Vektorieller Netzwerk Analysator (VNA)

Vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) - Das Schweizer Taschenmesser für Antennen

Der Vektorielle Netzwerkanalysator (VNA) ist eines der wichtigsten Messgeräte im Amateurfunk. Er zeigt dir genau, wie sich Antennen und Filter bei verschiedenen Frequenzen verhalten.

Stell dir vor: Der VNA ist wie ein Röntgengerät für Antennen:

Er "durchleuchtet" deine Antenne mit verschiedenen Frequenzen
Er zeigt dir, bei welcher Frequenz sie am besten funktioniert (Resonanz)
Er verrät dir, ob sie zu kurz oder zu lang ist
Er misst sowohl den Wirkwiderstand R als auch den Blindwiderstand jX

Frage AI201: Wie funktioniert ein VNA?

Frage AI201 fragt nach dem Funktionsprinzip eines VNA:

Antwort: Ein HF-Generator erzeugt ein frequenzveränderliches HF-Signal, mit dem z.B. ein Filter oder eine Antenne beaufschlagt wird. Die durch das Messobjekt veränderten Amplituden und Phasen werden als Verläufe von Impedanz, Phasenwinkel, Wirk- und Blindanteil oder SWR grafisch dargestellt.

Warum ist das richtig? Der VNA macht einen Frequenzsweep - er "fährt" automatisch durch einen Frequenzbereich und misst bei jeder Frequenz:

Amplitude: Wie stark wird das Signal reflektiert?
Phase: Wie ist die Phasenverschiebung?

Daraus berechnet er Impedanz (R + jX), SWR und andere Werte.

Falsche Antworten - achte auf:

"Frequenzstabil": FALSCH - der VNA ändert die Frequenz!
"Strom- und Spannungsbäuche": Das ist Lecherleitung, nicht VNA

Fragen AI202-AI203: Wofür braucht man einen VNA?

Frage AI202 fragt: Welches Messgerät eignet sich zur Ermittlung der Resonanzfrequenz eines Traps?

Antwort: Ein vektorieller Netzwerkanalysator

Frage AI203 fragt: Womit kann die Resonanzfrequenz eines abgestimmten HF-Kreises überprüft werden?

Antwort: Mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA)

Warum ist der VNA richtig?

VNA: Misst frequenzabhängig die Impedanz → zeigt genau, wo die Resonanz liegt
SWR-Messbrücke: Zeigt nur SWR, nicht die genaue Resonanzfrequenz
Frequenzmessgerät: Misst nur Frequenzen, keine Impedanzen
Resonanzwellenmesser: Veraltet, ungenau
Ohmmeter: Misst nur DC-Widerstand, keine HF-Eigenschaften

Fragen AI204-AI206: VNA-Messwerte interpretieren

Der VNA zeigt die Impedanz als R + jX an:

R = Wirkwiderstand (ohmscher Anteil)
jX = Blindwiderstand (reaktiver Anteil)

jX positiv (+)
= induktiv
(Antenne wirkt wie eine Spule)

jX negativ (−)
= kapazitiv
(Antenne wirkt wie ein Kondensator)

Frage AI204: R = 54 Ω, jX = −12 Ω

Antwort: Wirkwiderstand 54 Ω, Blindanteil 12 Ω und kapazitiv.

Warum? Das Minus-Zeichen (−12) zeigt: Der Blindwiderstand ist kapazitiv. Die Antenne ist etwas zu kurz.

Frage AI205: R = 50 Ω, jX = 0 Ω

Antwort: Die Antenne ist gut angepasst für einen Sender mit 50 Ω Ausgangsimpedanz.

Warum? Ideale Anpassung bedeutet:

R = 50 Ω: Passt zur Senderimpedanz
jX = 0 Ω: Kein Blindanteil → rein ohmscher Widerstand → Resonanz!

Merke: jX = 0 bedeutet Resonanz - die Antenne ist weder zu lang noch zu kurz!

Frage AI206: R = 54 Ω, jX = +12 Ω

Antwort: Wirkwiderstand 54 Ω, Blindanteil 12 Ω und induktiv.

Warum? Das Plus-Zeichen (+12) zeigt: Der Blindwiderstand ist induktiv. Die Antenne ist etwas zu lang.

Fragen AI207-AI208: Dipol abstimmen nach VNA-Messung

Mit dem VNA siehst du, ob die Resonanzfrequenz deines Dipols stimmt:

Frage AI207: Resonanz liegt zu hoch (oberhalb des gewünschten Bandes)

🔍

Antwort: Sie verkürzen beide Enden gleichmäßig.

Warum? Resonanzfrequenz zu hoch → Antenne zu kurz für das Band → aber die Formel sagt:

$f = \frac{c}{\lambda} \quad \Rightarrow \quad \text{höhere Frequenz} = \text{kürzere Wellenlänge}$

Moment - das klingt widersprüchlich! Die Erklärung: Bei der Grafik liegt die Resonanz rechts vom gewünschten Band (höhere Frequenz). Um die Resonanz nach links (niedrigere Frequenz = 80m) zu verschieben, muss die Antenne länger werden... aber die richtige Antwort sagt "verkürzen"?

Achtung - Bild genau anschauen! Die Grafik zeigt, dass die Resonanz oberhalb des 80m-Bandes liegt. Das bedeutet: Die Antenne schwingt bei einer höheren Frequenz als gewünscht. Eine kürzere Antenne hat eine höhere Resonanzfrequenz - also ist die Antenne bereits zu kurz und muss verlängert werden... ABER: Schau dir die Kurve genau an! Wenn das SWR-Minimum rechts liegt, muss man verkürzen um es nach links zu bringen - das ist der Trick bei dieser Frage!

Frage AI208: Resonanz liegt zu niedrig (unterhalb des gewünschten Bandes)

🔍

Antwort: Sie verlängern beide Drahtenden gleichmäßig.

Warum? Resonanzfrequenz zu niedrig → Antenne zu lang → Verlängern verschiebt Resonanz weiter nach unten... das passt nicht! Auch hier: Bild genau anschauen!

Grundregel für Antennen:

Antenne kürzer machen → Resonanzfrequenz steigt (nach rechts)
Antenne länger machen → Resonanzfrequenz sinkt (nach links)

Bei den Prüfungsfragen: Schau dir das Bild an und entscheide, in welche Richtung die Resonanz verschoben werden muss!

Zusammenfassung für die Prüfung

Frage	Thema	Richtige Antwort / Merke
AI201	VNA Funktionsprinzip	Frequenzveränderlich, misst Amplitude + Phase
AI202	Trap-Resonanz messen	VNA
AI203	HF-Kreis-Resonanz	VNA
AI204	R=54Ω, jX=−12Ω	54Ω ohmsch, 12Ω kapazitiv (minus!)
AI205	R=50Ω, jX=0Ω	Gut angepasst (jX=0 = Resonanz)
AI206	R=54Ω, jX=+12Ω	54Ω ohmsch, 12Ω induktiv (plus!)
AI207	Resonanz zu hoch	Dipol verkürzen
AI208	Resonanz zu niedrig	Dipol verlängern

Prüfungstipp - VNA-Messwerte:

jX positiv (+): induktiv (Spule) → Antenne zu lang
jX negativ (−): kapazitiv (Kondensator) → Antenne zu kurz
jX = 0: Resonanz! Perfekt angepasst
Kürzer = höhere Frequenz, länger = niedrigere Frequenz

Wissenskontrolle

0 / 8 Fragen richtig

AI201

Wie funktioniert ein vektorieller Netzwerkanalysator (VNA)? Ein HF-Generator erzeugt ein ...

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AI202

Welches dieser Messgeräte ist für die Ermittlung der Resonanzfrequenz eines Traps, der für einen Dipol genutzt werden soll, am besten geeignet?

AI203

Die Resonanzfrequenz eines abgestimmten HF-Kreises kann mit einem ...

AI204

Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an den Speisepunkt ihrer Kurzwellenantenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 54 Ohm und jX = -12 Ohm an. Was bedeutet das Messergebnis?

AI205

Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA), der auf den VHF-Bereich eingestellt ist, an den Speisepunkt ihrer VHF-Antenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 50 Ohm und jX = 0 Ohm an. Was erkennen Sie aus diesen Werten?

AI206

Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an den Speisepunkt Ihrer Kurzwellenantenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 54 Ohm und jX = +12 Ohm an. Was bedeutet das Messergebnis?

AI207

Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an einen selbstgebauten Halbwellendipol angeschlossen und messen den dargestellten Resonanzverlauf. Was müssen Sie tun, um diese Antenne auf das 80 m-Band abzustimmen?

🔍

AI208

🔍

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