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In der Klasse E haben wir bereits den *vektoriellen Netzwerkanalysator* (VNA) kennengelernt (vgl. Abbildung [ref:a_vna_swr]). In der Klasse A wollen wir uns seine Funktionsweise etwas genauer ansehen.
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Tidigare har vi lärt känna den *vektoriella nätverksanalysatorn* (VNA), se figur [ref:a_vna_swr]. Här tittar vi lite närmare på hur den fungerar.
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Für eine Messung erzeugt der VNA zunächst ein HF-Signal mit einer festgelegten Startfrequenz und gibt dieses an das Messobjekt, beispielsweise eine Antenne oder einen Schwingkreis, aus. Anschließend misst er das vom Messobjekt zurückkommende beziehungsweise reflektierte Signal. Dabei werden sowohl dessen Amplitude als auch dessen Phase erfasst. Um den Einfluss von Störungen zu verringern, können für einen Frequenzpunkt auch mehrere Messungen durchgeführt und gemittelt werden.
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För en mätning genererar VNA:n först en HF-signal med en fastställd startfrekvens och skickar den till mätobjektet, till exempel en antenn eller en svängningskrets. Därefter mäter den signalen som kommer tillbaka, dvs. reflekteras, från mätobjektet. Både amplitud och fas registreras. För att minska inverkan av störningar kan flera mätningar göras och medelvärdesbildas för varje frekvenspunkt.
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Nach der Messung wird die Frequenz um einen festgelegten Schritt erhöht und der Vorgang wiederholt. Auf diese Weise durchläuft der VNA schrittweise den gesamten Bereich von der Start- bis zur Stoppfrequenz. Man bezeichnet diesen Vorgang auch als *Frequenz-Sweep*, oder früher gelegentlich auch als *Wobbeln*.
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Efter mätningen höjs frekvensen ett fastställt steg och proceduren upprepas. På så sätt går VNA:n steg för steg igenom hela området från start- till stoppfrekvens. Detta kallas *frekvenssvep* (engelska *sweep*).
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Aus den Messwerten für die einzelnen Frequenzpunkte kann der VNA verschiedene Größen bestimmen und über der Frequenz darstellen. Dazu gehören beispielsweise die Impedanz des Messobjekts und das Stehwellenverhältnis (SWR). So lässt sich beispielsweise unmittelbar erkennen, bei welchen Frequenzen eine Antenne gut angepasst ist beziehungsweise eine Resonanz besitzt.
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Utifrån mätvärdena för de enskilda frekvenspunkterna kan VNA:n bestämma olika storheter och visa dem över frekvensen. Hit hör till exempel mätobjektets impedans och stående-vågförhållandet (SWR). På så sätt kan man direkt se vid vilka frekvenser en antenn är väl anpassad eller har en resonans.
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[photo:323:a_vna_swr:SWR-Messung einer Endgespeisten Drahtantenne. Das SWR ist nahezu $1$ bei $\qty{14}{\mega\hertz}$]
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[picture:526:a_vna_swr_2:Möglicher SWR-Verlauf einer Antenne.]
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[photo:323:a_vna_swr:SWR-mätning av en slutmatad trådantenn. SWR är nästan $1$ vid $\qty{14}{\mega\hertz}$]
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[picture:526:a_vna_swr_2:Möjligt SWR-förlopp för en antenn.]
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[question:AI201]
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[question:AI202]
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[question:AI203]
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Eine mögliche Anzeigeform des VNAs ist die Aufteilung der Impedanz in Wirk- und Blindanteil (Wirkwiderstand $R$ und Blindwiderstand $X$). Der Wirkwiderstand wird oft in $\unit{\ohm}$ und der Blindwiderstand gelegentlich auch als $j\unit{\ohm}$ angegeben. Die Anzeigen verschiedener Geräte sind nicht einheitlich. Das $j$ entstammt einer Schreibweise aus der Elektrotechnik, bei der dieses für die sogenannte imaginäre Einheit ($i$) der Mathematik steht. Positive Blindwiderstände stehen für induktives und negative Blindwiderstände für kapazitives Verhalten.
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Ett möjligt visningssätt hos VNA:n är att dela upp impedansen i real- och imaginärdel (resistans $R$ och reaktans $X$). Resistansen anges ofta i $\unit{\ohm}$ och reaktansen ibland som $j\unit{\ohm}$. Visningen skiljer sig mellan olika instrument. Bokstaven $j$ kommer från en skrivsätt inom elektrotekniken där den står för matematikens så kallade imaginära enhet ($i$). Positiva reaktanser står för induktivt och negativa reaktanser för kapacitivt beteende.
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*Imaginäre Zahlen* sind ein beliebtes Hilfsmittel in der Elektrotechnik und der Mathematik. Um Gleichungen wie $x^2 = -1$ lösen zu können, hat man sich eine sogenannte imaginäre Zahl ($i$) ausgedacht, die mit sich selbst multipliziert eine negative Zahl ergibt: $i^2 = -1$. Keine reelle Zahl erfüllt eine solche Gleichung, da eine negative Zahl mal einer negativen Zahl eine positive Zahl ist. Deshalb bezeichnet man $i$ als "imaginär". Diese "ausgedachte" Zahl ergibt mit sich selbst multipliziert eine negative Zahl, nämlich $-1$. Addiert man reelle Zahlen (z. B. $54$) mit einer imaginären Zahl (z. B. $-12i$), so ergibt sich eine komplexe Zahl: $54 - 12i$. Eine komplexe Zahl kann z. B. verwendet werden, um einen Wirk- und Blindanteil eines Widerstands zu beschreiben. Auch kann man komplexe Zahlen in eine Amplitude und eine Phase umrechnen. Anstelle des Buchstabens $i$ verwendet man in der Elektrotechnik den Buchstaben $j$, um eine Verwechselung mit dem Formelzeichen $i$ (für Ströme) zu vermeiden.
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*Imaginära tal* är ett omtyckt hjälpmedel inom elektroteknik och matematik. För att kunna lösa ekvationer som $x^2 = -1$ har man hittat på ett så kallat imaginärt tal ($i$) som multiplicerat med sig självt ger ett negativt tal: $i^2 = -1$. Inget reellt tal uppfyller en sådan ekvation, eftersom ett negativt tal gånger ett negativt tal är ett positivt tal. Därför kallas $i$ ”imaginärt”. Adderar man reella tal (t.ex. $54$) med ett imaginärt tal (t.ex. $-12i$) får man ett komplext tal: $54 - 12i$. Ett komplext tal kan till exempel användas för att beskriva real- och imaginärdelen av en impedans. Man kan också räkna om komplexa tal till en amplitud och en fas. I stället för bokstaven $i$ används inom elektrotekniken bokstaven $j$, för att undvika förväxling med symbolen $i$ (för ström).
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[question:AI204]
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[question:AI205]
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[question:AI206]
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Viele VNAs verfügen über die Möglichkeit, den SWR-Verlauf über die Frequenz grafisch darzustellen. Liegt die Resonanzfrequenz einer Antenne zu tief, weiß man, dass diese gekürzt werden sollte. Liegt sie zu hoch, dann müsste die Antenne verlängert werden.
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[question:AI207]
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[question:AI208]
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Många VNA:er kan visa SWR-förloppet över frekvensen grafiskt. Ligger en antenns resonansfrekvens för lågt vet man att antennen bör kortas. Ligger den för högt behöver antennen förlängas.
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