S22 > 0dB

Hallo,

ich habe heute einen Verstärker von mir gemessen (VNA bis 50GHz - das macht Spaß ;)) und hatte bei

200MHz ein |S22| von 2-3dB. Weil ich mir die S-Parameter aus dem schlechten Spice- Modell des Herstellers berechnen musste, stimmt die Anpassung vorn und hinten nicht - aber dafür habe ich ja nachgemessen. Ohne "Anpassnetzwerk" ist S22 immer unter 0dB - mit aber eben auch mal darüber.

Jedenfalls ging ich bisher davon aus, dass wenn man an einem Punkt eine negative reale Impedanz hat dies automatisch oszilliert. Ich habe den Verstärker dann an den Spec angeschlossen aber da war alles total ruhig. Auch mit 50Ohm, Leerlauf und Kurzschluss am Eingang änderte sich daran nichts.

Kann es also sein, dass es am Ausgang wirklich eine nega- tive Impedanz gibt und das ganze Ding *nicht* schwingt? Oder habe ich da u.U. Misst gemessen?

Danke, Martin L.

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Martin Laabs
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Martin Laabs schrieb:

Moin

Muss nicht zwingend schwingen, die Gefahr ist aber gross. Die Lastimpedanz müsste dazu in der Unstable Region liegen. Kontrollier mal deine Kalibrierung und stell sicher, das bei der S-Parametermessung der Eingang auch 50 Ohm sieht. Also NICHT! offen lassen. Wenn es ein Kleinsignalverstärker ist, sollte man das Ding auch am Ausgang nicht mit zuviel Leistung anblasen. Da können gar lustige Dinge passieren.

Gruss Frank

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Frank Tofahrn

Hallo Martin,

Martin Laabs schrieb:

ich kann zu den S-Parametern jetzt nicht soviel sagen, da ich mich nicht damit beschäftigt habe, aber die SPICE-Modelle berücksichtigen ja nur konzentrierte Bauelemente und soviel ich weiß, müßte man zumindest beim bipolaren Modell R-Leitungen berücksichtigen. Damit hatte ich mich vor längerer Zeit mal beschäftigt und gesehen, daß die SPICE-Modell in Richtung Transitfrequenz immer stärker abweichen. Die Frage ist auch, welchen Aufwand die Hersteller in die Modellierung stecken und für welchen Fall das Modell erstellt worden ist.

Einen negativen Realteil würde ich erstmal als Energiequelle interpretieren, das muß nicht unbedingt schwingen. Z.B. gibt es ja auch Reflexionsverstärker, die diesen Effekt nutzen. Mir schwebt da noch von früher die Vorstellung eines 3dB-Hybridkopplers vor, der die verstärkte relektierte Welle an Tunneldioden oder sowas an einem eigenen Tor auskoppelt, noch einfacher mit Zirkulator denkbar.

Ob das Ganze stabil ist, hängt ja letzten Endes von der charakteristischen Gleichung ab, aber die hat man ja nicht.

Am Ausgang kommt mir das auch seltsam vor, aber je nach Rückkopplung vielleicht nicht unmöglich. Interessant wird es, wenn die reflektierte Welle größer als die zugeführte ist. Vermutlich wird dieser Verstärkungseffekt dann aber zu schmalbandig sein.

Ob da Meßfehler im Spiel sind, kann ich mangels Erfahrung allerdings so auch nicht sagen.

mfg. Winfried

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Winfried Salomon

Eine negative Induktivität ist eine Kapazität. Ihr habt gerade einen Gyrator gebaut ;-)

Siehe auch:

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mfg hdw
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horst-d.winzler

Wir haben da auch gerade eine lustige negative Impedanz. Dabei messen wir nur in eine Induktivität 'rein, die hinter einem Rotierübertrager sitzt. Die Messung ist quasi ein Abfallprodukt unserer DSP-Mimik, die das mal so nebenbei macht. Induktivitäten werden durchaus sehr genau erfaßt, aber die negative Impedanz bei den hohen Frequenzen sorgt momentan noch ein wenig für Rätsel :-) Allerdings haben wir uns da auch nicht wirklich den Kopf zerbrochen, dazu ist es im Moment zu unwichtig.

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Ralph.

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Ralph A. Schmid, dk5ras

Hmm, der HP4191 im Labor macht das nur, wenn er seine Kalibrierdaten vergessen hat. Doch das meldet der vorher.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Bei uns mißt ja der eigene Kram; also unser Gerät :-) Aber wie gesagt, ist ein Abfallprodukt, und derzeit noch nicht wirklich wichtig.

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Ralph.

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Ralph A. Schmid, dk5ras

Falls Ihr es eines Tages wirklich als Tester benutzt, wuerde eine regelmaessige Kalibrierung Sinn machen. Passiert hier nach Check List jeden Monat: Null, Unendlich und 50ohm, in 1MHz Abstaenden bis 1GHz. Wobei ich manuell nur nach jedem Durchlauf einer Serie umstoepseln muss, also insgesamt dreimal. Den Rest macht der Analyzer selbst.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Nochmal zur Klarstellung, der "Analyzer" ist unser DSP-basiertes Gerät (welches eigentlich eine ganz andere Aufgabe hat), das geht nur bis 10 MHz 'rauf, und das Messen der Impedanz und Induktivität ist nur eine Abfallprodukt - die Werte sind eh da, also visualisieren wir sie derzeit mit dem debugger für ein paar Versuche (Impedanzmessung an unseren Übertragern und Spulen), und irgendwann bauen wir diese Visualisierung auch in das eigentliche Gerät 'rein.

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Ralph.

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Ralph A. Schmid, dk5ras

Hallo Ralph,

Ralph A. Schmid, dk5ras schrieb:

ich weiß jetzt nicht, was ein Rotierübertrager macht. Ist denn da auch der Realteil negativ? Mit passiven Bauteilen kann das IMHO nicht möglich sein.

Ich habe mal vor langer Zeit Impedanzen mit einem Networkanalyzer von R&S gemessen, hab mal eben nachgesehen. Die Meßanordnung war so, daß von einem RF-Sweep-Generator 2 symmetrische Anordnungen angesteuert wurden, die aus je 1 breitbandigen Richtkoppler bestanden. Der eine Richtkoppler wurde im Hauptpfad mit Kurzschluß abgeschlossen, dort koppelte man die hinlaufende Welle aus. Der andere Richtkoppler wurde entsprechend mit dem Meßobjekt abgeschlossen, dort koppelte man die reflektierte Welle aus. Nach Heruntermischen hat der Prozessor dann den _negativen_ komplexen Reflexionsfaktor und daraus z.B. die Impedanz, Stehwellenverhältnis oder sonstwas berechnet.

Weil der Referenzzweig mit Kurzschluß abgeschlossen ist, wird die hinlaufende Welle wegen Totalreflexion mit negativem Vorzeichen gemessen. Das muß natürlich in der Auswertung wieder umgedreht werden, sonst hat man da den Fehler.

Wie die anderen schon schrieben, wurde die Anordnung auch kalibriert, ich glaube mit Kurzschluß- und Leerlaufmessung, um die Meßebene an der Leitung genau festzulegen. Aber mein Ausflug in die HF-Technik ist schon so lange her, daß ich mir bei den Details nicht mehr sicher bin. Ich habe auch andere Meßanordnungen ohne Richtkoppler gesehen, kann mich aber nicht mehr genau erinnern.

mfg. Winfried

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Winfried Salomon

Man muss auch noch beim Nennwiderstand kalibrieren. Checks and balances, wie man hier sagt. Dabei habe ich schon x mal bei Kunden Kabelfehler gefunden. Fast immer diese 75ohm BNC Kabel, die 50ohm so taeuschend aehnlich sahen. Einmal kostete das 11 Stunden Fliegerei, aber die hatten schon Wochen gesucht und es lohnte sich trotzdem.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Einfach nur ein Trafo, selbstgefertigt, aus ferritischem Material, und die Sekundärwicklung kann sich drehen, was aber für die Messungen irrelevant ist.

Eben. Insofern, wir werden das noch erforschen.

Diese Geschichten kenne ich noch aus dem letzten Job als Funktechniker...hochinteressantes Feld, mit Richtkopplern kann man schon lustige Dinge anstellen.

Viele Grüße!

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Ralph.

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Ralph A. Schmid, dk5ras

Unsere Geschichte ist auf 100 Ohm ausgelegt, und das wird auch eingehalten. Naja, egal...irgendwann untersuchen wir das, aber nicht heute, und nicht morgen :)

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Ralph.

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Ralph A. Schmid, dk5ras

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