Kalibrierung von Hochfrequenzmessgrößen

Messgeräte im HF Labor

Mit Messmöglichkeiten bis 67 GHz ist das Hochfrequenzlabor der esz AG eines der am besten ausgestatteten Labore Europas. Redundant vergleichbar über die Trägerfrequenz des Zeitzeichensenders (DCF-77) und das GPS-Signal liefert die Normalfrequenzsynthese Messunsicherheiten kleiner als 5 Billionstel der Zeit. Das Hochfrequenzlabor mit HF-Leistungsmesssystemen der verschiedensten Hersteller, Frequenz-, Leistungsbereiche und Konnektorsysteme garantiert kleinste Reaktionszeiten.

Auf 5 Billionstel genau: Kalibrierungen bis 67 GHz

Mit Hilfe der bereitgehaltenen Referenzgeräte werden die HF-Gebrauchsnormale aller Anwender aus Kommunikationselektronik, Nachrichtentechnik, Avionik, Funkverkehr oder Hochfrequenztechnik sowie Messgeräte aus Industrie und Forschung des In- und Auslandes in verschiedenen Koaxialsystemen rückgeführt und mit höchster Genauigkeit kalibriert. Die hierbei angewandten Verfahren entsprechen dem weltweit anerkannten Stand der Technik und werden in vielen maßgeblichen Kalibrierlaboren in ähnlicher Weise durchgeführt. Seit 2004 sind die meisten Hochfrequenzmessgrößen darüber hinaus durch die Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) akkreditiert.

Kalibrierung von HF-Leistung

Kalibrierung von HF-Leistung Zur Kalibrierung von Hochfrequenzleistung wird in mehreren Messungen an einem symmetrischen Leistungsteiler (Power-Splitter) die von einem Generator erzeugte Leistung gemessen und mit den Anzeigewerten des Kalibriergegenstandes verglichen. Um den Frequenzgang und Linearität von Leistungsmessköpfen oder -Messgeräten aufzunehmen, werden pro Frequenz bis zu acht Messungen durchgeführt. Zwischen jeweils vier Messungen in unterschiedlich axial rotierten Stellungen werden Referenzmesskopf und Kalibriergegenstand an den Ausgängen des Power Splitters getauscht oder ein eingemessenes Kalibriersystem als Leistungsnormal verwendet und die axiale Rotation wiederholt. Die Rotation ist erforderlich, um festzustellen, ob ein Konnektor schadhaft ist: Nämlich genau dann, wenn die Standardabweichung zwischen den Einzelmessungen sehr hoch ist.

HF-Leistungskalibrierung über 20 Dekaden

Mit kalibrierten oder ausgemessenen Dämpfungsgliedern lassen sich auch sehr empfindliche Leistungsmessköpfe, Spektrumanalysatoren oder Messempfänger bei kleinen Leistungen kalibrieren. Bei der Kalibrierung von Signalgeneratoren sind High-End-Messempfängersysteme mit einer bislang unerreichten Genauigkeit im Dynamikbereich von -130 dBm bis +20 dBm im Einsatz.

Streuparameter-Kalibrierung: Dämpfung und Reflexionsfaktor

Messung von Reflexionsfaktor und Dämpfung Die Messung von Reflexionsfaktoren und Dämpfung im Frequenzbereich von 9 kHz bis 67 GHz wird an vektoriellen Netzwerk-Analysatoren durchgeführt. Hierfür stehen Kalibriersätze für die meisten koaxialen 50 O und 75 O-Steckersysteme zur Verfügung. Nach vollständiger 1-Tor- (bzw. 2-Tor-) Kalibrierung ermöglichen die Geräte die Bestimmung des komplexen Reflexionsfaktors Gamma, der Dämpfung oder der komplexen Streuparameter eines Prüflings nach Betrag und Phase. Als Rückführungs- und Bezugsnormale stehen Luftleitungen unterschiedlicher Länge, Abschlüsse und Fehlabschlüsse für die Steckertypen zur Verfügung. Mit diesen werden die Systemgenauigkeit nach durchgeführter Kalibrierung überprüft, die zu erwartenden Restfehlergrößen und die Messunsicherheiten abgeschätzt. Die Berechnung der Messunsicherheit nach einer Kalibrierung erfolgt gemäß der Publikation EA-10/12 anhand der effektiven Systemdaten. Die maßgebliche Modellgleichung für die Messung des Reflexionsfaktors wird darin für komplexe Größen unbekannter Phase formuliert und mit den Datensätzen der Einkalibrierung (Systemfehlerkorrektur) ausgewertet und mit den Ergebnissen der Verifikationsmessungen regelmäßig verglichen.

Umgebungsbedingungen und Kurzzeitstabilitäten von kleiner 0,5 Kelvin

Das Kalibrierverfahren für die Dämpfungskalibrierung für hohe Dämpfungswerte wird als Direktmessverfahren im Bezug zur Durchgangsmessung bei Kurzschluss von Sender und Empfänger (THRU) an selektiven Messystemen realisiert. Bei zeitnaher Durchführung von Bezugsmessung und Einfügen des Messobjektes wird der Temperatureinfluss bei Umgebungsbedingungen und Kurzzeitstabilitäten von kleiner 0,5 K sehr klein gehalten. Die Rückführung der Messgröße HF-Dämpfung erfordert dabei das Vorhalten eines direkt rückgeführten Abschwächers- oder Dämpfungsgliedersatzes als Bezugsnormal (siehe auch EA-10/12). Ein aus Einzelabschwächern bestehender Abschwächersatz deckt dazu direkt oder durch entsprechende Kaskadierung für die Rückführung der Messgröße „Dämpfung“ bereits einen großen Dynamikbereich ab, der mit dem Einsatz von Gebrauchsnormalen erweitert werden kann.

Kalibrierung abgeleiteter HF-Messgrößen

HF-Messgeräte Als Initiator der Kalibrierleitfadenserie DKD-L 02/1 ist die esz AG maßgeblich an der Entwicklung von Richtlinien und Dokumenten beteiligt, die die Kalibrierung, Handhabung der Rückführung und Akkreditierung sogenannter abgeleiteter Hochfrequenzmessgrößen erleichtern. So sind Messgrößen wie Anzeigelinearität, ZF-Verstärkung, Bandbreite, Filtersteilheit, Modulation oder Rauschanzeige (DANL) dann nicht nur ausschließlich auf Werkskalibrierscheinen, sondern auch auf akkreditierten Kalibrierscheinen zu finden.

Richtlinien- und Gremienarbeit schafft klare Anforderungen

Die Lücke, die sich dadurch begründet, dass diese Messgrößen keine Rolle bei der Weitergabe der Einheiten der Staatsinstitute oder Primärlabore spielen, ist durch die Definition und Zuordnung der HF-Hilfsmessgrößen dann endlich geschlossen. Komplexe Messobjekte wie Messempfänger, Spektrumanalysatoren oder Signalgeneratoren sind dann vollumfänglich innerhalb akkreditierter Kalibrierungen darstellbar und auch für alle Partner und Auftraggeber der esz AG transparent verfügbar. Daneben ist die esz AG auch an der ständigen Richtlinienarbeit des Fachausschuss VDI GMA 3.12 für elektrische Messgrößen beteiligt, so dass hier das praktische Feedback aus Industrie, Wissenschaft und Forschung erfolgt und bei der Beschreibung von Kalibrierverfahren und Messunsicherheit berücksichtigt werden kann.

Kalibrierung von EMV Messtechnik

EMV Kalibrierlabor Die Messung, Prüfung und Bewertung von elektrischen Betriebsmitteln auf deren elektromagnetische Verträglichkeit obliegt, als Bestandteil der CE-Kennzeichnung, Herstellern und deren EMV Laboratorien oder unabhängigen Dienstleister (Konformitätsbewertungsstellen) für EMV-Messung. Daher spielen auch für Deutschland internationale Normungsorganisationen wie IEC, CENELEC und CISPR eine immer stärkere Rolle.

Verfügbar sind stets die neuesten Normen für EMV-Störgeneratoren oder EMV-Messeinrichtungen

Messung der Störempfindlichkeit mit einem EMV-Störgenerator Der Nachweis der Störempfindlichkeit durch Ströme, Spannungen, leitungsgebundene oder gestrahlte Beeinflussung kann dabei nur mit EMV Störgeneratoren erfolgen, deren elektrischen Eigenschaften bekannt sind und im Rahmen Messung der Störempfindlichkeit mit einem EMV-Störgeneratorder Kalibrierung nachgewiesen wurden. Dabei stehen die Kernaussagen wie rückgeführte Kalibrierung, Anwendung der speziellen Prüfnorm und DIN EN ISO/ IEC 17025 Kalibrierung im Mittelpunkt für viele EMV-Dienstleister und deren Zertifizierungen als Prüflabor. In den Laboren der esz AG werden EMV-Störgeneratoren, EMV-Zubehör und EMV-Hilfsgeräte immer nach den geltenden und aktuellsten Richtlinien kalibriert. Dazu gehören beispielsweise der Nachweis und die Kalibrierung der Eigenschaften von Geräten oder Generatoren mit Anforderungen für

  • Störaussendung (DIN EN 55022 bzw. 55014 / 55011)
  • Oberwellen / Oberschwingungen (DIN EN 61000-3-2 bzw. DIN EN 61000-4-7)
  • ESD Störfestigkeit (DIN EN 61000-4-2)
  • Burst Störfestigkeit (DIN EN 61000-4-4)
  • Surge Störfestigkeit (DIN EN 61000-4-5)
  • HF-elektromagnetisch oder induziert (DIN EN 61000-4-3 bzw. DIN EN 61000-4-6)
  • Netzausfall (Dips / Interruptions) (DIN EN 61000-4-11) oder
  • Flicker (EN 61000-4-15)

Der Fachbereich ist spezialisiert auf die Kalibrierung typischer Messgeräte wie:

HF-Leistungsmessgeräte / HF-Signalgeneratoren / Spektrumanalysatoren / Dämpfungsglieder / Messempfänger / Funkmessplätze / Frequenzzähler / EMV-Geräte / Koppelnetzwerke / Netznachbildungen / HF-Filter / HF-Komponenten