Beim Prüfen eines Richtkopplers messen Sie Koppeldämpfung, Durchgangsverlust, Isolation, Richtschärfe und Reflexion getrennt. Portnummern sind produktabhängig. Klären Sie Eingang, Durchgang, Koppelport und Terminierung anhand der Zeichnung und prüfen Sie das gesamte benötigte Band.
1. Ports und Prüfbedingungen definieren
Hier bezeichnet 1 den Eingang, 2 den Durchgang, 3 den Koppelport und 4 den isolierten Port. Diese erklärende Nummerierung gilt nicht automatisch für jedes Produkt. Bei einem Dreitor mit interner Terminierung ist der vierte funktionale Anschluss möglicherweise nicht zugänglich.
Legen Sie Frequenzbereich, Bezugsimpedanz, Eingangspegel und zulässige Leistung fest. Verwenden Sie nicht pauschal 2–4 GHz und +10 dBm, sondern die Bedingungen von Prüfling und Messgerät. Beachten Sie auch die am Durchgang ankommende Leistung.
2. Bis zur Bezugsebene kalibrieren
Führen Sie beim VNA die erforderliche Portkalibrierung durch und schließen Sie unbenutzte Ports mit geeigneten angepassten Lasten ab. Reflexion der Last, Adapter und Kabelzustand beeinflussen die Richtschärfemessung.
Wenn Sie einen Zweitor-VNA umstecken, erhalten Sie Bezugsebenen und Wiederholbarkeit. Bei hoher Isolation werden Dynamikbereich und direkte Übersprechwege des Aufbaus besonders wichtig.
3. Größen einheitlich berechnen
| Größe | Definition als positiver dB-Wert |
|---|---|
| Durchgangsverlust IL | −20 log10|S21|. |
| Koppeldämpfung C | −20 log10|S31|. |
| Isolation I | −20 log10|S41|. |
| Richtschärfe D | I−C. |
Bei Leistungsmessungen berechnen Sie dB-Werte aus dBm-Differenzen nach Korrektur auf gleiche Referenzbedingungen. Eingang 10 dBm, Durchgang 9,6 dBm, Koppelport −10 dBm und isolierter Port −40 dBm ergeben IL = 0,4 dB, C = 20 dB, I = 50 dB und D = 30 dB.
Das ist ein Rechenbeispiel, keine gemeinsame Forderung IL ≤ 0,5 dB oder D ≥ 30 dB an alle Koppler. Vergleichen Sie mit der konkreten Spezifikation.
4. Richtschärfe und Messgrenzen prüfen
Erreicht das Signal am isolierten Port den Rauschboden, ist der angezeigte Wert nicht als sicherer wahrer Wert zu behandeln. Dokumentieren Sie die Messgrenze und geben Sie nötigenfalls nur eine aus dem nutzbaren Messbereich begründete Untergrenze der Isolation an.
Bei umgekehrter Einspeisung ändern sich Kopplungs- und Isolationsrollen. Ein intern terminierter Koppler erlaubt nicht zwingend denselben Aufbau wie ein vollständig zugängliches Viertor. Folgen Sie der vorgesehenen Rückwärtsmessung.
Durchgangsverlust und Leistungsaufteilung
20 dB Koppeldämpfung entsprechen ideal 1% der Eingangsleistung am Koppelport. 99% im Durchgang bedeuten einen aufteilungsbedingten Pegelverlust von etwa 0,044 dB. Realer Durchgangsverlust kann zusätzliche Dissipation enthalten.
Setzen Sie eine Leistungsabnahme nicht vollständig mit Erwärmung gleich. Klären Sie, ob ein Datenblatt Gesamt- oder Zusatzverlust angibt. Bei hoher Leistung sind auch Belastung und Zustand der internen Terminierung relevant.
Eigenbauten über das ganze Band bewerten
Leitungsmaße, Substrat, Masseführung und Anschlüsse beeinflussen einen Eigenbau. Korrekte Kopplung bei einer Frequenz genügt nicht: Prüfen Sie Reflexion, Richtschärfe und Frequenzverlauf. Endliche Richtschärfe verursacht Fehler beim Einsatz als Reflexionsleistungsmesser.
Speichern Sie Portplan, Kalibrierung, Lasten, Kabel, Pegel, Frequenzsweep und Grenzen. Die Richtkoppler-Grundlagen erläutern Definitionen und Portbeziehungen.
