Vektorieller Netzwerk Analysator (VNA)
Der Vektorielle Netzwerkanalysator (VNA)
Der VNA ist das Schweizer Taschenmesser für Funkamateure: Mit ihm kannst du Antennen, Schwingkreise und Filter präzise vermessen. Günstige Geräte wie der NanoVNA haben diese Technologie für jeden erschwinglich gemacht.
Wofür wird ein VNA verwendet?
Fragen EI201, EI203 und EI204 behandeln die Einsatzgebiete:
- Resonanzfrequenzen von Schwingkreisen und Antennen
- Impedanzen (komplexe Widerstände)
- Blindwiderstände (reaktive Anteile)
- Stehwellenverhältnis (SWR)
Was der VNA NICHT kann:
Warum sind die anderen Antworten in EI201 falsch?
| Falsche Antwort | Richtiges Gerät |
|---|---|
| Zeitlicher Verlauf von Wechselströmen | Oszilloskop |
| Frequenzreinheit eines Senders | Spektrumanalysator |
| Erdungswiderstand | Erdungsmessgerät |
Wie funktioniert ein VNA?
Der VNA sendet ein frequenzveränderliches HF-Signal an das Messobjekt und analysiert, wie das Signal verändert (reflektiert) wird:
- Ein HF-Generator erzeugt Signale über einen Frequenzbereich
- Das Signal wird auf das Messobjekt (z.B. Antenne) gegeben
- Der VNA misst Amplitude und Phase des reflektierten Signals
- Daraus berechnet er Impedanz, SWR und andere Werte
Im Gegensatz zu einfachen SWR-Metern erfasst der VNA auch die Phase. Dadurch kann er zwischen induktiven und kapazitiven Anteilen unterscheiden.
Resonanzfrequenz ermitteln
Frage EI202: Wie ermittelt man die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises?
- $L$ und $C$ messen, dann berechnen: $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$
- Direkt mit einem VNA messen
Warum sind die anderen Antworten falsch?
- Frequenzmesser/Oszilloskop: Messen vorhandene Frequenzen, nicht Resonanzfrequenzen
- Multimeter: Kann keine HF-Resonanzen messen
- S-Meter: Zeigt nur Signalstärke, keine Resonanz
Kalibrierung - Der wichtigste Schritt!
Frage EI205: Was muss vor dem Gebrauch eines VNA durchgeführt werden?
Die Kalibrierung gleicht Messfehler durch Kabel und Stecker aus. Man kalibriert am Ende der Messleitung, wo das Messobjekt angeschlossen wird.
Die drei Kalibrierschritte:
Kalibrierstandard aufschrauben
Widerstand: 0 Ω
SWR: unendlich
Nichts anschließen
Widerstand: ∞ Ω
SWR: unendlich
50-Ω-Abschluss aufschrauben
Widerstand: 50 Ω
SWR: 1
Warum sind die anderen Antworten falsch?
- Nullpunktabgleich: Das macht man bei Multimetern, nicht beim VNA
- Triggerschwelle: Das ist eine Oszilloskop-Einstellung
- Rauschunterdrückung: Keine Standard-VNA-Funktion
VNA-Funktion prüfen
Frage EI206: Wie prüft man, ob der VNA korrekt funktioniert?
| Zustand | Erwartetes SWR |
|---|---|
| Anpassung (50 Ω) | nahe 1 |
| Kurzschluss | unendlich (∞) |
| Leerlauf | unendlich (∞) |
Warum sind die anderen Antworten falsch?
- B: Der Messanschluss darf kurzgeschlossen werden - das ist Teil der Kalibrierung!
- C: Bei 50-Ω-Abschluss muss SWR nahe 1 sein, nicht >2
- D: Ein Blindwiderstand ergibt kein SWR von 1
VNA-Anzeige verstehen
Ein typischer VNA zeigt die Impedanz in zwei Komponenten:
Ohmscher Anteil in Ω
Verbraucht Energie
Reaktiver Anteil in Ω
+jX = induktiv (Spule)
-jX = kapazitiv (Kondensator)
Beispiel: Anzeige "R = 54 Ω, jX = -12 Ω" bedeutet:
- Wirkwiderstand: 54 Ω
- Kapazitiver Blindanteil: 12 Ω (negatives Vorzeichen!)
- Die Antenne ist etwas zu kurz (kapazitiv) → verlängern
Zusammenfassung für die Prüfung
| Frage | Thema | Richtige Antwort |
|---|---|---|
| EI201 | VNA Verwendung | Resonanzfrequenzen und Impedanzen von Schwingkreisen/Antennen |
| EI202 | Resonanzfrequenz ermitteln | L und C messen + berechnen, oder VNA |
| EI203 | Impedanz/Blind/SWR messen | Vektorieller Netzwerkanalysator |
| EI204 | VNA geeignet für | Messen von Impedanzen |
| EI205 | Vor Gebrauch | Kalibrierung |
| EI206 | Funktion prüfen | Kurzschluss/Leerlauf: SWR=∞, Anpassung: SWR≈1 |
- VNA misst: Impedanz, Blindwiderstand, SWR, Resonanzfrequenz
- Vor Gebrauch: Immer kalibrieren (Kurzschluss, Leerlauf, 50 Ω)
- Funktionsprüfung: Anpassung → SWR≈1, Kurzschluss/Leerlauf → SWR=∞
- +jX = induktiv (Antenne zu lang), -jX = kapazitiv (Antenne zu kurz)
Wissenskontrolle
0 / 6 Fragen richtigWozu wird ein "vektorieller Netzwerkanalysator" (VNA) beispielsweise verwendet?