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Mikrokalorimeter im koaxialen 2,9 mm (K)-Leitungssystem für die Hochfrequenz-Leistungsmessung bis 40 GHz

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31.12.2003

Digitale Daten werden in der Nachrichtentechnik mit ständig steigender Geschwindigkeit übertragen. Dafür werden koaxiale Leitungssysteme der Hochfrequenz(HF)-Technik mit immer größerer Bandbreite benötigt. Eine wachsende Zahl von HF-Messgeräten und Systemen werden daher für das neue 2,9 mm-Koaxialleitersystem mit einer Bandbreite bis 40 GHz ausgerüstet. Um einem dringenden Bedarf der deutschen Industrie an breitbandiger Rückführung der HF-Leistung auf das nationale Normal zu entsprechen, wurde ein koaxiales Mikrokalorimeter in symmetrischer Zwillings-Bauart (Twin-T) mit zwei Zuführungsleitungen im 2,9 mm Koaxialleitersystem mit K-Konnektor aufgebaut, das nun die breitbandige HF-Leistungsmessung bis 40 GHz mit kleinstmöglicher Messunsicherheit gestattet. Dabei wird die im HF-Leistungstransfer-Normal absorbierte HF-Leistung durch eine äquivalente Gleichleistung substituiert und als charakteristische Kenngröße des Messkopfes der effektive Wirkungsgrad ηeff - das Verhältnis der äquivalenten Gleich- zur HF-Leistung - ermittelt. 

Als Leistungstransfer-Normale zur Kalibrierung im neuen koaxialen Mikrokalorimeter haben sich passive Leistungssensoren als sehr geeignet erwiesen, die nach einer Modifikation aus einem kommerziellen HF-Leistungssensor hervorgegangen sind. Sie zeigen einen mit der Frequenz stetig fallenden effektiven Wirkungsgrad von 1,000 bei niedrigen Frequenzen bis zu einem typischen Wert von ηeff ≈ 0,870 bei 40 GHz. Dabei steigt die Messunsicherheit (k=2) für ηeff, die im Wesentlichen durch nicht erfasste mit der Frequenz ansteigende HF-Verluste in der koaxialen Zuführungsleitung bedingt ist, von 0,002 bei niedrigen Frequenzen bis auf etwa 0,030 bei 40 GHz an.


Koaxiales Mikrokalorimeter für HF-Leistungsmessungen

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