Sechstor-Reflektometer

Sechstor-Reflektometer, englisch six-port reflectometers (SPR), sind Hochfrequenzmessgeräte, mit deren Hilfe der komplexe Reflexionsfaktor (Betrag und Phase) von Komponenten und Schaltungen der Hochfrequenz- (HF-) und Mikrowellentechnik gemessen werden kann.

Speziell im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts wurden sie als mögliche kostengünstige Alternative zu den gebräuchlichen konventionellen und kommerziell verfügbaren heterodynen Netzwerkanalysatoren intensiv erforscht, konnten sich gegenüber diesen jedoch hauptsächlich aufgrund ihres deutlich geringeren Dynamikbereichs nicht durchsetzen.

Prinzip

Sechstor-Reflektometer unterscheiden sich prinzipiell von gängigen Netzwerkanalysatoren. Während letztere nicht nur den Betrag, sondern auch die Phase direkt messen, zumeist mithilfe des Heterodynprinzips, selten nach dem Homodynprinzip, basieren Sechstor-Reflektometer allein auf mehreren skalaren Messungen (Leistungsmessungen), sind also vom Prinzip her reine Betragsmesser.

Zumeist werden vier skalare Messstellen in Kombination verwendet, die sich sozusagen an unterschiedlichen Orten in oder außerhalb des Smith-Diagramms befinden. Ähnlich wie bei Ortungsverfahren, beispielsweise der Funkortung oder dem Global Positioning System (GPS), lässt sich mithilfe von mehreren Distanzmessungen, hier sind es skalare Betragsmessungen, der Ort des Messobjekts bestimmen, hier der Ort des komplexen Reflexionsfaktors des Messobjekts. Außer den vier genannten Messstellen verfügt ein Sechstor-Reflektometer noch über ein Eingangstor für das Generatorsignal sowie über das Messtor (siehe auch: Prinzipskizze unter Weblinks), in Summe also über die namensgebenden sechs Tore.

Vorteil ist das einfachere Konzept und der daraus resultierende einfachere Aufbau und entsprechend geringere Kosten im Vergleich zu komplexen Netzwerkanalysatoren. Nachteil ist ihre prinzipbedingte geringere Messdynamik.

Mithilfe von zwei Sechstor-Reflektometern lässt sich die Messfähigkeit von Eintor-Reflexion (S₁₁) auf Zweitor-Reflexion und Transmission (S₁₁, S₂₁, S₁₂ und S₂₂) erweitern. In dem Fall spricht man auch von Sechstor-Netzwerkanalysatoren, englisch six-port network analyzers (SPNA).

Literatur

• Vladimir Bilik: Six-Port Measurement Technique – Principles, Impact, Applications. (s-team.sk [PDF]). 
• Glenn F. Engen: The Six-Port Reflectometer – An Alternative Network Analyzer. In: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Band 25, Nr. 12, Dezember 1977, S. 1075–1080, doi:10.1109/TMTT.1977.1129277 (nist.gov [PDF]). 
• Patent EU0166524: Six-port reflectometer. Angemeldet am 24. Mai 1984, veröffentlicht am 2. Januar 1986, Erfinder: Eric James Griffin.‌
• Ulrich Stumper: Six-Port and Four-Port Reflectometers for Complex Permittivity Measurements at Submillimeter Wavelengths. In: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Band 37, Januar 1989, S. 222–230. 

Weblinks

• Prinzipskizze mit den vier skalaren Messstellen (P₁ bis P₄), dem Quellentor (links) und dem Messtor (rechts).
• Veröffentlichungen des PTB‑Fachgebiets 2.2. 2020; abgerufen am 29. September 2024.