Kontaktlose Vektornetzwerkanalyse

Aufgrund des immer größer werdenden Bedarfs an hohen Datenraten, Betriebsfrequenzen und der zunehmenden Anzahl an Anwendungen in den Bereichen Telefonie, Multimedia, Systemsteuerung, Überwachung, Ortung und Identifikation ist ein rasanter Zuwachs an Hochfrequenz- und Mikrowellenschaltungen zu verzeichnen. Mit dem zunehmenden Wettbewerb unterliegt die Entwicklung und Produktion derartiger Schaltungen einem hohen Kostendruck.

Zur Reduktion von Entwicklungsdurchläufen, für die Qualitätskontrolle und zur Sicherstellung der Funktionalität dieser elektronischen Schaltungen spielen Mess- und Prüfverfahren eine besonders wichtige Rolle. Um einzelne HF- und Mikrowellenbauteilen bzw. -baugruppen zu charakterisieren, werden Vektornetzwerkanalysatoren verwendet. Für die Charakterisierung von einzelnen Bauteilen einer planaren Schaltung ist die Anwendung der Vektornetzwerkanalyse jedoch nicht geeignet.

Eine Vereinfachung der Charakterisierung von innerhalb einer komplexen Schaltung eingebetteten Bauteilen bzw. Baugruppen stellt das Verfahren der kontaktlosen Vektornetzwerkanalyse dar. Bei diesem Verfahren werden einzelne Komponenten eines herkömmlichen Netzwerkanalysators mit Messsonden zu einem kontaktlosen Messsystem kombiniert. Der Vorteil der kontaktlosen Methode gegenüber der herkömmlichen Vektornetzwerkanalyse besteht darin, dass für die Bestimmung der Streuparameter die eingebetteten Messobjekte nicht von der restlichen Schaltung getrennt werden müssen.

Mit Hilfe der kontaktlosen Vektornetzwerkanalyse ist es somit möglich, einzelne Bauteile einer komplexen Schaltung zu charakterisieren, wodurch insbesondere die Qualitätskontrolle von HF- und Mikrowellenschaltungen beschleunigt werden kann. Darüber hinaus können durch die Verwendung der kontaktlosen Vektornetzwerkanalyse auch die Entwicklungsdurchläufe planarer Schaltungen verringert werden, da systematische Fehler einzelner Bauelemente oder -gruppen innerhalb der Schaltung bestimmt werden können. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von kontaktlosen Messsonden besteht darin, dass die Rückwirkung der Sonden auf die Schaltung sehr gering ist und somit die Funktion und die Eigenschaften der Schaltung nicht verändert werden, welches besonders für die Charakterisierung von nichtlinearen Komponenten wichtig ist.

Die vorliegende Arbeit befasst sich unter anderem mit der Theorie und den grundsätzlichen Konfigurationsmöglichkeiten der kontaktlosen Vektornetzwerkanalyse, der Wahl und Positionierung geeigneter Messsonden, sowie der Realisierung eines vollständig kontaktlosen Messsystems.