VNWA (Vektor-Netzwerk-Analysator)
Was ist ein NWA oder was ist ein Netzwerkanalysator? ----->
Wikipedia Link
NWA ist ein Netzwerkanalysator.
Hierbei bezieht sich das Netzwerk nicht auf Computernetzwerke sondern auf
Netzwerke in der HF-Technik, die sich aus Widerständen, Spulen, Kondensatoren
und anderen HF-Bauteilen zusammensetzen.
In der Hf-Technik gehen die Dinge scheinbar einen anderen Weg als in der
Niederfrequenztechnik. Aber nur scheinbar.
Diese Effekte gibt es in der
Niederfrequenztechnik auch, nur fallen sie da nicht so ins Gewicht.
Je höher die
Frequenz wird, desto wichtiger werden auch diese Effekte.
z.B. gibt es da Reflektionen, Blindwiderstände, Anpassungen u.s.w.
Jede kleine Kapazität (z.B. von Leiterbahnen), oder dort und da eine Leitung ein
bisschen länger, können schon einen großen Effekt haben.
Auch die Anordnung von Bauteilen, Abschirmungen oder sonstiges Schaltungsdesign,
können Einfluss haben.
Ein Netzwerkanalysator kann nun verschiedene Netzwerke von Bauteilen, mit
verschiedenen Frequenz durchmessen.
z.B. Hoch- Tief oder Bandbässe, Antennen, Quarze, Hf-Verstärker, Dämpfung von
Baugruppen, Leitungen, u.s.w.
Bei den Netzwerkanalysatoren unterscheidet man zwei Hauptgruppen:
Skalare Netzwerkanalysatoren
Hier kann nur der Betrag der Veränderung gemessen werden.
Die Frequenz wird über eine Messbrücke, dem Prüfling (DUT) zugeführt.
Je nach Reaktion des Prüflings ( Reflektion, Dämpfung) kann man an der
Messbrücke die Veränderung messen.
Die Darstellung erfolgt auf einem rechtwinkeligem Koordinatensystem.
Die X-Achse ist die Frequenzachse und die Amplitude wir auf der Y-Achse
aufgetragen.
Vektorielle Netzwerkanalysatoren
Hier kann zu dem Betrag auch noch der Vektor der Veränderung gemessen werden.
Das heißt, man kann damit auch die Phasenverschiebungen messen und damit auch
den Einfluss von
Induktivitäten (Spulen),
Kapazitäten (Kondensatoren) und Widerständen, genau vorhersagen.
Zur Anzeige dieser komplexen Messung verwendet man das
Smith-Diagramm.
Da kommerzielle Vektor-Netzwerkanalysatoren in einem Preisbereich von ca. 20.000
€ anzutreffen sind,
haben sich ein paar findige Amateurfunker einen Weg gesucht,
diese Messmöglichkeit auch einem kleinern Geldbörserl zugänglich zu machen..
Es gab dazu verschiedene Ansätze und Projekte....
Inspiriert durch einen bekannten Amateurfunker, habe mich für den VNWA von
Prof.Dr.Thomas Baier (DG8SAQ) entschieden.
Er hat dazu ein paar interessante Artikel geschrieben. ==>
Teile1 ,
Teil2 ,
Teil3
Seine Home-Page.
(Siehe unter "Network Analyzer")
Noch ein paar Links dazu:
Aufbau und Test des VNWA
Kalibrierung des VNWA
Antennen messen
Und dann gibt es da noch den Jan
Verduyn (G0BBL) in United Kingdom, der gerne Bausätze zusammenstellt.
Seine Home-Page.
Hier seine Seite für die
VNWA-Bausätze.
Es gibt von ihm verschiedene Variationen von diesem Bausatz und in naher Zukunft
vielleicht auch eine bestückte Version.
Ich habe ca. 3 Tage an den kleinen SMD-Bauteilen für die 2 Platinen
gelötet (VNWA + USB-Platine).
Der Bausatz kostet mit allen Teilen in etwa 300 Euro.
Prof. Dr.Thomas Baier hat für den NWA eine sehr trickreiche Schaltungsvariante
gefunden, die mit minimalen Bauteilen und Ausnutzung von PC-Hardware, ein
maximales Ergebnis erzielt.
Kurz gesagt:
Mit Hilfe von zwei DDS, Mischer und einer Messbrücke, wird ein Signal erzeugt,
dass mit der Soundkarte verarbeitet werden kann und dann am PC
ausgewertet wird. Gesteuert wird der NWA durch den Parallelport des PC.
(Siehe Artikel Teil 1-3)
Mit der USB-Zusatzplatine, die auch eine USB-Soundkarte beinhaltet, wird der
ganze NWA nur mehr über die USB-Schnittstelle gesteuert und ausgewertet.
Der Messbereich des NWA liegt zwischen 1kHz und 1,3GHz.
Zu erwähnen wäre noch, dass dieses Gerät ein Vektor-NWA ist. (Darum auch
VNWA)
Damit kann man auch die Phasenlage des Signal's messen.
Somit ergeben sich sehr viel mehr Möglichkeiten, als ein normaler NWA (Skalar)
Ein paar Möglichkeiten:
LCR-Meter mit Güte der Bauteile
Quarze Analyzer
Filter messen
Antennen ausmessen
Abstrahlung einer Antenne messen
S-parameter messen
Reflektion einer Leitung messen (z.B. Leitungslänge und Zustand)
Einfacher Spektrum Analyzer (Tracking Generator)
u.s.w.
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Mein fertiger VNWA :-)
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links VNWA-Platine und rechts die USB-Platine (von oben) Die USB-Platine beinhaltet zu der USB-Soundkarte auch noch einen USB-Hub, der an die seitliche USB-Buchse geführt wird. Dort kann man einen USB-Stick anschließen, auf dem man dann gleiche seine VNWA-Parameter oder auch Bildschirmkopien speichern kann. |
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Hier das ganze von unten. Die Platinen werden dann übereinander in das Gehäuse eingebaut. Dort wo die beiden Platinen mit Flachbandkabel verbunden sind, sind normal Sub-D 9polige Buchsen vorgesehen, die nach außen führen. Man kann die Platinen dann von außen verbinden. |
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Für erste Versuche habe ich mir eine kleine Platine gefräst. Links schließt man den TX Port und rechts den RX-Port vom VNWA an. Mit den Schaltern Load und Short kann man eine Kalibrierung mit auf der Platine durchführen. Bei der Buchse (DUT) kann man dann z.B. Kondensatoren und Spulen ausmessen. Wenn man eine Durchgangsmessung mit dem RX-Port machen will, kann man mit dem Schalter "TX>RX" und den anderen Schaltern, auf der Platine eine Kalibration durchführen. |
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Hier meine zweite Zusatzplatine. |
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wird fortgesetzt...... |
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Ein paar andere NWA:
N2Pk
dl1alt NWT-201/502
VNA2180
miniVNA
HFM91, FA-NWT01
VAA200
FA-NWT
Ein paar weitere Links rund um NWA:
http://wwwex.physik.uni-ulm
Hamforum
Impedance Measurements (Aligment)
S-Parameter Stuff
http://www.db1cc.de/page14.html
Vektorielle Netzwerkanalyse
letzte Änderung: 22.02.2010
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