Forum: HF, Funk und Felder Keysight kann nicht rechnen.


von Peter M (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

... oder WTF. Hab ich wirklich so ein Brett vorm' Hirn?

Siehe screenshot anbei: Gemessen wird Realteil -83.64e-3, Imaginaerteil 
-296.68e-3 und Absolutwert 399.48e-3.

Der Absolutwert stimmt exakt mit dem ueberein was ich erwarte (0.4). 
(Die Phase auch, ist aber nicht im Screenshot).

Realteil und Imaginaerteil allerdings nicht. Schnell kann man auch 
nachrechnen dass abs(-83.64e-3 - j296.68e-3) = 0.3082 ist. Und nicht 
0.399.

Kann Keysight nicht rechnen?
Oder stellen die tatsaechlich nicht Realteil/Imaginaerteil dar, obwohl 
sie das behaupten?
Haben die eine andere Definition von Absolutwert, Realteil, 
Imaginaerteil?
Oder seh ich was ganz triviales nicht?

von Hp M. (nachtmix)


Lesenswert?

Wer weiss, was du dir da hast ausrechnen lassen.
Tr1 "Real" und Tr2 "Imag" ist ja verständlich, passt aber nicht zu 
deinem Erwartungswert.
Aber zu Tr3 "LinM" fällt mir nichts ein.

Hast du evtl. eine Logarithmierung drin?
Was bedeutet das M bei "S11/M"?

von Peter M (Gast)


Lesenswert?

> Was bedeutet das M bei "S11/M"?

Das ist es. Ich glaub' das stand fuer "Math".
Ich hatte wohl normalisiert.

Math entfernt und jetzt scheint es stimmig!

Nachdem ich eine OLS Kalibirierung durchfuehre und dann wieder "Load" 
oder "Short" anstecke, befindet sich der Marker irgendwo am 
Einheitskreis. Ich dachte die Kalibierung sei dazu gut dass Open genau 
auf +1 landet und Short auf -1. Das ist der eigentliche Grund wieso ich 
normalisiert habe, denn dann ging der Open-Marker auf +1.

Ist es normal, dass es nach einer OLS Kalibierung trotzdem eine 
zufaellige Phase (=Einheitskreis) gibt oder mach ich bei der Kalibierung 
was falsch?

von Volker M. (Gast)


Lesenswert?

Peter M schrieb:
> Nachdem ich eine OLS Kalibirierung durchfuehre und dann wieder "Load"
> oder "Short" anstecke, befindet sich der Marker irgendwo am
> Einheitskreis.

Das hast du vermutlich eine Port Extension drin, oder der Open/Short ist 
mit falschen Kalibrierdaten hinterlegt (falsche Offsetlänge).

> Ist es normal, dass es nach einer OLS Kalibierung trotzdem eine
> zufaellige Phase (=Einheitskreis) gibt oder mach ich bei der Kalibierung
> was falsch?

Du hast noch einen Phasenversatz, der da nicht hingehört.

von Peter M (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hi Volker,

Hast du zufaellig schon mal mit einem Keysight VNA gearbeitet?
Ich checks einfach nicht:

Volker M. schrieb:
> Peter M schrieb:
>> Nachdem ich eine OLS Kalibirierung durchfuehre und dann wieder "Load"
>> oder "Short" anstecke, befindet sich der Marker irgendwo am
>> Einheitskreis.
>
> Das hast du vermutlich eine Port Extension drin, oder der Open/Short ist
> mit falschen Kalibrierdaten hinterlegt (falsche Offsetlänge).

Port Extensions: Off
Apply Fixtures: Off

Ich hab das 85032F Type N Calibration Set.
Ich gehe auf Cal -> Basic Cal ...

Dann waehle ich
Connector: Type N (50)
Cal kit: 85032F
VNA: Port 1
DUT: Male (Ich hab ein low less Coax Kabel dazwischen, ich verwende die 
Male Type N Kalibieriungsstecker)
Cal Type: OSL

Dann stecke ich "Open" an, klicke auf Open.
Dann short, dann load bis "Calibration is 100% Done" kommt. Dann Finish.

Wenn ich dann wieder "Short" anstecke kommt der Screen im Anhang.
Er ist phasenversetzt (149.59 Grad).

>> Ist es normal, dass es nach einer OLS Kalibierung trotzdem eine
>> zufaellige Phase (=Einheitskreis) gibt oder mach ich bei der Kalibierung
>> was falsch?
>
> Du hast noch einen Phasenversatz, der da nicht hingehört.

Erstmal super fuer die Bestaetigung dass da was falsch ist!

Woher koennte der Phasenversatz noch kommen?

LG
Peter

von Volker M. (Gast)


Lesenswert?

Peter M schrieb:
> Hast du zufaellig schon mal mit einem Keysight VNA gearbeitet?

Ja, früher mal intensiv.

> Port Extensions: Off
> Apply Fixtures: Off

Gut soweit. Dein Vorgehen bei der Kalibrierung klingt auch erstmal 
richtig.

Wobei die Referenzebene = Phasenbezug nach Kalibrierung nicht unbedingt 
genau an der Position des Short liegen muss.

Ich versuche gerade mal, die 30° einzuschätzen: 30° bei 915MHz sind 26mm 
elektrische Länge*, wenn ich mich nicht verrechnet habe. Also liegt die 
Kalibrierungs-Referenzebene demnach um 26mm VOR dem Short, wenn der 
Short-Standard nun +30° Phasenoffset hat? Ist die mechanische Länge des 
Short vom Stecker bis zur Kurzschluss-Ebene so lang, daß das eine 
sinnvolle Lage der Phasenreferenz ergibt?

Wenn ich hier auf Seite 44 schaue bei den Calkit-Komponenten...
https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/85032-90021.pdf?id=1000001701-1:epsg:man
... dann kommt mir der Gedanke, daß man die Standards bei der 
Kalibrierung eventuell anders kombinieren soll mit einem der 
Thru-Adapter?

Das ist aber spekulativ, ich hatte damals ein anderes Calkit. Vielleicht 
steht etwas in der Anleitung zum Calkit.

Viel Erfolg!
Volker

* mechanische Länge entsprechend geringer wegen Verkürzungsfaktor durch 
das Dielektrikum

von Peter M (Gast)


Lesenswert?

Hi Volker,

Ich habe jetzt "Preset" gemacht und neu angefangen.
Ich glaube der Phasenversatz kommt von der Frequenzabhaengigkeit.

Wenn ich z.B. Short anstecke und dann mit dem Marker die Frequenz 
aendere, bewege ich mich beginnend von -1 am Einheitskreis.

Mich verwirrt das aber: Der VNA weiss was meine Frequenz ist: Sollte der 
nicht die Frequenzabhaengigkeit breitbandig rauskalibrieren?

Was ist der Unterschied zu "Response Short" und "Response Open" 
Kalibrierung und "Response Cal ..."?

Letztere Option sagt "Measure Mechanical Standards". Hier kann ich 
"Open" und "Short" klicken und dann "Normalize". Letzteres behebt das 
Problem. Allerdings nur fuer "Open". Wenn ich danach "Short" oder "Load" 
anstecke sehe ich eine Punktwolke.

Ich hab nicht wirklich viel Erfahrung mit VNAs ... versteh ich das ganze 
falsch? Gibt es hier prinzipbedingt einen Phasenversatz den ich selbst 
mathematisch entfernen soll? (z.B. mit Math -> Normalize)?

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


Lesenswert?

Peter M schrieb:
> Ich gehe auf Cal -> Basic Cal ...
>
> Dann waehle ich
> Connector: Type N (50)
> Cal kit: 85032F
> VNA: Port 1
> DUT: Male (Ich hab ein low less Coax Kabel dazwischen, ich verwende die
> Male Type N Kalibieriungsstecker)
> Cal Type: OSL
>
> Dann stecke ich "Open" an, klicke auf Open.
> Dann short, dann load bis "Calibration is 100% Done" kommt. Dann Finish.
>
> Wenn ich dann wieder "Short" anstecke kommt der Screen im Anhang.
> Er ist phasenversetzt (149.59 Grad).

Das ist durchaus normal, wenn es bei der Kalibrierung mit rechten Dingen 
zugegangen ist. Der Grund ist der folgende:

Bei Deinem Short-Standard liegt der physikalische Kurzschluss ein Stück 
hinter der Bezugsebene des Steckers. U.a diese Diskrepanz wird durch die 
Korrekturdaten, die zum Kalibrierkit gehören, kompensiert.

Wenn Du also nach erfolgreicher Kalibrierung Deinen Short ansteckst, 
siehst Du, was Dein Short in Tat und Wahrheit ist: Ein Stück Leitung ab 
der Bezugsebene des Steckes, das eine Phasendrehung macht, mit einem 
Kurzschluss am Ende.

Ähnliches gilt natürlich auch für den Open-Standard.

von Peter M (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mario H. schrieb:
> Das ist durchaus normal, wenn es bei der Kalibrierung mit rechten Dingen
> zugegangen ist. Der Grund ist der folgende:
>
> Bei Deinem Short-Standard liegt der physikalische Kurzschluss ein Stück
> hinter der Bezugsebene des Steckers. U.a diese Diskrepanz wird durch die
> Korrekturdaten, die zum Kalibrierkit gehören, kompensiert.
>
> Wenn Du also nach erfolgreicher Kalibrierung Deinen Short ansteckst,
> siehst Du, was Dein Short in Tat und Wahrheit ist: Ein Stück Leitung ab
> der Bezugsebene des Steckes, das eine Phasendrehung macht, mit einem
> Kurzschluss am Ende.
>
> Ähnliches gilt natürlich auch für den Open-Standard.

Natuerlich stecke ich meinen Short/Open/Load ueber ein Coax-Kabel an das 
normalerweise eine Phasenverschiebung verursacht. Aber nach meinen 
Verstaendnis ist das doch exakt wofuer die Kalibierung gut ist oder? 
Damit ich auch den Effekt eines Kabels perfekt raus kalibrieren kann. 
Ist das nicht so?

Wie ich oben geschrieben habe, glaube ich dass das Problem an einer 
Frequenzabaengigkeit liegt.
Im Anhang befindet sich der Screenshot fuer "Open" mit Frequenzbereich 
100khz....8GHz (nach "Smart Calibration"). Der Marker ist bei 100kHz und 
exakt +1, wie erwartet. Aendere ich nun die Markerfrequenz bewege ich 
mich im Uhrzeigersinn am Einheitskreis (selbes fuer "Short", nur 
umgekehrt).

Kann es sein dass der VNA einfach keine Frequenzkompensierung 
durchfuehrt? Ich dachte das ist "Response Short" und "Response Open" die 
ich ja durchgefuehrt habe...

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


Lesenswert?

Peter M schrieb:
> Natuerlich stecke ich meinen Short/Open/Load ueber ein Coax-Kabel an das
> normalerweise eine Phasenverschiebung verursacht. Aber nach meinen
> Verstaendnis ist das doch exakt wofuer die Kalibierung gut ist oder?
> Damit ich auch den Effekt eines Kabels perfekt raus kalibrieren kann.
> Ist das nicht so?

Ja, schon. Aber Dein Short-Standard selbst enthält ein kurzes Stückchen 
Leitung, an dessen Ende der physikalische Kurzschluss sitzt. Und das 
sieht man.

> Im Anhang befindet sich der Screenshot fuer "Open" mit Frequenzbereich
> 100khz....8GHz (nach "Smart Calibration")

Keine Ahnung, was "Smart Calibration" ist, irgendeine Keysight-Sache? 
Ich bin R&S-User.

> Wie ich oben geschrieben habe, glaube ich dass das Problem an einer
> Frequenzabaengigkeit liegt.

Die Phasenverschiebung, die durch den räumlichen Abstand zwischen 
Kalibrierebene und physikalischem Kurzschluss kommt, ist natürlich 
frequenzabhängig.

> Der Marker ist bei 100kHz und
> exakt +1, wie erwartet. Aendere ich nun die Markerfrequenz bewege ich
> mich im Uhrzeigersinn am Einheitskreis (selbes fuer "Short", nur
> umgekehrt).

Ich glaube, Du erwartest etwas falsches. Deine Smith-Diagramme sehen 
genau so aus, wie wenn man nach einer erfolgreichen Kalibrierung mit 
einem handelsüblichen OSM-Kit die Standards wieder ansteckt. Den Grund 
dafür hatte ich ja schon genannt.

> Kann es sein dass der VNA einfach keine Frequenzkompensierung
> durchfuehrt? Ich dachte das ist "Response Short" und "Response Open" die
> ich ja durchgefuehrt habe...

Ich weiß nicht, was Du mit Frequenzkompensierung meinst, und was bei 
Keysight genau "Response Short" und "Response Open" ist. Wenn das etwas 
ähnliches wie "Auto Length" bei R&S ist, dann fügt das eine Offset-Länge 
hinzu, so dass die Gruppenlaufzeit minimal wird. D.h., eine eventuell 
vorhandene Offset-Länge vor dem physikalischen Kurzschluss bzw. dem 
offenen Ende wird herausgerechnet. Das willst Du normalerweise aber 
nicht haben, weil das Deine Kalibrierebene hinter die Referenzebene des 
Steckers schiebt.

von Peter M (Gast)


Lesenswert?

Hi Mario,

Ok, ich glaube ich beginne zu verstehen.

Wenn das stimmt: Bei 1GHz messe ich, mit Short angesteckt, 146.77 Grad.
Das sollten 180 Grad sein, d.h. die Phase ist um 33.23 Grad verschoben.

300e6/1e9 * 33.23/360 = 2.77cm

Das kaeme mir eigentlich recht viel vor, aber ist auch plausibel. 
Zumindest wenn ich annehme dass die Bezugsebene:
* Nicht ganz vorne beim female N Anschluss ist
* ganz vorne beim male N Anschluss des Short ist.
(waere konsistent mit: http://www.rfconnector.com.tw/n-connector-2.html)

2.7cm ist in etwa die Groesse des Short-Steckers. Das wuerde bedeuten 
dass der "Short" ganz hinten im Stecker sitzt und die restlichen 2.7cm 
nur Draht ist? Wieso wuerde man so den Platz verschwenden?

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


Lesenswert?

Peter M schrieb:
> Wenn das stimmt: Bei 1GHz messe ich, mit Short angesteckt, 146.77 Grad.
> Das sollten 180 Grad sein, d.h. die Phase ist um 33.23 Grad verschoben.
>
> 300e6/1e9 * 33.23/360 = 2.77cm
>
> Das kaeme mir eigentlich recht viel vor, aber ist auch plausibel.
> Zumindest wenn ich annehme dass die Bezugsebene:

Da fehlt noch ein Faktor 1/2, denn das Signal muss inklusive Reflexion 
zweimal die Strecke zwischen Bezugsebene und physikalischem Short 
durchlaufen.

> Wieso wuerde man so den Platz verschwenden?

Weil man nicht für alle Stecker-Normen Kurzschlüsse ohne Offset-Länge 
bauen kann. Die Referenzebene liegt meist per Definition bei den 
Fügeflächen des Außenleiters, so dass beim männlichen N der Pin hinter 
der Referenzebene liegt, und beim weiblichen die Pin-Aufnahme über die 
Referenzebene hinaus ragt. Einen männlichen Kurschluss z.B. könnte man 
nicht mehr stecken.

Außerdem kann man keinen perfekten Open bauen, da es immer 
Streukapazität gibt. Da hat man immer irgendwie geartete Korrekturen. 
Beim Short muss man bei höheren Frequenzen auch einen induktiven Anteil 
des physikalischen Kurzschlusses kompensieren.

Bei APC3,5mm, oder K- bzw. V-Steckern kann man im Prinzip männliche und 
weibliche Kurzschlüsse ohne Offset-Länge bauen (bei Open ist das, wie 
gesagt, praktisch unmöglich). Macht man aber bei Kalibrierkits nicht, da 
bei einem vernünftig ausgelegten Kit bei jeder Frequenz Open, Short und 
Load möglichst auf einer Linie im Smith-Diagramm liegen sollten. Tun sie 
das nicht, wird die Kalibriermathematik anfälliger für Fehler. Im 
Extremfall, wenn bei einer Frequenz das S_11 von Open und Short gleich 
aussehen, bricht die Sache für diese Frequenz völlig zusammen.

von Peter M (Gast)


Lesenswert?

Hi Mario (und Volker und nachtmix),

Danke fuer deine umfassende Erklaerung!

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.