Hans Nussbaum – DJ1UGA

zum h c isbu T x a W r N P FADas

NWT-1_Kap_1-16

18.06.2007

7:40 Uhr

Seite 1

Hans Nussbaum – DJ1UGA

HF-Messungen mit dem Netzwerktester Das Praxisbuch zum FA-NWT

NWT-1_Kap_1-16

18.06.2007

7:40 Uhr

Seite 3

Inhaltsverzeichnis 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3

Der Netzwerktester FA-NWT Was ist ein Netzwerkanalysator bzw. -tester? Bausatz FA-Netzwerktester (FA-NWT) Vorbemerkungen Aufbau des Bausatzes Installation der Software Installation des USB/RS232-Konverters Installation der NWT-Software Messhilfsmittel Messkabel HF-Adapter Weitere Hilfsmittel

9 9 9 9 11 11 12 13 14 14 14 15

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3

Grundlegende Messungen und Messgrößen Durchgangsmessungen Das Dezibel Die Leistungsangabe dBm Die Spannungsangabe dBµV Dezibelrechnung mit Gleichstrom Reflexionsmessungen Reflexionsdämpfung Reflexionsfaktor Stehwellenverhältnis Anpassungsmessung am NWT selbst

17 17 17 18 18 19 20 20 21 22 23

3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3

Die Software WinNWT bzw. LinNWT Bedienoberfläche Sonderfunktionen Frequenzzoom Direkte Gütemessung Impedanzrückrechnung Kalibrierfunktionen Logarithmische Messsonde Einpegelung zusätzlicher Messhilfsmittel Lineare Messsonde Reflexionsmesskopf für SWV- und Impedanzmessungen Reflexionsmesskopf für Reflexionsdämpfungsmessung Messsondendateien VFO-Betrieb Wattmeter Kalibrierung mit einem HF-Generator Einpegelung mit internem VFO Einpegelung mit dem Stationstransceiver

24 24 26 26 26 27 27 28 29 30 30 31 33 33 34 34 34 36 3

NWT-1_Kap_1-16

18.06.2007

7:40 Uhr

Seite 4

Inhaltsverzeichnis 3.6 3.6.1 3.6.2

Wobbel-Frequenzbereiche Wobbeln im NF-Bereich HF-Wobbel-Frequenzbereich

37 37 37

4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6

Durchführung einfacher Messungen Erste Schritte Filtermessungen Durchgangsverhalten Anpassung Messbeispiel Bandpass Messungen an ZF-Filtern Messungen an Quarzfiltern Messung an einzelnen Quarzen Mittenfrequenz und Durchgangsdämpfung Messung der Weitabdämpfung Messung der Reflexionsdämpfung Impedanzmessung Widerstand Kapazität Induktivität Resonanzmessungen Bau eines Messadapters Induktivitätsmessung mit Sonden Messungen an Spulen auf Eisenpulver-Ringkernen Messungen an Spulen auf Ferritkernen Messung einer hohen Induktivität Nochmals: Kapazitätsmessung

39 39 39 39 40 42 43 44 44 45 48 48 51 51 51 52 53 53 54 55 57 58 59

5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.5

Messung der Spulengüte Vorbemerkungen Gütebestimmung durch Reflexionsdämpfung Messprinzip Bau eines Gütemessers Gütemessung mit einer Koppelspule Gütebestimmung mittels Durchgangsmessung Messprinzip Messung sehr hoher Güten Vergleichende Untersuchungen Schwingkreisverluste Spulenverluste Messung des Parallelverlustwiderstandes Magnetantennen

60 60 61 61 63 64 65 65 66 66 68 68 69 69

6 6.1 6.1.1 6.1.2

HF-Übertrager Übertrager zur Antennenanpassung Vorbemerkungen 1:9-Unun

71 71 71 71

4

NWT-1_Kap_1-16

18.06.2007

7:40 Uhr

Seite 5

Inhaltsverzeichnis 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4

Anpassung einer 5 m langen Drahtantenne Anpassschaltung für kurze Antennen Endgespeiste Außenantenne HF-Übertrager zur Antennensymmetrierung Leitungsimpedanz Messung des Transformationsverhaltens Wirkungsgrad und Verluste Übertrager als Messhilfsmittel Kommerzieller 1:4-Übertrager Eigenbau-Messübertrager 1:9 Mantelwellensperren Koaxialkabeldrosseln Ferritstabdrosseln Klappferrite Ringkerndrosseln

72 74 75 76 76 78 80 82 82 84 85 85 86 87 88

7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7

Koaxialkabel Grundsätzliche Daten Wellenwiderstand Verkürzungsfaktor Kabeldämpfung Resonanzwirkung Koaxialkabel am NWT Resonanzverhalten Längenbestimmung durch SWV-Messung Längenbestimmung ohne Rechnung Weitere Kabeldaten Kabelimpedanz Überprüfung von unbekannten Kabeln Zweidraht-Leitungen

90 90 90 90 90 91 91 91 93 95 96 96 97 99

8 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.2 8.2.1 8.2.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3

Antennensysteme Messung einer Kurzwellen-Antennenanlage Reflexionsdämpfung Länge des Speisekabels Länge des Antennendrahtes SWV am Fußpunkt Messung einer 2-m-Antennenanlage Reflexionsdämpfung, SWV und Impedanz Länge des Speisekabels Messung einer Wendelantenne Messung ohne Richtkoppler Messung mit Richtkoppler Antennenkoppler Antennenanpassung Anpassung einer Glühlampe Einfügungsdämpfung

102 102 102 104 105 105 106 106 107 108 108 109 110 110 112 113 5

NWT-1_Kap_1-16

18.06.2007

7:40 Uhr

Seite 6

Inhaltsverzeichnis 9 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.3.2 9.4 9.4.1 9.4.2 9.4.3

Messungen an Verstärkern Eigenbau-Breitbandverstärker Aufbau des Verstärkers Frequenzgang Aussteuerungsbereich und Dynamik Reflexionsdämpfung Rauschmaß Rauschgenerator Rauschmaßmessung Y-Faktor-Methode Ausgangsleistung Sendeleistung eines 2-m-Handfunkgerätes 30-dB-Leistungsdämpfungsglied Empfängermessungen Bandbreite S-Meter-Anzeige Eingangsanpassung

115 115 115 115 116 116 117 117 118 119 120 120 120 121 121 122 124

10 10.1 10.1.1 10.1.2 10.2 10.2.1 10.2.2 10.3

Weitere Anwendungen des NWT Frequenzverdoppler Wirkung der Frequenzverdopplung Einpegelung des Frequenzverdopplers Ein Versuchs-Spektrumanalysator Zusatzschaltung Frequenzzähler Radiohören mit dem NWT

125 125 125 125 127 127 129 129

11

Literatur

132

Anhang 1 Kurzanleitung zur Software WinNWT für den FA-Netzwerktester

134

Anhang 2 Netzwerktester FA-NWT: USB-Adapter unter Windows nutzen

142

Anhang 3 Technische Daten des FA-NWT

144

6

HF-Messungen mit dem Netzwerktester Das Praxisbuch zum FA-NWT Dieses Buch möchte Funkamateure und Hobbyelektroniker ansprechen, die etwas tiefer in die Geheimnisse der HF-Technik eindringen möchten. Mit einem komfortabel arbeitenden Bausatz-Netzwerktester werden vielfältige Messungen, die in der Hobbywerkstatt, beim Betrieb von Funkgeräten und beim Abgleich von Antennen nützlich sind, Schritt für Schritt erläutert und praktisch durchgeführt. Für zahlreiche Aufgabenstellungen, die auch mit kommerziellen Netzwerkanalysatoren lösbar sind, werden sowohl Messprinzipien als auch -aufbauten genau erklärt. Der Autor war selbst jahrelang als Entwicklungsingenieur tätig und ist seit 1991 lizenzierter Funkamateur. Seine reichen Erfahrungen aus Beruf und Hobby werden in dem vorliegenden Buch praxisbezogen weitergegeben. Das dabei benutzte Selbstbaugerät ist hervorragend geeignet, viele scheinbar komplizierte Messungen mit erstaunlicher Genauigkeit und einem Minimum an zusätzlichen Messeinrichtungen durchzuführen. Dabei gelten die beschriebenen Verfahren prinzipiell auch für Geräte wie Ten-Tec VNA 6000, ELAD SNA 2550 und miniVNA. Aus dem Inhalt • Was unterscheidet den FA-Netzwerktester von einem Netzwerkanalysator bzw. Spektrumanalysator? • Grundlegende Messungen und Messgrößen • Durchgangs- und Reflexionsdämpfungsmessung • Reflexionsmesskopf, Reflexionsfaktor und Stehwellenverhältnis • Kalibrierung des Netzwerktesters • VFO-Betrieb und Verwendung als Milliwattmeter • Messungen an Filtern, Quarzen und anderen Bauteilen, Messübertrager • Resonanzmessungen, Spulengüte • Messungen an HF-Übertragern • Untersuchung von Koaxialkabeln und Mantelwellensperren • Messungen an einer KW-Antenne und anderen Antennensystemen • Messung einer 2-m-Antennenanlage und einer Wendelantenne • Verstärkermessung, Rauschmaßmessung, Y-Messung • Messungen an Empfängern • Sendeleistung eines 2-m-Handfunkgerätes • Frequenzverdoppler als Messzubehör • Versuchs-Spektrumanalysator • Radio hören mit dem FA-NWT • 100-dB-NF-Verstärker für Messzwecke • Parameter von Antennenkopplern Box 73 Amateurfunkservice GmbH

€ 14,80 [D]