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2-2013

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HF-Praxis 2/2013

Messtechnik Bild 3:

Messtechnik Bild 3: Prozentualer Messfehler der Anstiegszeit des Leistungssensors U2020 Serie X über der Signalanstiegszeit des Prüflings Anstiegszeit gemessen = √(Anstiegszeit Instrument2 + Anstiegszeit Prüfling2 ) Fehler Anstiegszeit = [(Anstiegszeit gemessen – Anstiegszeit Prüfling )/Anstiegszeit Prüfling ] x 100% das Gerät unterschiedliche Zeitmessergebnisse. Des Rätsels Lösung: Die Differenz entsteht, weil der ESG rund 500 ns benötigt, um von -3 dB zum Pulsmaximum zu kommen (Bild 2b). Dieses Verhalten lässt sich einfach durch Umstellen des Leistungssensors von dB auf Watt beobachten. In Tabelle 1 stabilisieren sich die Ergebnisse, sobald die Zeitbasis-Einstellung 60 ns/Teilstrich erreicht. Jetzt kann der Leistungssensor die gesamte ansteigende Flanke bis zum Maximum bei 500 ns erfassen, wenn das Aufzeichnungsende auf 500 ns gesetzt ist. Wenn die Zeitbasiseinstellung lang genug ist, um das Pulsmaximum zu erfassen, liefert der Leistungssensor konsistente Ergebnisse. Ist die Zeitbasis allerdings auf ein zu langes Intervall gestellt, verschlechtert sich die Auflösung und die Messgenauigkeit beginnt zu sinken (Zeile I der Tabelle 1). Die Faustregel für genaue und konsistente Anstiegszeitmessungen: Mit der Zeitbasiseinstellung auf die ansteigende Flanke zoomen und sicherstellen, dass der Leistungssensor das Pulsmaximum oder den 100%-Referenzpegel erfasst. Gleiches gilt für die Messung von Abfallzeiten: Mit der Zeitbasis in die abfallende Flanke des Pulses zoomen und überprüfen, ob die Startzeit der Aufzeichnung das Pulsmaximum erfasst, bevor der Abfall beginnt. Tipp 4: Ein Messgerät wählen, dessen Systemanstiegszeit kürzer ist als die Signalanstiegszeit Um ein Radarpulssignal mit sehr kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten zu messen, sollte ein Instrument mit einer kürzeren System- Anstiegs- und Abfallzeit als die zu erwartende Signal-Anstiegsund Abfallzeit zum Einsatz kommen. Die Messunsicherheit lässt sich weiter reduzieren, wenn der HF-Puls direkt vom Prüfling (Device under test - DUT) ohne zwischengeschaltete Adapter oder Konverter kommt. Bild 3 zeigt den prozentualen Messfehler der Anstiegszeit eines USB-Spitzen- und Mittelwert-Sensors U2020 Serie X gegen die tatsächliche Anstiegszeit des Prüflings (DUT). Mit der Systemanstiegszeit des Sensors von 13 ns liegt der Messfehler eines Signals mit 13 ns Anstiegszeit bei 41%. Der Sensor kann also bequem ein Signal mit einer Anstiegszeit von mehr als 30 ns mit einem Fehler von unter 10% messen. Die Grafik basiert auf der darunter stehenden Fehlergleichung. Fazit Genaue und konsistente Messungen der Anstiegs- und Abfallzeit von Pulssignalen sind nicht schwierig, wählt man das passende Instrument und stellt es richtig ein. Als erstes gilt es, die richtigen Referenzpegel zu wählen, abhängig davon, ob das Signal in der Spannungs- oder in der Leistungs-Domäne vorliegt. Zweitens sollte das Grundrauschen des Instruments mindestens 20 dB unter dem Signalmaximum liegen, damit die Referenzpegel 1% und 81% sicher erreicht werden. Drittens muss das System die gesamte ansteigende oder abfallende Flanke einschließlich des Signalmaximums erfassen. Schließlich muss das Instrument schnell genug sein, um das Signal korrekt zu messen Mit einer Systemanstiegszeit von 13 ns, anwenderkonfigurierbaren Referenzpegeln, einem großen Dynamikbereich der Spitzenleistung und einem kompakten portablen Formfaktor sind die USB-Spitzen- und Mittelwert- Sensoren U2020 Serie X von Agilent ideal für Radarpulsmessungen. ◄ 14 hf-praxis 2/2013

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