Kreieren Sie Ihren eigenen, „intelligenten“, rauscharmen Verstärker

Ihre Anforderung

Bei vielen Applikationen werden kundenspezifische Komponenten an das Messgerät angeschlossen (z. B. ein Signalanalysator), um es perfekt an eine bestimmte Messaufgabe anzupassen. Typische Beispiele sind Kabel (mit sehr großer Länge, um ein entferntes Messobjekt zu verbinden), Filter (um starke Signalanteile zu unterdrücken, die die Empfindlichkeit der Messung einschränken) und rauscharme Verstärker (LNA), die die Empfindlichkeit der Messmittel steigern. Die meisten dieser Komponenten sind innerhalb moderner Signal- und Spektrumanalysatoren integriert oder lassen sich als optionale Hardware bestellen bzw. installieren (z. B. ein LNA, auch Vorverstärker genannt).

Allerdings haben integrierte Komponenten sowohl Vor- als auch Nachteile. Bei einem LNA muss man einen Kompromiss zwischen Bandbreite, Verstärkung, Rauschmaß und Anpassung finden. Offensichtlich ist ein solcher Kompromiss niemals die perfekte Lösung für eine spezifische Applikation. Somit benötigen Sie möglicherweise für die Messung des Rauschmaßes eines erstklassigen Verstärkers einen zusätzlichen LNA, um die Geräteempfindlichkeit zu steigern. Im Gegensatz zu einem eingebauten LNA kann eine sehr hohe Verstärkung und eine perfekte Anpassung erforderlich sein, dies aber nur in einem sehr kleinen Frequenzbereich, z. B. von 1,5 GHz bis 2 GHz. Indessen decken integrierte Komponenten üblicherweise den gesamten Frequenzbereich des Geräts ab, beispielsweise von 2 Hz bis hin zu 67 GHz oder mehr.

Lösung von Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz empfiehlt, die für Ihre Applikation perfekt geeignete, externe Komponente zu ermitteln und diese Ihrem Messaufbau hinzuzufügen. Im Hinblick auf die der Messung hinzugefügten Komponente müssen Sie sicherstellen, dass das Messergebnis das Messobjekt und nicht die Komponente charakterisiert. Wie können sie also den Einfluss dieser externen Komponente, d. h. deren Verstärkung und Frequenzgang, kompensieren?

Der R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator sowie viele weitere Geräte und Softwarepakete von Rohde & Schwarz (z. B. R&S®VSE Vector Signal Explorer Software) bieten eine benutzerdefinierte Frequenzgangkorrektur (Option R&S®FSW-K544 am R&S®FSW). Diese Option wendet einen Filter an, um jeden beliebigen Frequenzgang einschließlich konstanter Verstärkung oder Verlust zu kompensieren.

Messen Sie in diesem Beispiel mit einem externen LNA die S-Parameter dieses Geräts mit einem Vektor-Netzwerkanalysator (VNA), stellen Sie sicher, dass der LNA in seinem linearen Bereich arbeitet, und exportieren Sie die Daten in eine Touchstone-Datei. Importieren Sie die Touchstone-Datei (z. B. s2p-Format) in die Option R&S®FSW-K544 und wenden Sie die Korrektur an. Ihre beispielsweise am R&S®FSW angezeigten Messergebnisse werden so dargestellt, als ob der externe LNA eine im R&S®FSW integrierte Komponente wäre.

Auch eine Reihenschaltung der Komponenten ist möglich. Die Softwareoption R&S®FSW-K544 kombiniert die S-Parameter-

Matrizen mehrerer Komponenten oder bei Bedarf sogar den Abgleich von Eingang/Ausgang des Geräts und des Messobjekts. Um Ihren LNA oder Ihre Komponente in den Messaufbau zu integrieren und deren Frequenzgang vollständig zu kompensieren, führen Sie Folgendes durch:

Schritt 1: Messen Sie die Komponente an einem VNA und exportieren Sie eine Touchstone-Datei mit den Zweitor-S-Parametern.

Schritt 2: Importieren Sie die Touchstone-Datei in R&S®FSW-K544 und aktivieren Sie die benutzerdefinierte Frequenzgangkorrektur.

Schritt 3: Messen Sie Ihr Messobjekt mit jeder beliebigen R&S®FSW-Messapplikation, wobei Ihre Komponenten vollständig kompensiert sind.

Mit Hilfe der benutzerdefinierten Frequenzgangkorrektur können Sie all Ihre Komponenten mit „Intelligenz“ versehen, indem Sie einfach deren S-Parameter bereitstellen.