Netzwerkanalysator
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Ein Netzwerkanalysator (amerikanisch: Network Analyzer, britisch: Network Analyser, kurz: NWA oder NA) wird in der Elektronik, Nachrichtentechnik und besonders in der Hochfrequenztechnik eingesetzt, um die Streuparameter (S-Parameter), also Reflexion und Transmission von elektrischen Messobjekten (kurz: MO oder DUT nach engl. Device Under Test) als Funktion der Frequenz zu messen.
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[Bearbeiten] Prinzip
Der Netzwerkanalysator sendet ein Signal (hinlaufende Welle) auf das Messobjekt (DUT). Dessen Frequenz, Amplitude und Phase sind bekannt. Der Prüfling reflektiert ein Teil dieses Signals (weglaufende Welle am Eingang). Der Rest läuft in das Messobjekt, wird dort verändert (gedämpft, verstärkt, phasenverschoben) und tritt am Ausgang des DUT als übertragenes Signal (weglaufende Welle am Ausgang) in Erscheinung.
- Aus dem Verhältnis von reflektiertem zu gesendetem Signal wird die Reflexion des Messobjektes gemessen und
- aus dem Verhältnis von übertragenem zu gesendetem Signal wird die Transmission des Messobjektes gemessen.
[Bearbeiten] Nomenklatur
Man unterscheidet die früher weit verbreiteten Skalaren Netzwerkanalysatoren (engl.: Scalar Network Analyzer, kurz SNA), die nur den Betrag der Reflexion und Transmission messen können von den heute fast nur noch anzutreffenden komplexen Netzwerkanalysatoren, die außer dem Betrag auch die Phase der S-Parameter messen können. In Anlehnung an die im englischen Sprachraum gebräuchliche Bezeichnung Vector Network Analyzer (VNA) werden sie im Deutschen häufig und unpräzise als Vektor-Netzwerkanalysatoren oder als Vektorielle Netzwerkanalysatoren bezeichnet. Da sie jedoch keine Vektoren sondern komplexe Größen (Zeiger, siehe auch: Phasor) messen, ist die Bezeichnung Komplexe Netzwerkanalysatoren präziser. Inzwischen genügt schlicht der Name „Netzwerkanalysator“ ohne jeden Zusatz, da skalare Analysatoren nahezu verschwunden sind und die begriffliche Unterscheidung nun nicht mehr nötig ist.
Verwirrung kann ferner dadurch entstehen, dass die Netzwerkanalysatoren irrtümlich mit der Analyse von Computer-Netzwerken wie dem World Wide Web in Zusammenhang gebracht werden. Sie dienen jedoch nicht zu deren Analyse sondern zur Messung elektrischer Netzwerke, Komponenten und Schaltungen wie beispielsweise von Dämpfungsgliedern, Filtern, Richtkopplern, Verstärkern oder Mischern. Insofern wäre ein Name wie „Streuparameter-Messgerät“ für Netzwerkanalysatoren weniger missverständlich.
[Bearbeiten] Aufbau
Die wichtigsten Schnittstellen eines Netzwerkanalysators sind seine Messtore (engl.: Ports). Gewöhnliche Netzwerkanalysatoren („Zweitor-Netzwerkanalysatoren“) verfügen über zwei Messtore in koaxialer Ausführung, beispielsweise Typ-N-Buchsen. Sie sind zur Messung von Prüflingen mit einem oder zwei Toren gut geeignet. Die Prüfung von Messobjekten mit mehr als zwei Toren, wie beispielsweise von Richtkopplern gestaltet sich damit umständlich. Inzwischen sind aber auch Netzwerkanalysatoren mit mehr als zwei Toren („Mehrtor-Netzwerkanalysatoren“) verfügbar. Der momentane Rekord ist ein Achttor-Netzwerkanalysator des deutschen Messgeräte-Herstellers Rohde&Schwarz.
Weitere Schnittstellen (wie GPIB, Seriell, LAN oder USB) dienen zur Fernsteuerung und Datenausgabe. So kann der Netzwerkanalysator durch einen Computer gesteuert werden und die Messergebnisse dort gespeichert werden. Moderne Netzwerkanalysatoren enthalten bereits einen Computer so, dass der gesamte Messablauf automatisch durch das Gerät selbst abgewickelt werden kann. Zur Speicherung der Messdaten ist häufig ein Diskettenlaufwerk, ein Speicherkartenleser oder ein USB-Anschluss vorhanden.
Geräte mit eingebautem Bildschirm zeigen die gemessenen Parameter als Amplituden- oder Phasengang oder in komplexer Darstellung in einem Smith-Diagramm an. Die Darstellung im Smith-Diagramm ist allerdings nur bei der Eingangs- und Ausgangsreflexion (S11 und S22) von Interesse. Sie dient beispielsweise dazu, die geeignete Impedanzanpassung (Matching) zur Übertragung der maximalen Leistung zu ermitteln. Heutige Netzwerkanalysatoren bieten auch die Möglichkeit, außer den S-Parametern auch andere Parameter wie beispielsweise die Gruppenlaufzeit des Prüflings zu messen und darzustellen.
