Vektornetzwerkanalysator

Ein Vektornetzwerkanalysator ist ein Messgerät zur Ermittlung wichtiger Netzwerkparameter von HF- und Mikrowellenkomponenten und -netzwerken.

Ein VNA besteht in der Regel aus einem oder mehreren Signalgeneratoren, z. B. einem für die Übertragungsmessung (oder „Vorwärtsmessung“) und einem für die Reflexionsmessung (oder „Rückwärtsmessung“), sowie einem oder mehreren Empfängern, die die Amplitude und Phase der Signale erfassen. Zwei integrierte Signalquellen sind beispielsweise für Verstärker-Intermodulationstests interessant, bei denen zwei unterschiedliche Frequenzen für den Test erforderlich sind. Für andere Messungen kann eine Quelle auch das HF-Signal und die andere das LO-Signal liefern.

Alle VNAs legen ein bekanntes Stimulussignal an das zu testende Gerät (DUT) an und messen die Antwort. Durch Messung der Antwort des DUT bei verschiedenen Frequenzen und Vergleich mit dem bekannten Stimulus kann der VNA die Amplituden- und Phaseneigenschaften des DUT bestimmen, wie z. B. seine Verstärkung, Rückflussdämpfung und Übertragungs-bzw. Reflexionskoeffizienten. Diese Informationen können für den Entwurf, die Optimierung und die Fehlerbehebung von HF- und Mikrowellenschaltungen und -systemen verwendet werden.

In einem Vektornetzwerkanalysator wird das DUT, beispielsweise eine Baugruppe oder ein elektrisches Gate, nicht wie bei einem herkömmlichen TDR über die Zeit, sondern über die Frequenz gemessen.

Beispielsweise kann die zu messende Baugruppe mit einer Reihe von Sinuswellen gespeist werden, sodass die auftretenden Signaländerungen vom Empfänger im Netzwerkanalysator erfasst werden können. Dies geschieht durch Bestimmung des Vektorverhältnisses zwischen den einfallenden und reflektierten Spannungen, wobei die Frequenz der sinusförmigen Wellenform durchlaufen wird, um die Reaktion des zu testenden Geräts als Funktion der Frequenz zu bestimmen. Es handelt sich also um eine relative Messung der gesendeten und empfangenen Signale. Insbesondere können VNAs auch Amplitude und Phase als komplexe Größen erfassen und so Streuparameter (S-Parameter) in komplexen Werten ausdrücken.

Die erfassten Reflexions- und Transmissionsdaten werden mittels Anzeigen so dargestellt, dass die Informationen benutzerfreundlich interpretiert werden können. Viele HF-Netzwerkanalysatoren bieten daher Funktionen wie lineare und logarithmische Formate, Sweeps, Polardiagramme, Smith-Charts usw. Trace-Marker, Grenzlinien und Pass/Fail-Kriterien können ebenfalls hinzugefügt werden.

Da VNAs im Vergleich zu TDR-Oszilloskopen einen größeren Dynamikbereich haben, können sie für genauere Messungen verwendet werden. Bei der VNA-basierten Zeitbereichsanalyse werden zeitliche Signale in ihre Frequenzkomponenten zerlegt, sodass das Signal aus der Summe dieser Frequenzkomponenten rekonstruiert werden kann. Datenmessungen mit VNAs gelten als sehr stabil, genau und vielseitig.

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