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10-2016

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik In diesem

Messtechnik In diesem Fall würde ein am senderseitigen Kabelende gemessenes VSWR von 1,17 VSWR (-22,1 dB RL) anzeigen, dass die Antennenmessung tatsächlich ein VSWR- Ergebnis von 1,50 liefert (-14,0 dB RL). Dies wäre für eine typische Antenne akzeptabel, die für den Betrieb bei einem VSWR von 1,50 (-14,0 dB RL) oder besser konzipiert wurde. In ähnlicher Weise würde ein am Sender gemessenes VSWR von 1,5 (-14,0 dB RL) einem VSWR von 3,09 (-5,8 dB RL) an der Antenne entsprechen. Dies wäre ein Kennzeichen dafür, dass die Antenna die VSWR- Spezifikation von 1,50 (-14,0 dB RL) nicht erreicht. Ein VSWR von 2,29 (-8,1 dB RL) am Sender deutet auf eine Antenne mit einem VSWR von 100+ (0,0 dB RL) hin. Diese Messung sollte den Anwender alarmieren, dass die Antenne ausgefallen ist und sofort kontrolliert werden muss! Messung der Kabeldämpfung Kabeldämpfung kann mit den gleichen Geräten gemessen werden, die auch zur Messung des Antennen-VSWRs oder der Kabelrücklaufverluste benutzt werden. Ein Vektor-Network-Analyzer (VNA) mit einem Kabelverlustmodus ermöglicht eine schnellere Ausführung der Messung. Verbinden Sie einfach ein Ende Ihres Kabels mit dem VNA, sehen Sie am anderen Kabelende einen Leerlauf oder einen Kurzschluss vor und führen Sie den Kabelverlusttest durch! Ein VNA mit einem “Distance-to-fault“- Modus (DTF) zur Fehlerlokalisierung wird den Kabelverlust automatisch korrigieren. Sobald alles vorbereitet ist, verbinden Sie wieder ein Ende des Kabels mit dem VNA, während am anderen Ende des Kabels die Antenne angeschlossen ist. Führen Sie den DTF-Test durch. Das Ergebnis ist eine Antennen-VSWR- oder eine Rücklaufdämpfungsmessung mit korrigiertem Kabelverlust. Mit einem Leistungsmesser kann man den Kabelverlust ebenfalls ermitteln. Messen Sie dazu die Leistungspegel am Ein- und Ausgang ihres Kabels, wandeln Sie die Ergebnisse in dBm um und berechnen Sie die Differenz. Beispielsweise deuten eine Eingangsleistung von 100 W (50 dBm) und ein Output von 50 W (47 dBm) auf einen Kabelverlust von 3 dB hin (50 dBm - 47 dBm) hin. Kabelverluste können auch geschätzt werden, wie es im vorigen Abschnitt dieses Berichts gemacht wurde. Addieren Sie dazu die Einfügungsdämpfungs-Parameter alle Komponenten ihres Übertragungskabel- Systems bei der jeweiligen Betriebsfrequenz. Diese Verluste steigen bei wachsender Frequenz übrigens an. Schritt-für-Schritt-Prozedur Zu Erinnerung: Kabelverluste haben einen maskierenden Einfluss auf Messungen des Antennen-VSWRs und der Rücklaufverluste. Das Endergebnis ist ein Fehler-Offset, der korrigiert werden muss. Die folgende Übung führt Sie Schritt für Schritt durch diesen Prozess. Bezugnehmend auf Bild 1 und Tabelle 1 am Anfang, wird ein 100-W-Sender mit einem Kabel und der Antenne verbunden. Die Kabel-Einfügungsdämpfung ist bekannt und beträgt 3 dB. Messungen am senderseitigen Ende des Kabels ergeben ein VSWR von 1,5 (-14,0 dB Rücklaufdämpfung). Wie groß sind in diesem Beispiel das tatsächliche Antennen-VSWR oder die Rücklaufdämpfung? Schritt 1: Vorwärtsleistung an der Antenne 1a) Liste der bekannten Werte: Vorwärts-Leistung am Sender = 100 W Kabeldämpfung: 3,0 dB 1b) Vorwärtsleistung Vorwärtsleistung am Sender = 100,0 W Umrechnen von W in dBm = 10 x Log 100,0 W + 30 = 50,0 dBm Vorwärtsleistung an der Antenne = Vorwärtsleistung am Sender - Kabeldämpfung = 50,0 dBm - 3,0 dB = 47,0 dBm Umrechnen von dBm in W = 10 (47,0 dBm - 30)/10 = 50,1 W Schritt 2: Reflektierte Leistung an der Antenne 2a) Liste der bekannten Werte Messungen am Sender: = 1,50 VSWR = -14,0 dB Rücklaufdämpfung Vorwärtsleistung am Sender: = 100,0 W = 50,0 dBm Kabeldämpfung = 3,0 dB 2b) Reflektierte Leistung Reflektierte Leistung am Sender = Vorwärtsleistung x 10 (Rücklaufleistung/10) = 100,0 W x 10 (-14 dB/10) = 4,0 W Umrechnen von W in dBm = 10 x Log 4,0 W + 30 = 36,0 dBm Reflektierte Leistung an der Antenne = Reflektierte Leistung + Kabeldämpfung = 36,0 dBm + 3,0 dB = 39,0 dBm Umrechnen von dBm in W (39,0 dBm - 30)/10 = 10 = 8,0 W Schritt 3: VSWR und RL an der Antenne 3a) Liste der bekannten Werte: Vorwärtsleistung an der Antenne = 50,1 W = 47,0 dBm 3b) VSWR und RL an der Antenne Rho an der Antenne = Sqrt (Reflektierte Leistung /Vorlaufleistung) = Sqrt (8,0 W / 50,1 W) = 0,4 VSWR an der Antenne = (1 + Rho) / (1 - Rho) = (1 + 0,4) / (1 - 0,4) = 2,33 Rücklaufdämpfung an der Antenne = 10 Log (Reflektierte Leistung /Vorlaufleistung) = 10 Log (8,0 W / 50,1 W) = -8,0 dB Zusammenfassung Wie erwartet, stimmen die Ergebnisse dieser Schritt-für-Schritt-Prozedur mit den in Beispiel 1 am Anfang dieses Artikels aufgeführten Werten überein. Die Tabelle und der „RF Calculator“ (www.bird-electronic.com) werden diese Resultate ebenfalls bestätigen. Wenn Sie eine Reihe von Berechnungen durchgeführt haben, werden Sie einige bemerkenswerte Trends feststellen: 1) Wenn der Kabelverlust ansteigt werden auch die Fehleroffsets größer 2) Wenn das VSWR oder der Rücklaufverlust steigt, wird der Fehler-Offset ebenfalls größer 3) Fehler-Offsets sind unabhängig von den Leistungspegel. So werden z.B. 3-mW-, 50-W- und 1-kW-Anwendungen in gleicher Weise durch den Maskierungs-Effekt des Kabelverlusts beeinflusst. Zusammenfassend kann man sagen, dass Kabelverluste einen Maskierungseffekt verursachen, wenn Antennen-SWR und Rückflussdämpfungswerte gemessen werden. 84 hf-praxis 10/2016

Messtechnik Kabelverluste können mit dem gleichen Vektor-Netzwerk-Analyzer oder Powermeter gemessen werden, das Sie auch für Ihre Antennenmessungen verwendet haben. Die Korrektur dieses Fehler-Offsets ist besonders wichtig, wenn Sie die tatsächlichen Leistungswerte Ihre Antenne bestimmen wollen. Reflekierte Leistunng an der Antenne: = 8,0 W = 39,0 dBm Anhang Die Kabel-Einfügungsdämpfung (CL) maskiert Messungen des Antennen-VSWR und der Rückflussdämpfung, die am senderseitigen Ende des Kabels gemacht wurden (TX). Speziell für RL an der Antenne gilt: RL an der Antenne = RL am Sender - (2 x CL). Ein Beispiel: Wenn der Kabelverlust 3,0 dB beträgt und der VSWR 1,50 (-14,0 dB RL) erhält man einn VSWR von 2,33 (-8,0 dB RL) gemessen am senderseitigen Ende des Kabels. Hinweis: Der CL kann die Einfügedämpfung von den Kabeln, der Stecker, des Blitzschutzes , der Duplexer und Combiner etc. enthalten. ◄ Tabelle des Maskierungs-Effekts durch Kabelverluste hf-praxis 10/2016 85

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