Schnellere Reflexionsmessungen an Antennensystemen

Reflexionsmessungen sind eine gängige Methode zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Antennensystems. Wenn nur ein minimaler Anteil des gesendeten Signals reflektiert wird, ist dies ein Zeichen dafür, dass die Funkleistung die gewünschte Abdeckung erreicht. Unerwünscht hohe Reflexionen resultieren in einem ineffizienten System und können Komponentenschäden zur Folge haben. Das Ergebnis einer Reflexionsmessung lässt sich durch die Reflexionsdämpfung, das Stehwellenverhältnis (VSWR) oder den Reflexionsfaktor ausdrücken.

Ihre Anforderung

Komponentendefekte wirken sich auf die Performance der gesamten Basisstation aus. Der Signalpegel fällt ab, wodurch der Abdeckungsbereich der Funkzelle eingeschränkt wird. Bei Mobilfunkgeräten, die sich in der Nähe der Zellengrenze befinden, kann die Funkverbindung abreißen und die Datenübertragungsgeschwindigkeiten sind gering. Die Folge sind unzufriedene Kunden und damit wahrscheinlich auch Einnahmenausfälle für die Netzbetreiber. Bei extremer Fehlanpassung kann sogar der Sender beschädigt werden. Durch Reflexionsmessungen lässt sich feststellen, ob die gesamte HF-Energie wie gewünscht abgestrahlt wird.

Reflexionsdämpfungs- und VSWR-Messungen sind die typischen Reflexionsmessungen, die im Rahmen der Installation und Wartung von Basisstationen durchgeführt werden.

Aus praktischer Sicht liegt der empfohlene Systemgrenzwert für die Reflexionsdämpfung oberhalb von 15 dB. In diesem Fall ist das VSWR geringer als 1,43 und die Antenne strahlt nahezu 97 % der Gesamtenergie ab.

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Messtechnische Lösung

Der R&S®Cable Rider ZPH wurde speziell konzipiert, um schnelle und effiziente Messungen an Antennensystemen zu ermöglichen, die schon beim ersten Mal das richtige Ergebnis liefern. Der Eintor-Kabel- und Antennenanalysator unterstützt Reflexionsdämpfungsmessungen, die Kabelfehlstellenortung und andere wichtige Messungen für die Installation und Wartung von Funkübertragungsstationen im Feld.

Die kurze Boot-Zeit (< 15 s) und Aufwärmzeit (1 min) erlauben es dem Benutzer, schnell mit den Messungen zu beginnen. Mit Hilfe der Wizard-Funktion werden die Messungsarten und Frequenzbereiche im Büro vorkonfiguriert, um inkorrekte Messungen und falsche Parametereingaben am Einsatzort zu vermeiden. Dadurch lassen sich die Messungen schneller abwickeln.

Anwendung

An der Basisstation wird zunächst das HF-Überbrückungskabel mit Hilfe des R&S®ZN-Z103 kalibriert, um Kabeleffekte zu eliminieren. Die R&S®ZN-Z103 Kalibriereinheit kalibriert das Kabel vollständig innerhalb von nur 1 Minute, da sie automatisch zwischen den Open-, Short- und Load-Standards umschaltet. Verbinden Sie jetzt die Flat-Panel-Antenne über das HF-Überbrückungskabel mit dem R&S®Cable Rider ZPH, wie in Abb. 1 gezeigt. Der spezifizierte VSWR-Wert der Antenne liegt bei weniger als 1,3. Gemäß der Berechnung sollte der Wert für die Reflexionsdämpfung bei dieser Antenne besser als 17,69 dB sein.

Im angepassten Zustand zeigt das Messergebnis eine Reflexionsdämpfung von 18,70 dB an (Abb. 2). Der entsprechende gemessene VSWR-Wert liegt bei 1,26 (Abb. 3). Das bedeutet, dass der größte Teil des Signals abgestrahlt wird.

Liegt aufgrund einer fehlerhaften Antenne oder Komponente eine Fehlanpassung vor, wird ein Teil der HF-Sendeenergie reflektiert. Die Stärke der Reflexion hängt von der Schwere des Fehlers ab. Im schlimmsten Fall wird die gesamte HF-Sendeenergie reflektiert.

Abb. 1: Reflexionsmessung an einer Basisstationsantenne mit dem R&S®Cable Rider ZPH.

Reflexionsdämpfungs- und VSWR-Messungen

Abb. 2: Messung der Reflexionsdämpfung bei korrekter Anpassung, Reflexionsdämpfung = 18,70 dB.

Abb. 3: VSWR-Messung bei korrekter Anpassung, VSWR ≈ 1,26.

Abb. 4: Messung der Reflexionsdämpfung mit Leerlauf, Reflexionsdämpfung = 0 dB.

Abb. 5: VSWR-Messung mit Leerlauf, VSWR = ∞.

Fazit

Der R&S®Cable Rider ZPH, ein einfacher Eintor-Kabel- und Antennenanalysator, ermöglicht schnelle und unkomplizierte Reflexionsmessungen sowie andere Messoperationen. Durch einen reduzierten Zeitaufwand und weniger Fehler am Messort können Betriebskosten eingespart und die Ausfallzeiten minimiert werden.

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