Was ein VNA misst
Ein vektorieller Netzwerkanalysator sendet ein Signal, dessen Amplitude und Phase er kennt, und vergleicht, was zurückkommt (S11, die Reflexion, an Port 1) oder was hindurchgeht (S21, die Transmission, von Port 1 nach Port 2). „Vektoriell“: Er misst auch die Phase, also Real- und Imaginärteil der Impedanz, nicht nur das SWV.
Die Formeln des Spiels
- Reflexionsfaktor: Γ = (Z − Z0) / (Z + Z0), mit Z0 = 50 Ω. |Γ| reicht von 0 (angepasst) bis 1 (alles kommt zurück).
- SWV = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|); Rückflussdämpfung = −20 log |Γ| dB; reflektierte Leistung = |Γ|². SWV 2: |Γ| = 1/3, 9,5 dB, 11 %.
- Eine Leitung der Länge l dreht Γ: Γ(l) = Γ e−2γl. Eine halbe Umdrehung im Diagramm pro Viertelwelle; die Verluste ziehen den Punkt zur Mitte hin.
- Spule und Kondensator: X = 2πfL, also L = X / (2πf); X = −1 / (2πfC), also C = 1 / (2πf|X|). Der Gütefaktor Q = |X| / R.
- Antenne: Um ihre Resonanz herum ein Serien-RLC-Kreis, Z = R + jRQ (f/f0 − f0/f). Ein Halbwellendipol ist insgesamt etwa 142,5 / f(MHz) Meter lang, ein Viertelwellen-Vertikalstrahler 71,25 / f.
- S21 in Serie: Ein Bauteil Z zwischen den beiden Ports ergibt S21 = 2Z0 / (2Z0 + Z).
Die Kalibrierung
Drei bekannte Normale (OPEN, Γ = +1; SHORT, Γ = −1; LOAD, Γ = 0) genügen, um die drei Fehler eines Ports zu berechnen: Richtschärfe, Quellenanpassung und Frequenzgang, Kabel inbegriffen. THRU und ISOLN korrigieren die Transmission, einfacher als die Reflexion: CH1 empfängt nur, korrigiert werden sein Frequenzgang und die Isolation. Kalibriere am Kabelende, über den Frequenzbereich, den du messen wirst.
Vorsicht Bevor du eine Außenantenne anschließt, entlade sie gegen Masse: Die durch Wind oder ein nahes Gewitter aufgebaute statische Ladung kann den Eingang eines VNA zerstören. Und schließe niemals einen Sender an einen VNA an!