Der Vektornetzwerkanalysator R&S®ZNA bietet einen auf dem Markt unerreichten Dynamikbereich. Die resultierende hohe Empfindlichkeit und Aussteuerfestigkeit erschließt Applikationen, die bisher mit Vektornetzwerkanalysatoren nicht realisierbar waren.
Ausgangsmultiplexer, die als Teil der Nutzlast in Kommunikationssatelliten verwendet werden, dienen der Zusammenführung verschiedener gefilterter Kanäle zu einem gemeinsamen Signal, das der Antenne zugeführt wird. Multiplexer bestehen aus Kanalfiltern, die an eine gemeinsame Hohlleitersammelschiene angeschlossen sind. Sie filtern getrennt jedes interessierende Kanalband und können Leistungen von typisch bis zu 300 W innerhalb der Ku- und Ka-(Downlink)-Bänder verarbeiten. Kanalfilter verfügen oft über Techniken zur Temperaturkompensation. Im Vergleich zu Invar-basierten Lösungen der vorherigen Generation verringert sich dadurch der Formfaktor. Die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit eines Kanals werden entscheidend durch die Temperaturkompensation bestimmt, die wiederum wesentlich von der Temperatur in der Umgebung der Kompensationseinheit abhängt.
Diese Temperatur ist bekanntermaßen schwer durch vorherige Analysen vorauszusagen.
Ebenso hängen die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit des 300-W-Hochleistungszirkulators für das Ku- und Ka-(Downlink)-Band maßgeblich von der Temperatur innerhalb des Ferrits ab. Auch diese Temperatur ist schwer auf der Basis von Analysen vorherzusagen.
Bisher war es nicht möglich, diese Komponenten zur Ermittlung ihres wahren Frequenzgangs mit hoher Leistung zu testen, da sie normalerweise von einem Leistungsverstärker in Form einer Wanderfeldröhre gespeist werden, die für eine schnelle Frequenzumschaltung ungeeignet ist. Stattdessen werden sie typischerweise mit einem Vektornetzwerkanalysator bei niedrigen Pegeln getestet, und der Ausgangsmultiplexer bzw. Zirkulator wird auf eine berechnete effektive Temperatur erwärmt, um die resultierende Verlustleistung innerhalb der Komponente zu simulieren.
Das Problem bei dieser Methode ist, dass die Berechnung einer effektiven homogenen Temperatur schwierig ist, besonders wenn die Kanalfilter des Ausgangsmultiplexers und die Zirkulatoren temperaturkompensiert sind. In einer realen Situation verteilt sich die Wärme nicht gleichmäßig innerhalb der Komponenten. Besonders problematische Stellen entstehen dort, wo innerhalb einer Struktur eine höhere Verlustleistung auftritt. Dadurch wird das elektrische Verhalten in einer Weise beeinflusst, die nicht leicht zu reproduzieren ist.
Der Vektornetzwerkanalysator R&S®ZNA bietet einen auf dem Markt unerreichten Dynamikbereich.
Dieser hohe Dynamikbereich ermöglicht echte S-Parametermessungen über Hochleistungskoppler mit hohem Koppelfaktor.
Im unten gezeigten Messaufbau wird über eine Wanderfeldröhre ein CW-Stimulussignal mit hoher Leistung und der gewünschten Frequenz in den Ausgangsmultiplexer eingespeist, was die gewollten Erwärmungseffekte bewirkt. Die Signale für die S-Parameter-Messungen werden über die Hohlleiterkoppler eingekoppelt, die einen hohen Koppelfaktor zwischen 50 dB und 60 dB besitzen. Dies schützt die Messtore des Analysators gegen Beschädigung durch hohe Leistungen, stellt jedoch gleichzeitig eine Herausforderung für das Instrument dar, da ein großer Signal-Rauschabstand (d.h. Dynamikbereich) erforderlich ist, damit dessen Empfänger die gesendeten und reflektierten Signale überhaupt "sehen" können.
Der konkurrenzlos hohe Dynamikbereich des R&S®ZNA Vektornetzwerkanalysators ermöglicht eine neue Messmethode zum Testen von Hochleistungs-Hohlleiterkomponenten. Dies erlaubt erstmals das Testen dieser Komponenten unter realen Betriebsbedingungen und ermöglicht so ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Maßnahmen zur Temperaturkompensation auf die Frequenz.
Messaufbau für Tests an Hochleistungs-Ausgangsmultiplexern mit dem R&S®ZNA Viertor-Vektornetzwerkanalysator
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