S-Parameter

in der Hochfrequenztechnik sind eine Möglichkeit, um das Verhalten von Leistungsflüssen zu untersuchen und eine Methode zur Beschreibung des Verhaltens linearer elektrischer Netzwerke, wobei die Reflexions- und Übertragungseigenschaften betrachtet werden.

Das, was der Amateur wissen sollte, wenn er einen VNA sein Eigen nennt, ist der Zusammenhang zwischen dem Reflexionskoeffizient S11 und dem Stehwellen Verhältnis SWR, der sich direkt aus der Definition des Reflexionsfaktors und des SWR = (1 + |S11|) / (1 – |S11|) berechnet, dabei ist |S11| der Betrag des S11-Parameters.

Ein hoher Wert des |S11| deutet auf eine große Fehlanpassung hin, was folglich zu einem hohen SWR und hohen Anpassungsverlusten entsprechend P = Pv (1 – r zum Quadrat), f+
führt. Angenommen der Betrag des S11-Parameters eines Netzwerks ist 0,2, dann ist das SWR = 1,5, aber nur bezogen auf die Systemimpedanz von 50 Ohm. Wird z.B. eine 600 Ohm Leitung verwendet, muss das SWR auf diese Impedanz umgerechnet werden.

Stehwellen treten in Wellenleitern und Übertragungsleitungen auf, wenn es zu Reflexionen aufgrund von Fehlanpassungen kommt.
S-Parameter hingegen beschreiben die Reflexions- und Übertragungseigenschaften von Netzwerken.

Amateure haben Netzwerk Analysatoren für sich entdeckt, weil diese sehr preiswert geworden sind. Nur, was kann der Amateur mit einem Vektoriellen Netzwerk Analysator wirklich anfangen? Genau genommen: Nichts, was nicht auch eine einfache Stehwellen – Messbrücke kann, die auch das SWR bei der tatsächlichen Leistung ermittelt und nicht wie bei der geringen Leistung eines VNA.

Es können natürlich die S-Parameter von 2 Toren bestimmt werden, bezogen auf einen Impedanz Pegel von 50 Ohm.
Nicht mal die Eigenschaften, eines immer noch gern verwenden Balun, können mit den Netzwerkkisten bestimmt werden, weil dessen Eigenschaften maßgeblich von den Impedanzen am Ein- und Ausgang verantwortlich sind und keinesfalls 50 Ohm betragen.

Auch die im Netz vorgeschlagene „Rücken an Rücken“ Methode ist sinnlos und falsch, weil die Abschluss Impedanzen im praktischen Einsatz unbekannt sind. Auch sind die elektrischen Vierpolparameter eines Balun von der verwendeten Leistung abhängig, wenn im Balun magnetisches Material – Ringkerne – verwendet wird.
Ringkern Übertrager sind nicht lineare Systeme, deren Werte von der verwendeten Leistung abhängen!

Der ahnungslose Amateur kauft einen Balun von 50 auf 200 Ohm – den es nur in der Phantasie des Verkäufers gibt – und wundert sich dann, dass der Balun in seiner Antennenanlage nicht – wie propagiert – funktioniert, weil in seiner Antennenanlage völlig andere Impedanzen maßgeblich sind.
Auch die im Netz und auf YouTube Videos gezeigten Kochrezepte für Wickeltechniken sind absolut unbrauchbar, weil die Abschluss Impedanzen in jeder Antennenanlage – millionenfach – anders sind. Hier hilft nur eine Berechnung und kein YouTube Video.

Manchmal frage ich mich: Wie lange diese Irrungen in den Kreisen der Amateure noch vagabundieren, denn die Zusammenhänge sind doch seit über 100 Jahren bekannt?

In der Hand des Profis allerdings sind Vektorielle Netzwerk Analysatoren ein wertvolles Hilfsmittel, um Bausteine im 50 Ohm System zu optimieren. Mit einer ausziehbaren Leitung kann man die Impedanzen an Orten bestimmen, die der direkten Messung verborgen bleiben.

S-Parameter sind ein leistungsstarkes Werkzeug zur Analyse und Beschreibung von 2 oder Mehrtoren. Sie bieten eine präzise Möglichkeit, die Reflexions- und Übertragungseigenschaften von Netzwerken und Komponenten zu charakterisieren und sind in der Hochfrequenztechnik unerlässlich.
Durch die einfache Messung und breite Anwendbarkeit sind sie ein unverzichtbares Werkzeug für Ingenieure und Wissenschaftler. Die Wobbel -Technik erlaubt es, die S-Parameter über einen weiten Frequenzbereich zu bestimmen und sogar im Smith Diagramm sichtbar zu machen.

Wer sich dennoch mit S-Parametern beschäftigen will, sei auf Gunthard Kraus: „Eine kurze Einführung in die S-Parameter“, die die Grundlagen und mathematische Darstellungen der S-Parameter erklärt, hingewiesen.

Weiter führende Literatur findet man in dem Buch „Hochfrequenztechnik: ein systemtheoretischer Zugang“ von Michael H.W. Hoffmann. Dieses Lehrbuch führt in die Hochfrequenztechnik mit systemtheoretischen Methoden ein und ist besonders für Studenten geeignet, da es auf die Darstellung der oft als schwierig empfundenen feldtheoretischen Grundlagen verzichtet.

Dr. Walter Schau, DL3LH