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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Applikationen

Applikationen Automatische Kompressionsmessung mit Netzwerkanalysatoren Der Dynamikbereich eines Verstärkers wird durch die Rauschzahl und die Kompression bestimmt. In Mehrton- Anwendungen ist auch der Intercept- Punkt von Bedeutung. Konventionelle Kompressionsmessungen sind jedoch fehleranfällig und außerdem zeitraubend. Bild 1: Definition der 1-dB-Kompression Die Multikanal- und Powersweep-Funktion moderner Netzwerk-Analyzer kann dagegen sehr bequem zur Durchführung automatischer Kompressionsmessungen verwendet werden. Die Power-sweep-Funktion ermöglicht auch Kompressionsmessungen von jedem beliebigen Wert. Das ist bei der Entwicklung mehrstufiger Verstärker und dem Vergleich von Verstärkern mit ähnlichen Ausgangsleistungen sehr nützlich. Ein weiterer bedeutender Vorteil automatischer Messungen ist die Tatsche, dass Verstärker jetzt auch von weniger erfahrenen Mitarbeitern auf 1-dB- Kompression abgeglichen werden können. Die einfache Durchführung der Messungen kann die Qualität verbessern und die Produktion steigern. der Kleinsignalverstärkung abweicht. Die 1-dB-Kompression wird von allen Verstärker-Anbietern spezifiziert. Dieser scheinbar so einfache Parameter ist sehr mühsam zu messen und fehleranfällig. Konventionelle Kompressionsmessung Konventionelle Kompressionsmessungen werden durchgeführt indem man ein 10-dB-Dämpfungsglied vom Eingang zum Ausgang schaltet und sich die Verstärkungsänderung notiert. Die Ausgangsleistung, bei der sich die Verstärkung um 1 dB unterscheidet, wird „Ausgangsleistung bei 1 dB Kompression“ genannt. Diese Anordnung macht die Berechnung von Verstärkungen überflüssig, aber die Eingangsleistung muss so lange einjustiert werden, bis die Verstärkung sich um 1 dB unterscheidet. Diese Messung erfordert einige Wiederholungen und mehrmaliges An- und Abschrauben von Kabeln usw. Wenn Messungen über ein größeres Frequenzband benötigt werden, sind meist unzählige Wiederholungen und Änderungen der Kabelverbindungen erforderlich, so dass die endgültigen Ergebnisse im wesentlichen nur die Fähigkeiten des Messtechnikers oder seine Ermüdung wiederspiegeln. Moderne Kompressionsmessungen Dank der Fortschritte in der Messgerätetechnik ist jetzt „Power sweep“ in modernen Netzwerk-Analyzern und Sweep-Oszillatoren verfügbar. Er ermöglicht wesentlich schnellere und präzisere Messungen. Wie Bild 3 zeigt, wird die Eingangsleistung des DUT bei einer Unter Verwendung der Application Note AND-40 von Mini-Circuits www.minicircuits.com 1-dB-Kompression Kompression ist ein Maß für die Linearität eines Bauelementes. 1 dB Kompression wird normalerweise als Standard für diese Messung verwendet. Für einen Verstärker ist sie definiert als die Ausgangsleistung, bei der die Verstärkung um 1 dB von Bild 2: Konventionelle Kompressionsmessung 38 hf-praxis 2/2015

Applikationen mehreren Frequenzen erforderlich sind, ist diese Prozedur ebenfalls sehr zeitraubend, da bei jeder Frequenz eine Normalisierung durchgeführt werden muss, die mit entsprechenden Steck- und Schrauboperationen verbunden ist. Bild 3. Kompressionsmessung mit Power Sweep festen Frequenz gesweept. Im linearen Bereich des Bauelementes steigt die Ausgangsleistung linear an und beginnt erst bei einsetzender Kompression von der Linearität abzuweichen. Es ist schwierig, in diesem Modus Kompressions-Parameter zu bestimmen. Wenn der Netzwerk-Analyzer mit einem „Through“-Glied normalisiert ist, dann sind lineare Verstärkung und Kompression sehr einfach zu erkennen, wie Bild 4 zeigt. Aber damit sind die Probleme noch nicht vorbei. Man muss nämlich noch die Ausgangsleistung bei 1-dB-Kompression bestimmen. Dies erfolgt normalerweise, indem man einen Marker am Kompressionspunkt setzt, den Netzwerk-Analyzer wieder in den absoluten Leistungs-Messmodus schaltet und die Ausgangsleistung bestimmt. Bild 5: Automatische Kompressionsmessung Bild 4: Messung der Verstärkungs-Kompression mit Power sweep Normalerweise liegt am Ausgang des DUT ein Dämpfungsglied, um Sättigung und Beschädigung des Analyzers zu verhindern. In diesem Fall muss der Dämpfungswert bei der Bestimmung der Ausgangsleistung bei 1-dB-Kompression hinzugerechnet werden. Wenn Kompressionsmessungen bei Automatisierte Kompressionsmessungen Die Power-sweep-Funktion moderner Netzwerk-Analyzer kann auch dazu verwendet werden, präzise, automatische Kompressionsmessungen durchzuführen. Bild 5 zeigt die Anordnung für automatische Kompressionsmessung. In dieser Messanordnung wird die Eingangsleistung des DUT gesampled und gleichzeitig mit der Ausgangsleistung gemessen. Wenn der Koppler vorkalibriert ist, kann das Eingangssignal zum DUT im Computer berechnet werden, und dies ermöglicht die Berechnung der Verstärkung als Funktion der Eingangsleistung. Aus den berechneten Verstärkungswerten kann dann die 1-dB-Kompression bestimmt werden. Woher bekommt man einen geeigneten Koppler Koppler, die den gesamten Frequenzbereich des Analyzers abdecken, sind schwer zu finden. Zum Glück muss man jedoch nicht nach einem Koppler suchen, denn alle Vector- Analyzer benötigen eine Probe des Eingangssignals um Phase- Lock zu ermöglichen. Dies erfolgt durch die Verwendung von Widerstandsteilern, die als Teil von Brücken- oder S-Parameter-Anordnungen Bestandteil des Analyzers sind. Sie decken den gesamten Frequenzbereich des Netzwerkanalyzers ab und haben eine hervorragende Rückflussdämpfung. Der Sample- Ausgang wird auch in Verhältnismessungen verwendet, um Fehler aufgrund von Leistungsänderungen zu eliminieren. Durch Vorkalibrierung des Kopplers über den Frequenzbereich hinweg, kann die Eingangs- hf-praxis 2/2015 39

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel