entweder muss ich angeben bei welcher Frequenz der Pegel
> auf o,3db genau gemessen werden, oder ich gebe über die gesamte
> interessierende Frequenzbandbreite die maximalen Pegelabweichungen an,
> wie beim Wobbeln notwendig.

Wer lesen will, ist klar im Vorteil.

> bazo schrieb:
>> e nach Meßkopf und Frequenz ist das SWR 1:1.5-1:1.1, das sind dann auch
>> alles zwischen ~15-25dB RL.
>
> Du scheinst tolle Messtechnik zu besitzen. Ich habe schlechtere
> Messwerte erzielt. Selbst mit Original Applikationstestplatinen von
> Analog Device.
> Da hatte ich 20db Rückflussdämpfung nur nahe der unteren Frequenzgrenze
> erreicht. Schon bei 100MHz war es deutlich schlchter.

100MHz RL ~ 24db, 440MHz ~17dB, das entsprechende "SWR-Messsgerät" 
liefert mit einem 50 Ohm Widerstand 20dB weniger, von daher glaube ich 
dem einfach mal so, auch wenn das kein R&S drauf steht.

> Ich habe den Verdacht, das dein SWR Messgerät viel zu schön anzeigt.
> Womit misst du denn die Anpassung?

Für dich durch handauflegen, sonst bricht ja deine Welt zusammen, das du 
die alleinige und allumfassende Wahrheit über Meßtechnik kennst.

> Ich benutze für die SWR Messung ein Rohde&Schwarz SRC. Das ist eine
> Messbrücke, und hat eine Richtschärfe von gute 40db

Das schaffen andere Hersteller locker für den Frequenzbereich unter 
500MHz.

> bazo schrieb:
>> Und die +-2dB von einem Spektrumanalyser kann ich auch nicht
>> nachvollziehen, obwohl der eine seine 30 Jahre auf dem Buckel hat.Das
>> ist < 1 dB.
>
> Gratulation. Du scheinst tolle Spektrumanalyzer zu haben.
>
> Oder machst du die Angabe bei einer Frequenz wo es zufällig passt?

Nein, allerdings beziehe ich die Fehlerangabe auf eine definierte 
Bezugebene und die ist dann wirklich 50Ohm und nicht zwei mal irgendwas, 
weil das wird nicht.

> Mein Tek492 ist im Frequenzgang nicht so glatt. Mein Taketa Riken 4311
> auch nicht. Und mein TEK3026 ist auch nicht viel besser. Trotz der
> Tatsache das er mal werkseitig kalibriert wurde, erreicht er vielleicht
> 1db aber nicht besser.  Der HP8555a den ich nicht mehr besitze war sogar
> noch schlechter.

Bezogen auf was? Auf Ausmessen mit einem Meßsender, der dann eine 
beliebige Impedanz (*) hat oder wirklich bei 50 Ohm-Quelle?

*Irgendwas zwischen 10dB und 20dB RL

Gewöhn dir mal ab, den Fehler von Meßgerätes und den Fehler einer 
Messung zu vermengen. Und Werte ohne Fehlerangabe sind sowieso mit 
Vorsicht zu geniesen.

> Einfach deswegen weil die Rückflussdämpfung eben keine 20db beträgt
> sondern oft nur 10db. ( Auch hier nützt es nichts den Abschwächer des
> SAs einzuschalten, die Anpassung an den Mischer bleibt hinter dem
> Abschwächer so schlecht ).

Missmatch bei reiner 50Ohm Quelle?

> Spektrumanalzer benutze ich wie der Name schon verrät zur Analyse von
> Spektren. Aber nicht zur genauen Pegelmessung.

Aber das setzt vorraus, das man genau eine Spektrallinie hat, alles 
andere ist Blindflug.

> Übrigens in die Falle mit den Oberwellen bin ich geraten, wie ich den
> Frequenzgang meines SML03 gewobbelt habe ( etwa 20 Jahre alt ).
>
> Mit einem Diodenmesskopf bei 1V gemessen waren die Abweichungen von der
> Ideallinie fast 3db bei 1400-1800MHZ.
> Habe ich einen thermischen Messkopf genommen waren es nur noch 0,4db.
> Habe ich den Pegel am Ausgang reduziert mit einen Dämpfungsglied , bis
> der Diodengleichrichter mit seiner Kennlinie im quadratischen Berich lag
> war der Fehler ebenfalls bei ca 0,4db.
>
> Oberwellenabstand des Generators wr bis 1400MHz etwa 30db, ( Ein
> gängiger Wert ) und darüber wurde es besser weil der Ausgangstiefpass
> des Generators greift.
>
> Ich habe das dann näher untersucht und bin zu dem Ergebnis gekommen das
> die 3db Fehler durch die Oberwellen des Signalgenerators verursacht
> wurden.
> Den Fehler konnte ich nämlich auch bei 1V verringern in dem ich
> entsprechend Tiefpässe vor den Messkopf geschaltet habe. Die Dämpfung
> des Tiefpasses hatte ich vorher ausgemessen und berücksichtigt. Dann
> waren die Fehler ebenfalls um die 0,4db.

Was den nun, der Diodenkopf liefert das gleiche Meßergebnis wie das 
Bolometer? Das geht doch gar nicht....
Nebenbei, wenn man 0.4db wirklich messen will, sollte man mit dem Fehler 
der Messung deutlich drunterliegen, sprich alles über 0.1dB 
Messunsicherheit ist nicht mehr wirklich akzeptabel.

> Wie gesagt Oberwellenabstand des SML03 besser 30db. Diese Falle gibt es
> auch bei Wobbler. Die sind auch nicht viel besser.
>
> Die Kalibrieranleitung für die externe Pegelkalibrierung des SML03
> schreibt übrigens zwingend einen thermischen Messkopf vor (NRV51 in
> Verbindung mit dem NRVD als Messgerät ). Da gibt es auch ein
> eigenständiges Programm von Rohde&Schwarz.

Na denn, auf die Frage warum Keysight denn die eine Serie Bolometer 
durch Diodenköpfe ersetzt hat, ist dir nichts eingefallen. Vielleicht 
hat sich ja in den letzten 20-30 Jahren doch was in der Technik getan

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