Was ist eine gute isolation als Referenzwert für einen 3 Port Richtkoppler zur reflektionsmessung? Also wie viel darf von port 1 nach port 3 koppeln?
Ein präziser Messrichtkoppler oder ein einfacher Koppler zur überschlagsmäßigen Anzeige der Ausgangsleistung und des SWR? Auf die Bandbreite kommt es noch an, breitbandig und genau ist teuer bis unmöglich. Und es kommt auf die Genauigkeit der Abschlüsse an allen drei Ports an.
Das ist schon sehr sportlich. Mini-Circuits hat z.B. einen SMD-Koppler SCBD-10-63HP+ 10 dB SMT Bi-Directional Coupler, 50 - 6000 MHz, 50Ω und weitere ähnliche Typen, aber nicht speziell für Messzwecke. https://www.minicircuits.com/pdfs/SCBD-10-63HP+.pdf
Wie machen das professionelle Messgeräte über so einen weiten Bereich? Die ganzen handheld VNAs werden doch nicht 10 messbrücken verbaut haben immer für einen kleinen Bereich.
In VNAs und anderen Geräten kann der Fehler meistens rauskalibriert werden. Die Isolation muss also oftmals nicht perfekt sein.
Felix B. schrieb: > Wie machen das professionelle Messgeräte über so einen weiten Bereich? Hier ist ein Artikel von einem VNA-Entwickler bei Copper Mountain, der dafür auf eine Messbrücke setzt: https://www.mwrf.com/technologies/test-measurement/article/21849280/copper-mountain-technologies-the-wheatstone-bridge-how-does-it-impact-vna-measurements Die oben angesprochene Kalibrierung ist auch ein wichtiger Teil der Lösung, aber du solltest versuchen bereits in der Hardware gute Direktivität zu erreichen.
Richtig. Je besser die Hardware (Direktivität/Isolation, Verluste, Rauschen, ...), desto einfacher und genauer funktioniert bereits die unkalibrierte ("rohe") Messung und die Kalibrierung muss nicht mehr so viel korrigieren. Nur mit beidem kann man eine sehr hohe Genauigkeit erreichen.
Felix B. schrieb: > Gibt es denn so breitbandige Koppler, die nicht wheatstone Brücken sind? Es gibt wohl Brücken welche 2-18GHz abdecken, aber auf Kosten der Richtschärfe. Richtkoppler welche 100KHz bis 18GHz abdecken und keine Wheatstone Brücken sind, sind mir keine bekannt. Aber vielleicht gibt es ja auch diese. In VNAs kann man viele Kompromisse, welche bei den Messbrücken Richtkoppler eingegeangen werden, durch eine Werkskalibration wieder rausgekürzt werden, was aber dann auch mit anderen Nachteile erkauft werden, wie z.B. Dynamikbereich. Hier machen sich dann die Unterschiede zwischen einen Nano-VNA und einen HP8753 bemerkbar. Wobei als Ursache für den Unterschied aber auch noch andere Gründe mit reinspielen. Ralph Berres
Für Frequenzen bis in den hohen Megahertz oder sogar unteren Gigahertzbereich kann man auch Transformatoren verwenden. Die verwenden z.B. bei Minicircuits angeboten und wohl auch von Hobbyisten gebaut. https://en.wikipedia.org/wiki/Power_dividers_and_directional_couplers#Cross-connected_transformers https://www.members.tripod.com/michaelgellis/direct.html Minicircuits, siehe z.B. ADC-10-4+ https://www.minicircuits.com/WebStore/Couplers.html
Felix B. schrieb: > Wozu braucht man dann Koppler mit nahezu perfekter isolation? Wenn man Reflexionsfaktoren messen will, interessiert einen die Isolation nur mittelbar. Was wesentlich ist, ist die Richtschärfe (Direktivität). Die hängt allerdings mit der Isolation zusammen:
wobei die Isolation und der Koppelfaktor sind:
Die Port-Bezeichnungen beziehen sich auf das angehängte Bild. Die Richtschärfe D_34 ist also die Fähigkeit des Kopplers zwischen hin- und rücklaufender Welle zwischen Port 1 und 2 zu unterscheiden. Für eine Reflexionsfaktormessung ist nun
Dabei ist Γ_DUT der wahre Reflexionsfaktur des Messobjekts, Γ der mit der fehlerbehafteten Brücke gemessene, und E_DF der Direktivitätsfehler der Brücke (entspricht der Richtschärfe auf der linearen Skala). Das zunächst unbekannte E_DF (und die anderen Fehlerterme) werden bei der Kalibrierung ermittelt. Was man aber sieht ist, dass mit größerem E_DF (das entspricht schlechterer Richtschärfe) der Einfluss auf das Messergebnis kritischer wird. Instabilitäten und Unsicherheiten wirken sich damit stärker aus.
Ralph B. schrieb: > In VNAs kann man viele Kompromisse, welche bei den Messbrücken > Richtkoppler eingegeangen werden, durch eine Werkskalibration wieder > rausgekürzt werden Mit einer Werkskalibrierung hat das nichts zu tun. Die Systemrichtschärfe, die nach einer OSM- bzw. TOSM-Kalibrierung erreicht wird, hängt im Wesentlichen von der Rückflussdämpfung der verwendeten Load ab (bzw. der Güte der für sie zur Verfügung stehenden Korrekturdaten). Siehe die eben geposteten Gleichungen. > was aber dann auch mit anderen Nachteile erkauft > werden, wie z.B. Dynamikbereich Mit dem Dynamikbereich hat das zunächst wenig zu tun. Siehe die geposteten Gleichungen. Das Problem ist eher, dass der Einfluss der Fehlerterme auf das Messergebnis größer und damit kritischer wird, wenn die Fehlerterme im Verhältnis zur Messgröße größer werden.
Mario H. schrieb: > Für eine Reflexionsfaktormessung ist nunΓDUT=EDF+(1−ERF)Γ1−ESFΓ. > \Gamma_{\rm DUT}=E_{\rm DF}+(1-E_{\rm RF})\frac{\Gamma}{1-E_{\rm > SF}\Gamma}. > Dabei ist Γ_DUT der wahre Reflexionsfaktur des Messobjekts, Γ der mit > der fehlerbehafteten Brücke gemessene Falsch, umgekehrt: Es ist
wobei Γ_meas der gemessene Reflexionsfaktor und Γ der wahre Reflexionsfaktor des Messobjekts ist. Edit: Anbei auch noch das oben vergessene Bild.
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Bearbeitet durch User
Mario H. schrieb: > Mit dem Dynamikbereich hat das zunächst wenig zu tun. Sicher? Wenn ich an einen idealen Richtkoppler denke, dann kann ich den so dimensionieren dass ein Port breitbandig entkoppelt ist. Die Koppeldämpfung für hin- und rückaufende Welle hingegen ist frequenzabhängig. Diese Frequenzabhängigkeit könnte man in einer Werkskalibrierung "verstecken" zu Lasten des auswertbaren Dynamikbereichs.
Mario H. schrieb: > Mit einer Werkskalibrierung hat das nichts zu tun. Die > Systemrichtschärfe, die nach einer OSM- bzw. TOSM-Kalibrierung erreicht > wird, hängt im Wesentlichen von der Rückflussdämpfung der verwendeten > Load ab (bzw. der Güte der für sie zur Verfügung stehenden > Korrekturdaten). Siehe die eben geposteten Gleichungen. das ist prinzipiell richtig doch bei der Werkskalibrierung wird offensichtlich eine Grundkalibrierung nach OSM durchgeführt, so das wenn man an den Sendeport direkt die Abschlüsse O,S,M anschließt im Smithdiagramm auch ohne vorherige Userkalibrierung schon alle drei Punkte auf der reellen Achse liegen. Ich kann mir nicht vorstellen, das die eingebauten Richtkoppler von Hause aus schon so gut sind. So ist das jedenfalls bei meinen HP8752 welches bis 1,3GHz geht und bei dem HP8753ES bis 3GHz, welches in der Firma steht, bei der ich arbeite. Userkalibrierung muss ich erst machen, wenn ich ein Kabel an den Port anschließe. Ralph Berres
Simulant schrieb: > Wenn ich an einen idealen Richtkoppler denke, dann kann ich den so > dimensionieren dass ein Port breitbandig entkoppelt ist. Du hast recht. Ralph sprach offensichtlich von der Auslegung des Kopplers, ich dachte an die Fehlerkorrektur selber. Klassischer Fall von oberflächlichem Lesen meinerseits. Der Koppler (Koppelfaktor, Mainline Loss, etc.) hat sicher Einfluss auf den Dynamikbereich. Wenn auch nicht den entscheidenden. Ralph B. schrieb: > das ist prinzipiell richtig doch bei der Werkskalibrierung wird > offensichtlich eine Grundkalibrierung nach OSM durchgeführt, so das wenn > man an den Sendeport direkt die Abschlüsse O,S,M anschließt im > Smithdiagramm auch ohne vorherige Userkalibrierung schon alle drei > Punkte auf der reellen Achse liegen. > > Ich kann mir nicht vorstellen, das die eingebauten Richtkoppler von > Hause aus schon so gut sind. Das ist richtig, der ist von Haus aus nicht so gut. Allerdings ersetzt die User-Kalibrierung die Grundkalibrierung, die das Gerät nimmt, wenn keine User-Kalibrierung aktiv ist. Darauf läuft es auch hinaus, wenn das Gerät intern die User-Kalibrierung auf die Werkskalibrierung draufrechnet. Unter dem Strich gilt das Gesagte: Die erzielte Systemrichtschärfe wird durch die Rückflussdämpfung der Load bestimmt. Die verbleibenden Fehler nach Kalibrierung hängen natürlich wesentlich von der Stabilität des Geräts und des Messaufbaus ab. Da liegen Welten zwischen einem nanoVNA und einem Laborgerät.
Felix B. schrieb: > Wie machen das professionelle Messgeräte über so einen weiten Bereich? > Die ganzen handheld VNAs werden doch nicht 10 messbrücken verbaut haben > immer für einen kleinen Bereich. Vielleicht nicht 10 aber zumindest eine Aufteilung in Low Band (Messbrücke) und High band (Richtkoppler) findet sicher bei einigen Anritsu VNAs statt. Der Übergang ist so um die 2 GHz herum. Die in den alten VNA test sets verbauten Monster-Richtkoppler bieten aber zum Teil schon phänomenal gute Roh-Performance, allerdings auf Kosten des Insertion losses, da keine grossen Leistungen übertragen werden müssen. (https://www.testequipmenthq.com/datasheets/Agilent-8510C-Datasheet.pdf)
Felix B. schrieb: > Also wie viel darf von port 1 nach > port 3 koppeln? Hängt von deinem finanziellen Budget ab.
Faustregel: Wenn die Anwendung (unkorrigiette) Reflexionsmesdungen sind, sollte die Richtschärfe des Kopplers etwa 10 dB höher als der zu messende minimale Reflektionsfaktor (S11) sein.
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