Hallo, ich möchte die Dämpfung, also |S21| eines 75 Ohm-Kabels messen, mir steht aber nur ein 50 Ohm-NWA zur Verfügung, der keine internen Umrechnungen kann. Wie stell ich das an? Meine erste Idee war Umrechnung, aber wie genau berechne ich |S21| (75 Ohm) aus den Werten, die mir der NWA anzeigt? Habd dazu leider keine Formeln im Netz gefunden.
Mit zwei Minimum-loss-pads, zuerst ohne Kabel, dann dazwischengeschaltet. Anpassungsmessung geht so natürlich nicht, nur Durchgang.
Hallo Christian. Dich wichtigste Info fehlt: FREQUENZ! Wenn du es breitbandig haben möchtest, such mal nach 'Minimum Loss Pad'. Diese Teil ist ein resistives Dämpfungsglied, das dir die 50 Ohm deines VNA auf die 75 Ohm deines Kabels zwangsanpasst. Minimum Loss 50 <-> 75 Ohm ca. 5.7dB. Diesen 'Minimum Loss' muss man natürlich bei der Berechnung wieder abziehen. So ein Teil kann man sich aus normalen Widerständen zusammen schmieden. Mit deinem VNA kannst du ihn dann natürlich auch ausmessen. 73 Wilhelm
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Danke an alle erstmal. 1) Die Möglichkeit mit einem Minimum Loss Pad ist mir bekannt, ich würde es aber gerne ohne zusätzliche Hardware machen, da ich die Minium Losspads erst kaufen müsste. Gemessen werden soll bis 5 GHz, da baut man die nicht eben selber. 2) Die Seite mit den Umrechnungen ist nur für S11/S22. Sicher, dass das für S21 genauso geht? Ich glaube nämlich nicht.
Also ich glaube, was ich suche ist einfach, wie man S-Parameter von einer Bezugsimpedanz auf eine andere umrechnet.
Hat das Kabel denn wirklich einen Wert um 75 Ohm? Meine Erfahrung ist, dass es da erhebliche Abweichungen vom Nennwert geben kann.
Christian schrieb: > ich möchte die Dämpfung, also |S21| eines 75 Ohm-Kabels > messen, mir steht aber nur ein 50 Ohm-NWA zur Verfügung, > der keine internen Umrechnungen kann. > > Wie stell ich das an? Meine erste Idee war Umrechnung, > aber wie genau berechne ich |S21| (75 Ohm) aus den Werten, > die mir der NWA anzeigt? Ich kenne mich mit derlei Dingen nicht aus, aber meiner unmaßgeblichen Meinung nach musst Du da gar nix rechnen. S21 ist laut Wikipädie der "Vorwärts-Transmissionsfaktor ohne Anregung an Tor2". In der Optik würde man das wohl den Reintransmissionfaktor nennen. Wenn dort z.B. 3dB herauskommen, dann ist die Leistung am Kabelende halb so groß wie am Kabelanfang - bzw. die Amplitude das 0.707fache. Das ist völlig unabhängig von irgendwelchen Impedanzen. Die Fehlanpassung steckt meiner Meinung nach im S11 bzw. S22, und die kennt der NWA ja extra. Da Dein Kabel ein passiver, symmetrischer Vierpol ist, müsste speziell S11 = S22 und S21 = S12 gelten. Alle Angaben ohne Gewähr.
Possetitjel schrieb: > Ich kenne mich mit derlei Dingen nicht aus, aber meiner > unmaßgeblichen Meinung nach musst Du da gar nix rechnen. > [...] Ich muss mich leider korrigieren. Die Überlegung, dass die Summe aus reflektierter, absorbierter und transmittierter Energie konstant und gleich der eingespeisten Energie sein muss, ist und bleibt richtig. Wenn der NWA beim S21 3dB Verlust anzeigt, dann bleibt auch tatsächlich die halbe Leistung im Kabel. Das gilt aber leider nur für den Absolutwert . Dadurch, dass die reflektierten Anteile mehrfach im Kabel hin- und herlaufen und dabei jedesmal gedämpft werden, ist die "effektive Lauflänge" größer als die reale Kabellänge. Der Grad dieser "Verlängerung" hängt vom Grad der Fehlanpassung ab. Die angenommenen 3dB Dämpfung bezögen sich also auf eine zunächst unbekannte "effektive Lauflänge", so dass man nicht direkt auf die Dämpfung je Meter schließen kann. --> Mist. :/
Possetitjel schrieb: > Ich muss mich leider korrigieren. Grmblf... teilweise Korrektur zur Korrektur. Habe gerade mal gerechnet: 50 Ohm zu 75 Ohm gibt ja nur eine Fehlanpassung von knapp 1 dB. Anders ausgedrückt: 80% der Energie passieren die Stoßstelle; lediglich 20% werden reflektiert. (Reflexionsfaktor ist 0.2) Die rücklaufende Welle kann also maximal +/-4% Fehler verursachen; die Mehrfach-Reflexionen noch weniger. Wenn die aus Kabellänge und Frequenz resultierende Kabeldämpfung groß gegen die Fehlanpassung von 1 dB ist (z.B. 3 dB oder größer), sollten sich die Reflexionen nur in den Kommastellen auswirken.
Possetitjel schrieb: > S21 ist laut Wikipädie der "Vorwärts-Transmissionsfaktor > ohne Anregung an Tor2". In der Optik würde man das wohl > den Reintransmissionfaktor nennen. > Wenn dort z.B. 3dB herauskommen, dann ist die Leistung > am Kabelende halb so groß wie am Kabelanfang - bzw. die > Amplitude das 0.707fache. Das ist völlig unabhängig von > irgendwelchen Impedanzen. Die Fehlanpassung steckt meiner > Meinung nach im S11 bzw. S22, und die kennt der NWA ja > extra. Nein, S21 ist das was an Tor 2 in den NWA "reingeht" geteilt durch das, was der NWA an Tor 1 rausschickt. Fehlanpasssungen gehen da voll mit ein. Oder anders ausgedrückt, der NWA misst immer die S-Parameter normiert auf 50 Ohm. > Da Dein Kabel ein passiver, symmetrischer Vierpol ist, > müsste speziell S11 = S22 und S21 = S12 gelten. Klar, hilft mir nur nicht weiter :) > Die Überlegung, dass die Summe aus reflektierter, absorbierter > und transmittierter Energie konstant und gleich der eingespeisten > Energie sein muss, ist und bleibt richtig. Ersetze Energie durch Leistung, dann passt es. > Wenn der NWA beim S21 3dB Verlust anzeigt, dann bleibt auch > tatsächlich die halbe Leistung im Kabel. Nein, also wenn der NWA nur die Verluste anzeigen würde, müsste bei einem verlustlosen Kabel ja immer S21=1 rauskommen. S21 ist wie gesagt das verhältnis zwischen der in Tor 2 einlaufenden Welle und der aus Tor 1 auslaufenden. Und sobald die Leitung zwischen den Toren nicht genau 50 Ohm hat, tritt die bekannte Welligkeit im Transmissionsverlauf auf. > Habe gerade mal gerechnet: 50 Ohm zu 75 Ohm gibt ja nur eine > Fehlanpassung von knapp 1 dB. Aha und wie kommst Du darauf (Rechenweg)? < Anders ausgedrückt: 80% der > Energie passieren die Stoßstelle; lediglich 20% werden > reflektiert. (Reflexionsfaktor ist 0.2) Falsch, die Amplitude der reflektierten Welle ist 20 % der hinlaufenden Welle, aber nur 4 % der Leistung (Energie) werden reflektiert. > Die rücklaufende Welle kann also maximal +/-4% Fehler > verursachen; Pro Stoßstelle ja, ich habe aber zwei davon :) > die Mehrfach-Reflexionen noch weniger. Weniger oder auch mehr! Die durch Mehrfachreflexionen entstehenden Wellen können sich der hinlaufenden Welle destruktiv überlagern, so dass ich sogar mehr Dämpfung habe als nur durch die beiden Stoßstellen entstehen würde. > Wenn die aus Kabellänge und Frequenz resultierende Kabeldämpfung > groß gegen die Fehlanpassung von 1 dB ist (z.B. 3 dB oder größer), > sollten sich die Reflexionen nur in den Kommastellen auswirken. Wieso nur in den Kommastellen, der Messfehler kann 1 dB oder mehr betragen. Du hast natürlich Recht, dass das bei hohen Kabeldämpfungen wahrscheinlich nicht von Interesse sein wird, ich bin aber weiterhin auf der Suche nach den Formeln, mit denen man S-Parameter von einer Impedanz auf die andere umrechnet/umnormiert.
Christian schrieb: > bin aber weiterhin auf > der Suche nach den Formeln, mit denen man S-Parameter von einer Impedanz > auf die andere umrechnet/umnormiert. Gibt es, aber es ist nicht "einfach", wie ich weiter oben gelesen hatte. Ich hatte auch längere Zeit danach gesucht, weil ich wissen wollte, wie sich die schnellen SiGe-Transistoren in 75Ohm Technik benehmen, und vor nem Jahr oder so hatte ich auch etwas gefunden. Muß mal danach suchen. Auf jeden Fall ist die Fehlanpassung von der Länge der Leitung abhängig, denn bekanntlich kann man eine dämpfungsfreie lambda/2 Leitung ja straflos einfügen. Kann dein VNA das nicht von sich aus umrechnen?
Christian schrieb: > ich bin aber weiterhin auf > der Suche nach den Formeln, mit denen man S-Parameter von einer Impedanz > auf die andere umrechnet/umnormiert. verscuhe es mal damit: http://downloadfile.anritsu.com/RefFiles/en-US/Services-Support/Downloads/Application-Notes/Application-Note/11410-00284B.pdf http://www.edn.com/electronics-blogs/designcon-central-/4427337/Measure-a-75--cable-with-a-50--VNA Im VNWA Forum von DG8SAQ hat Dan AC6LA einmal beschrieben wie man die Bogatin Prozedur elegant mit der custum-Funktion im VNWA machen kann ....da müsste man allerdings dort die Kommentare durchflöhen EMU
noch ein Nachtrag das Programm ZPlots von Dan AC6LA http://ac6la.com/zplots1.html könnte für die Fragestellung auch von Bedeutung sein. EMU
Wenn du lediglich den Betrag der Kabeldämpfung wissen willst, hilft dir vielleicht das optische Analogon des Durchgangs von Licht durch eine gefärbte Glasplatte. Auch da tritt an jeder Grenzfläche ein Sprung des Wellenwiderstandes und entsprechende Reflexion auf. Beispielsweise beträgt beim Übergang Glas-Luft und umgekehrt die reflektierte Leistung etwa 4%, so dass 96% der ursprünglichen Intensität am Anfang der dämpfenden Strecke noch vorhanden sind. Von da an sinkt wegen der Absorption die Intensität gemäß einer Exponentialfunktion, -also db-linear zur Länge-, um am Schluß wegen der Reflexion dort noch einmal um 4% zu fallen. Die Gesamtdämpfung in dB beträgt also die Kabeldämpfung plus die Summe der Reflexionsverluste. So kannst du auch einfach den Einfluss von Mehrfachreflexionen in dämpfungsarmen Kabeln berechnen. Beachte aber, dass Intensitätsangaben in der Optik sich auf Leistungen beziehen, während S-Parameter Spannungsverhältnisse darstellen.
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Christian schrieb: > Possetitjel schrieb: > >> Die Fehlanpassung steckt meiner Meinung nach im S11 >> bzw. S22, und die kennt der NWA ja extra. > > Nein, S21 ist das was an Tor 2 in den NWA "reingeht" > geteilt durch das, was der NWA an Tor 1 rausschickt. Okay... Jacke wie Hose. > Fehlanpasssungen gehen da voll mit ein. Gut, das wusste ich nicht. Das ändert aber nichts an dem Grundgedanken, um den es mir ging: Im S11 steckt, wieviel von der Leistung, die der NWA abgeschickt hat, das Kabel gar nicht erst betreten hat. Analog steckt im S22, wieviel von der am Kabelende angekommenen Leistung das Kabel nicht verlassen konnte. Im S21 wird ZUSÄTZLICH noch der Verlust durch die Dämpfung erfasst. >> Wenn der NWA beim S21 3dB Verlust anzeigt, dann bleibt >> auch tatsächlich die halbe Leistung im Kabel. > > Nein, also wenn der NWA nur die Verluste anzeigen würde, > müsste bei einem verlustlosen Kabel ja immer S21=1 > rauskommen. Ja, müsste. Das ist richtig. - Meine Analogie zur Optik war offenbar falsch; S21 ist nicht der Reintransmissionsgrad. Wusste ich nicht. Wieder was gelernt. > Und sobald die Leitung zwischen den Toren nicht genau > 50 Ohm hat, tritt die bekannte Welligkeit im > Transmissionsverlauf auf. Naja, meiner verwegenen Meinung nach MÜSSEN auch S11 und S22 schwanken, wenn S21 schwankt. Ist das so? Wenn ich Recht habe, dann müsste sich auch die Welligkeit im S21 rechnerisch korrigieren lassen. >> Habe gerade mal gerechnet: 50 Ohm zu 75 Ohm gibt ja nur >> eine Fehlanpassung von knapp 1 dB. > > Aha und wie kommst Du darauf (Rechenweg)? R = (Z1-Z2) / (Z1+Z2) >> Die rücklaufende Welle kann also maximal +/-4% Fehler >> verursachen; > > Pro Stoßstelle ja, ich habe aber zwei davon :) Nein - denn Du hast ja auch zwei Aussagen über die Fehlanpassung, nämlich S11 und S22! Im S11 steckt nämlich im Wesentlichen die Aussage, welcher Anteil der abgeschickten Leistung Dein Kabel gar nicht erst betreten hat. Analog S22 und die das Kabel verlassende Leistung. Wenn im S11 die eingangsseitige Anpassungsdämpfung, im S22 die ausgangsseitige Anpassungsdämpfung und im S21 die Gesamtdämpfung steckt, dann ist doch offensichtlich, dass man S21 um die beiden Fehlanpassungen korrigieren muss, um die reale Absorption im Kabel zu erhalten! > Die durch Mehrfachreflexionen entstehenden Wellen können > sich der hinlaufenden Welle destruktiv überlagern, so dass > ich sogar mehr Dämpfung habe als nur durch die beiden > Stoßstellen entstehen würde. Richtig - und das ist auch die Ursache für die Welligkeit: S11 enthält nämlich leider nicht NUR die am ersten Stoß reflektierte Energie, sondern auch einen Teil der am zweiten Stoß reflektierten. Analog S22. > Wieso nur in den Kommastellen, der Messfehler kann 1 dB > oder mehr betragen. Wenn meine Ansicht richtig ist und Du S21 um S11 bzw. S22 korrigierst, dann nicht mehr :)
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