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Charakterisierung von Absorbern in Zeit- und Frequenzbereich

22.11.2010

Nach Modernisierung der so genannten ‚kleinen’ Absorberhalle der PTB im Jahre 2009 durch Auskleidung mit neuen Hochfrequenzabsorbern, die bis 40 GHz in ihren Reflexionseigenschaften spezifiziert sind, stellte sich auch die Frage, welche Dämpfungen im Frequenzbereich darüber erwartet werden können. Da Messungen bis zu Frequenzen in den unteren THz-Frequenzbereich mit zunehmender kommerzieller Nutzung der Sub-Millimeterwellen immer wichtiger werden und in der Absorberhalle ein Antennenscanner bis 325 GHz aufgebaut wird, ist die quantitative Bestimmung der Dämpfungseigenschaften der Halle für die PTB von Bedeutung. Aufgrund der aufwändigen Messtechnik werden Messungen an Absorbern oberhalb von
40 GHz bisher jedoch kaum durchgeführt, und der Bereich ist nicht üblicher Bestandteil der Absorberspezifikationen der Hersteller.
Seit kurzem verfügt die PTB für solche Messungen über einen Vektornetzwerkanalysator mit den erforderlichen Frequenzbereichserweiterungen und über die erforderlichen Hornantennen für die Hohlleiterbänder zwischen 50 GHz und
325 GHz. Für die Messungen wurden die Hornantennen zusammen mit den Frequenzbereichserweiterungsmodulen auf einem Stativ montiert, um auch winkelaufgelöste Messungen durchführen zu können. Gemessen wurde die Übertragungsfunktion zwischen zwei parallel angeordneten Hornantennen, aus der die Reflexionseigenschaften der mit Absorbern ausgekleideten Hallenwände abgeleitet werden. Als Referenz dient die Messung an einer nahezu ideal reflektierenden Stahlplatte, die dazu vor den Hornantennen aufgestellt wurde. Messungen zur Charakterisierung der Absorber wurden zunächst direkt im Frequenzbereich durchgeführt. Der Netzwerkanalysator bietet jedoch auch die Möglichkeit, durch Anwendung einer Fouriertransformation Messungen im Zeitbereich durchzuführen. Diese Option wurde verwendet, um Dämpfungseigenschaften der Halle jenseits der eigentlichen Absorberreflektivität zu erfassen. Einzelne Installationen der Halle wie z.B. die Leuchten oder die Lüftung können nicht durch Absorber belegt werden und sind deshalb aufgrund ihrer Reflexionseigenschaften potentielle Störer bei Präzisionsmessungen. Andere Installationen wie Schalter und Türgriffe sind aufwändig mit Absorbern eingefasst bzw. verkleidet worden. Die Qualität der Ausführung entscheidet darüber, wie sehr diese Installationen Messungen stören. Durch winkelaufgelöste Messungen im Zeitbereich konnten potenzielle Störquellen in der Halle lokalisiert und durch Verbesserung der Absorberauskleidung teilweise beseitigt werden. 

 

Bild:
Vektornetzwerkanalysator zur Messung der Übertragungseigenschaften zwischen Sende- und Empfangsantenne. Die Antennen sind zusammen mit den erforderlichen Frequenzbereichserweiterungen auf einem Stativ montiert, um winkelaufgelöste Messungen durchführen zu können.

 

 

 

Ansprechpartner: Thomas Kleine-Ostmann
Fachbereich 2.2:  Hochfrequenz und Felder