Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 9 Jahren

3-2014

  • Text
  • Bild
  • Sensoren
  • Beiden
  • Spannung
  • Signale
  • Leistung
  • Drahtlose
  • Messtechnik
  • Generator
  • Amplitude
  • Mikrowellentechnik

Messtechnik Messungen

Messtechnik Messungen mit dem „50-Ohm-Analyzer“ im 75-Ohm-System, Teil 1 Der Beitrag illustriert die Auswirkungen, wenn an einem 75-Ohm- System, z.B. einer Kabelfernsehanlage, mit einem 50-Ohm- Analyzer gemessen wird. Die damit verbundenen Fehler werden aufgezeigt, die notwendigen Abhilfemaßnahmen im Detail dargestellt. Autor Joachim Müller Bild 1: Einfacher Messaufbau zur Ermittlung der Fehlersituation Man kann davon ausgehen, dass wesentlich mehr Spektrumanalyzer, deren Systemimpedanz 50 Ohm aufweist, im Umlauf sind, als solche, deren Eingang auf 75 Ohm ausgelegt ist. Diese Aussage dürfte sich nicht nur auf Spektrumanalyzer beschränken, sondern auch auf andere HF- Messgeräte übertragbar sein. Der Beitrag basiert auf dem Gebrauch eines Spektrumanalyzers, er gilt natürlich auch für jedes weitere pegelanzeigende Instrument wie z.B. Leistungsmesser oder Millivoltmeter mit 50-Ohm Systemimpedanz. In der Regel werden die Entwickler von Rundfunk- und Fernsehtechnik über entsprechend passende Messgeräte mit 75-Ohm Systemimpedanz verfügen. Es kommt jedoch immer wieder vor, dass die Kollegen der 50-Ohm-Technik mit der Situation konfrontiert werden, an einem 75-Ohm-Bauteil (Verstärker, Weiche etc.) Messungen durchzuführen, und sei es nur die triviale Aufgabe, den Ausgangspegel eines Verstärkers zu prüfen. Schnell stellt sich die Frage, was passiert bei Anschluss eines 50-Ohm-Analyzers und welcher Messfehler entsteht? Direkte Verbindung der unterschiedlichen Systemimpedanzen Zur Klärung der Frage bedienen wir uns eines einfachen Messaufbaus, Bild 1, wir verbinden einen Generator (75-Ohm Systemimpedanz) mit dem 50-Ohm Analyzer, der Generator wird auf 0 dBm (1 mW an 75 Ohm) eingestellt, womit der Ausgangspegel der 75-Ohm-Seite definiert wäre. Durch die Wahl des Pegels zu 0 dBm lässt sich der am 50-Ohm- Spektrumanalyzer abgelesenen Wert direkt als Abweichung bzw. resultierender Korrekturwert interpretieren. Die Dämpfung der Verbindungsleitung wird als geringfügig angenommen und nicht berücksichtigt. Der 50-Ohm-Spektrumanalyzer zeigt für die vom 75-Ohm-System ausgehenden 0 dBm einen Messwert von – 0.18 dBm an. Damit wäre nachgewiesen, dass die Abweichung für dieses Szenario bei – 0.18 dB liegt. Dieser Wert liegt erstaunlich niedrig, und man ist geneigt, das Ergebnis auf Plausibilität nachprüfen zu wollen. Dafür gibt es zwei Ansätze. Zunächst betrachten wir die Spannungen, das Ersatzschaltbild zeigt die vorliegende Konstellation. Für den Fall 1 mW (0 dBm) wird im Generator eine Urspannung U0 bezogen auf korrekte Anpassung (75 Ohm -> 75 Ohm) von 547.8 mV erzeugt. Da jedoch Fehlanpassung vorliegt (75 Ohm -> 50 Ohm) teilen sich die Spannungen ungleich auf, am Ri liegen 328.7 mV und an der Last stellt sich eine Spannung UL von 219.1 mV ein. Aus Widerstand und Spannung kann die Leistung berechnet werden, der Rechenweg ist in der grün unterlegten Formel aufgezeigt. Die Leistung beträgt 0.96 mW, was wiederum – 0.18 dBm entspricht. Ein ganz anderer Ansatz zur Berechnung basiert auf der Betrachtung anhand des Reflexionsfaktors. Das Widerstandsverhältnis 75 Ohm / 50 Ohm lässt sich als Betrag des Reflexionsfaktors von |r| = 0.2 ausdrücken. Der zugehörige Leistungsreflexionsfaktor beträgt |r²| = 0.04, was zu dem Schluss führt, dass 4% der Leistung reflektiert wird. Reduziert man den eingespeisten Wert von 1 mW um 4% erhält man ebenfalls eine verbleibende Leistung im Lastwiderstand von 8 hf-praxis 3/2014

USB & Ethernet Programmable ATTENUATORS 0 –30, 60, or 90 dB 1 MHz to 6 GHz Die Mini-Circuits programmierbaren programmable Dämpfungsglieder attenuators von Mini-Circuits give you eröffnen more options Möglichkeiten and more und freedom Freiräume with bei both USB- USB wie auch and Ethernet-Anwendungen. control. Available Verfügbar in versions in Versionen with mit maximum maximal 30, attenuation 60 und 90 of dB 30, bei jeweils 60, and 0,2590 dB Schrittweite, dB with 0.25 erlauben dB alle attenuation Modelle die steps, präzise all Pegeleinstellung models provide mit precise hoher Wiederholgenauigkeit für eine Fülle von Anwendungen insbesondere level control with accurate, repeatable performance for a in Testaufbauten. Dabei macht das hervorragende Design die wide range of test applications. Our unique designs dezibellineare Einstellung über den jeweiligen Bereich möglich. NEW NEW NEW from $ 395 Ausgestattet maintain linear mit anwenderfreundlicher attenuation change GUI-Steuerungssoftware per dB over the entire und range allem, of was attenuation der Anwender settings. zum unverzüglichen Supplied with Einsatz user-friendly benötigt, GUI passen control sich software diese and Dämpfungsglieder everything you need allen Anforderungen immediate und use Einsatzfällen out-of-the-box, an Mini-Circuits und schonen programmable das Budget. attenuators Auf offer der a range Website of www.minicircuits.com solutions to meet your finden needs Sie and elektrische, fit your mechanische und Umweltspezifikationen, Leistungskurven und budget. Visit minicircuits.com for detailed performance weitere Parameter sowie Preise. specs, great prices, and off-the-shelf availability! Models Attenuation Attenuation Step USB Ethernet RS232 Price Range Accuracy Size Control Control Control $ ea. RUDAT-6000-30 0 – 30 dB ±0.75 dB 0.25 dB ✓ - ✓ 5 RCDAT-6000-30 0 – 30 dB ±0.75 dB 0.25 dB ✓ ✓ - 5 RUDAT-6000-60 0 – 60 dB ±1.00 dB 0.25 dB ✓ - ✓ 5 RUDAT-6000-90 0 – 90 dB ±1.70 dB 0.25 dB ✓ - ✓ 5 RCDAT-6000-60 0 – 60 dB ±0.30 dB 0.25 dB ✓ ✓ - 5 RCDAT-6000-90 0 – 90 dB ±0.40 dB 0.25 dB ✓ ✓ - 5 RoHS compliant www.minicircuits.com Mini-Circuits ® P.O. Box 35166, Brooklyn, NY 11235-0003 (718) 934-4500 sales@minicircuits.com DISTRIBUTORS 523 Rev Org 523revOrgRCdat.indd 1 1/22/14 1:59 PM

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel