Impedanzmessung mit einem Sechstor-Reflektometer

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 2 Prinzip der Sechstormessung
• 2.1 Leitungen
• 2.1.1 Näherungen für hohe Frequenzen
• 2.1.2 Smith-Diagramm (Smith-Chart)
• 2.2 Idealer Fall der Reflexionsfaktorkermittlung
• 2.2.1 Möglichkeiten zur Impedanzmessung
• 2.2.2 Berechnung des Reflexionsfaktors
• 2.2.2.1 Berechnung mit drei Spannungsmessungen
• 2.2.2.2 Berechnung mit vier Spannungsmessungen
• 3 Aufbau eines Sechstormeßplatzes
• 3.1 Realer Fall der Reflexionsfaktorkermittlung mit der Sechstormessung
• 3.1.1 Der Richtkoppler (Directional Coupler)
• 3.1.1.1 Hohlleiter
• 3.1.1.2 TEM-/Lecherleitung
• 3.1.2 Meßempfänger
• 3.1.2.1 Direkte Messung
• 3.1.2.2 Durchgangsmessung
• 3.2 Arbeitsweise und Aufbau des Sechstor-Meßplatzes
• 3.2.1 Methode 1 (Messung mit zwei Richtkopplern und zwei Meßsonden)
• 3.2.1.1 Aufbau und Arbeitsweise
• 3.2.1.2 Bestimmung der Kalibrationskonstanten
• 3.2.1.3 Bestimmung des komplexen Reflexionsfaktors
• 3.2.1.4 Schlußfolgerung und Bestimmung der Meßungenauigkeit
• 3.2.2 Methode 2 (Messung mit einem Richtkoppler und drei Meßsonden)
• 3.2.2.1 Aufbau und Arbeitsweise
• 3.2.2.2 Kalibrierung des Sechstors
• 3.2.2.3 Durchführung von Reflexionsfaktormessungen
• 3.2.2.4 Schlußfolgerung
• 3.3 Abarten und Abwandlungen der Sechstormethode
• 4 Vergleichende Messung an einem Sechstor-Reflektometer und Netzwerkanalyser
• 4.1 Aufbau des Sechstor-Meßplatzes
• 4.1.1 Durchführung der Messung
• 4.1.2 Meßergebnisse
• 4.2 Messung mit einem Netzwerkanalyser
• 4.2.1 Meßergebnisse
• 4.3 Vergleich der Meßergebnisse
• 4.4 Beurteilung der Meßergebnisse

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Arbeit zielt darauf ab, den Zusammenhang zwischen komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor zu erläutern und die Impedanz bzw. den Reflexionsfaktor unbekannter Leitungsabschlüsse zu ermitteln. Hierfür wird das Prinzip der Sechstor-Methode hergeleitet und ein realer Messplatz vorgestellt. Ein Schwerpunkt liegt auf der Demonstration, wie komplexe Größen mit skalaren Messungen bestimmt werden können.

• Theoretische Grundlagen der Leitungstheorie und deren Anwendung im Hochfrequenzbereich
• Herleitung und Erklärung des Prinzips der Sechstor-Messmethode
• Aufbau und Funktionsweise eines realen Sechstor-Messplatzes
• Vergleichende Messungen mit verschiedenen Methoden
• Auswertung und Beurteilung der Messergebnisse

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Impedanzmessung mit einem Sechstor-Reflektometer ein. Es beschreibt die Zielsetzung der Arbeit, nämlich den Zusammenhang zwischen komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor aufzuzeigen und die Impedanz bzw. den Reflexionsfaktor unbekannter Leitungsabschlüsse zu ermitteln. Es skizziert den methodischen Ansatz, der die Herleitung des theoretischen Prinzips der Sechstor-Methode, die Vorstellung eines realen Messplatzes und den Vergleich mit einem Netzwerkanalyser umfasst.

2 Prinzip der Sechstormessung: Dieses Kapitel legt die theoretischen Grundlagen für die Sechstormessung dar. Es erklärt, wie komplexe Reflexionsfaktoren und Impedanzen mittels skalaren Messungen entlang einer Leitung ermittelt werden. Es werden grundlegende Begriffe und Konzepte der Leitungstheorie erläutert, wie z.B. die Beschreibung von Leitungen mithilfe von Leitungsbelägen (Widerstandsbelag, Induktivitätsbelag, Leitwertbelag, Kapazitätsbelag) und die Herleitung der zugehörigen Differentialgleichungen. Der Wellenwiderstand und die Überlagerung von hin- und rücklaufenden Wellen werden detailliert behandelt.

3 Aufbau eines Sechstormeßplatzes: Das Kapitel beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise eines realen Sechstor-Messplatzes. Es behandelt den realen Fall der Reflexionsfaktorkermittlung mit der Sechstormessung, inklusive der Funktionsweise des Richtkopplers (Directional Coupler) in Hohlleiter- und TEM-/Lecherleitungs-Anordnungen. Die verschiedenen Messmethoden (mit zwei Richtkopplern und zwei Meßsonden, sowie mit einem Richtkoppler und drei Meßsonden) werden detailliert erläutert, einschließlich der Kalibrierung und der Bestimmung des komplexen Reflexionsfaktors. Die Kapitel analysieren die jeweilige Arbeitsweise und behandeln die Bestimmung der Messgenauigkeit.

4 Vergleichende Messung an einem Sechstor-Reflektometer und Netzwerkanalyser: Dieses Kapitel widmet sich dem Vergleich der Messergebnisse, die mit dem selbstgebauten Sechstor-Reflektometer und einem professionellen Netzwerkanalyser gewonnen wurden. Der Aufbau des Messplatzes und die Durchführung der Messungen werden beschrieben. Die Ergebnisse beider Messmethoden werden gegenübergestellt und bewertet, um die Genauigkeit und Anwendbarkeit der Sechstor-Methode zu beurteilen.

Schlüsselwörter

Impedanzmessung, Sechstor-Reflektometer, Reflexionsfaktor, Leitungstheorie, Hochfrequenztechnik, Richtkoppler, Skalare Messungen, Netzwerkanalyser, Messgenauigkeit, TEM-Wellen, Hohlleiter.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Thema dieser Arbeit über Sechstor-Reflektometer?

Die Arbeit befasst sich mit der Impedanzmessung und der Bestimmung des Reflexionsfaktors unbekannter Leitungsabschlüsse mithilfe eines Sechstor-Reflektometers. Sie erläutert den Zusammenhang zwischen komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor und vergleicht die Ergebnisse mit denen eines Netzwerkanalysers.

Was sind die Hauptziele dieser Arbeit?

Die Hauptziele sind: die Erläuterung des Zusammenhangs zwischen komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor, die Herleitung des Prinzips der Sechstor-Messmethode, der Aufbau und die Funktionsweise eines realen Sechstor-Messplatzes, vergleichende Messungen mit verschiedenen Methoden und die Auswertung und Beurteilung der Messergebnisse.

Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?

Die Arbeit behandelt die theoretischen Grundlagen der Leitungstheorie, die Herleitung und Erklärung des Prinzips der Sechstor-Messmethode, den Aufbau und die Funktionsweise eines realen Sechstor-Messplatzes, vergleichende Messungen mit verschiedenen Methoden und die Auswertung und Beurteilung der Messergebnisse.

Was ist das Prinzip der Sechstormessung, das in dieser Arbeit behandelt wird?

Das Prinzip der Sechstormessung ermöglicht es, komplexe Reflexionsfaktoren und Impedanzen durch skalare Messungen entlang einer Leitung zu ermitteln. Die Arbeit erklärt, wie die Überlagerung von hin- und rücklaufenden Wellen und der Wellenwiderstand zur Berechnung dieser Größen verwendet werden können.

Wie wird ein Sechstor-Messplatz aufgebaut, wie in dieser Arbeit beschrieben?

Die Arbeit beschreibt den Aufbau eines realen Sechstor-Messplatzes unter Verwendung von Richtkopplern (Directional Couplers) in Hohlleiter- und TEM-/Lecherleitungs-Anordnungen. Es werden zwei Methoden detailliert erläutert: Messungen mit zwei Richtkopplern und zwei Messsonden, sowie Messungen mit einem Richtkoppler und drei Messsonden. Dabei wird die Kalibrierung des Sechstors und die Bestimmung des komplexen Reflexionsfaktors beschrieben.

Welche Rolle spielt der Richtkoppler (Directional Coupler) beim Sechstor-Messplatz?

Der Richtkoppler ermöglicht die selektive Messung der hin- und rücklaufenden Wellen auf der Leitung. Dies ist essentiell für die Bestimmung des Reflexionsfaktors. Die Arbeit beschreibt Richtkoppler in Hohlleiter- und TEM-/Lecherleitungs-Anordnungen.

Wie werden die Messergebnisse des Sechstor-Reflektometers bewertet?

Die Messergebnisse des Sechstor-Reflektometers werden mit den Ergebnissen eines professionellen Netzwerkanalysers verglichen. Dies ermöglicht eine Beurteilung der Genauigkeit und Anwendbarkeit der Sechstor-Methode.

Welche Schlüsselwörter sind mit dieser Arbeit verbunden?

Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Impedanzmessung, Sechstor-Reflektometer, Reflexionsfaktor, Leitungstheorie, Hochfrequenztechnik, Richtkoppler, Skalare Messungen, Netzwerkanalyser, Messgenauigkeit, TEM-Wellen, Hohlleiter.