Reflexion, In-situ-Messmethode für Hohlleitersysteme

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Tritt in einem komplexeren Hohlleitersystem eine Störung auf, dann öffnet man gewöhnlich zur Störungslokalisierung einzelne Hohlleitersektionen, um dann per Reflexionsmessung mittels Messübergang und Netzwerkanalysator den Ort der Störung einzugrenzen. Diese Vorgehensweise ist bei unseren WR-1800-Hohlleitersystemen sehr arbeitsaufwändig. Im Folgenden wird gezeigt, dass es in vielen Fällen auch wesentlich einfacher geht, wenn man die vielerorts eingebauten Betriebsmessrichtkoppler nutzt.
Zur Reflexionsmessung wird das Messsignal des Netzwerkanalysators so in den Anschluss eines Betriebsmessrichtkopplers eingespeist, dass es in die gewünschte Richtung in das Hohlleitersystem einkoppelt. Zur Auskopplung des reflektierten Signals wird ein anderer Anschluss des Betriebsmessrichtkopplers benutzt. Der Netzwerkanalysator wird zur Reflexionsmessung im Transmissions-Modus betrieben. Da die Betriebsmessrichtkoppler typischerweise Koppeldämpfungen im Bereich 40 dB bis 60 dB aufweisen, ist es erforderlich das eingekoppelte Signal vorher entsprechend zu verstärken.

Messaufbau

Skizze messaufbau640.png


0-Messung

Um nicht mühsam Verstärker-Gain, Koppeldämpfungen und Kabeldämpfungen aus den gemessenen Rohdaten herausrechnen zu müssen, führt man eine 0-Messung durch. Dazu werden die Betriebsmessrichtkoppler wie in der Skizze dargestellt angeschlossen.


Skizze In-Situ-Rflx-Mssng, 0-Mssng.png

Anwendungsbeispiel 1, Zirkulator-Ausgangsreflexion



WG-Aufbau Halle2a640.jpg
Hohlleiteraufbau zur Speisung des Koppler-Teststandes in Halle 2a (Geb. 27a)



Betriebsmessrichtkoppler640.jpg
Für Anwendungsbeispiel benutzter Betriebsmessrichtkoppler



Skizze In-Situ-Rflx-Mssng, Zirkulator.png
Messaufbau zur Messung der Ausgangsreflexion des Zirkulators


Gb; Rflx Zirk-Ausgang , ws Referenz.png
Ausgangsreflexion des Zirkulators

Das Messergebnis ist noch auf eine vorher durchgeführte 0-Messung zu beziehen (weiße Linie bei ca. -55,5 dB)
Die Reflexionsdämpfung des Zirkulator-Ausgangs beträgt somit bei der Marker-Position (M1) -77,8 dB +55,5 dB = -22,3 dB

Anwendungsbeispiel 2, Eingangsreflexion des Absorbers


Skizze In-Situ-Rflx-Mssng, Absorber.png

Messaufbau zur Messung der Eingangsreflexion des Absorbers

S11(Abs08) über WGS 1.png
Eingangsreflexion des Absorbers


Die Reflexionsdämpfungen betragen bei Marker:

  1. -92,0 dB +55,5 dB = -36,5 dB
  2. -81,0 dB +55,5 dB = -25,5 dB
  3. -91,8 dB +55,5 dB = -36,3 dB

Anwendungsbeispiel 3, Moden der Koppler-Test-Cavity


Durch veränderte Beschaltung der Betriebsmessrichtkoppler-Anschlüsse lässt sich die Messrichtung umkehren. Anstatt zum Zirkulatorausgang, "blickt" die In-situ-Reflexionsmessung nun in Richtung der Kopplertest-Cavity

Reflexion Cavity640.png

Gb; Rflx CERN-Cy (EK2), ws Referenz.png
In der Messung sind drei der fünf Moden der fünfzelligen Cavity zu erkennen.
Die Reflexionsdämpfungen betragen bei Marker:

  1. -83,6 dB +55,5 dB = -28,1 dB
  2. -83,7 dB +55,5 dB = -28,2 dB
  3. -78,5 dB +55,5 dB = -23,0 dB

Genauigkeit, Kalibriermöglichkeiten


BAUSTELLE
Gelegentlich durch theoretische Betrachtungen und Labormessungen zu ergänzen
23.10.2014