Praxis: Antenne mit dem VNA messen (S11 einfach erklärt)

In diesem Praxisbeispiel zeigen ich, wie eine Antenne mit einem Vector Network Analyzer (VNA) gemessen wird – und wie man die Ergebnisse richtig interpretiert. Der Fokus liegt auf dem wichtigsten Parameter für Antennen: S11.

Was wird benötigt?

• Vector Network Analyzer (z. B. NanoVNA oder Laborgerät)
• Kalibrierkit (Open, Short, Load)
• Koaxialkabel
• Die zu messende Antenne

Schritt 1: Kalibrierung durchführen

Bevor du misst, musst du den VNA kalibrieren. Die typische Methode ist die SOLT-Kalibrierung:

• Open anschließen → messen
• Short anschließen → messen
• Load (50 Ohm) anschließen → messen

Optional (bei 2-Port-Messung):

• Through-Verbindung herstellen

Wichtig: Kalibriere immer am Ende des Kabels – dort, wo später die Antenne angeschlossen wird.

Schritt 2: Antenne anschließen

Nach der Kalibrierung wird die Antenne direkt an den VNA angeschlossen. Achte darauf:

• Keine lockeren Verbindungen
• Möglichst kurze Kabel
• Keine Bewegung während der Messung

Schritt 3: S11-Messung durchführen

Der VNA zeigt nun die S11-Kurve über die Frequenz an. Diese beschreibt, wie viel Signal von der Antenne reflektiert wird.

• Hoher Wert → schlechte Anpassung
• Niedriger Wert → gute Anpassung

Interpretation der S11-Kurve

Typischerweise siehst du eine Kurve mit einem Minimum – das ist die Resonanzfrequenz der Antenne.

• -10 dB → akzeptabel (ca. 90% Leistung geht in die Antenne)
• -20 dB → sehr gut
• -3 dB → schlecht (viel Reflexion)

👉 Je tiefer das Minimum, desto besser ist die Antenne abgestimmt.

Beispiel

Eine Antenne für 2.4 GHz zeigt folgendes Verhalten:

• Minimum bei 2.45 GHz
• S11 ≈ -18 dB

Interpretation:

• Die Antenne ist gut abgestimmt
• Die Ziel-Frequenz wird sauber getroffen

Typische Fehler in der Praxis

• Keine Kalibrierung durchgeführt
• Schlechte oder lange Kabel verwendet
• Antenne wird während der Messung berührt
• Umgebung beeinflusst die Messung (Hand, Tisch, Metall)

Gerade bei Antennen gilt: Die Umgebung ist Teil der Messung!

Profi-Tipps

• Miss Antennen immer in realer Einbausituation
• Halte Abstand zu Metallflächen
• Verwende möglichst hochwertige Adapter
• Nutze Marker im VNA für exakte Frequenzwerte

Fazit

Mit einem VNA lässt sich sehr schnell erkennen, ob eine Antenne richtig arbeitet. Die S11-Messung ist dabei das wichtigste Werkzeug.

GNU

Wer die Kurven lesen kann, spart sich viel Trial-and-Error beim Antennenbau und -tuning.

Wie funktioniert ein Vector Network Analyzer (VNA)?

Ein Vector Network Analyzer (VNA) ist eines der wichtigsten Messgeräte in der Hochfrequenztechnik. Er wird verwendet, um das Verhalten von elektrischen Netzwerken wie Antennen, Filtern, Kabeln oder Verstärkern zu analysieren. Im Gegensatz zu einfachen Messgeräten misst ein VNA nicht nur die Signalstärke, sondern auch die Phase – und genau das macht ihn so leistungsfähig.

Grundprinzip eines VNA

Ein VNA erzeugt ein definiertes Hochfrequenzsignal und sendet es in das zu untersuchende Bauteil (Device Under Test, DUT). Dabei passiert Folgendes:

• Ein Teil des Signals wird reflektiert
• Ein Teil wird durch das Bauteil übertragen

Der VNA misst beide Signalanteile und erfasst dabei sowohl die Amplitude als auch die Phase. Aus diesen Informationen lassen sich komplexe elektrische Eigenschaften bestimmen.

S-Parameter – das Herzstück der Messung

Die Ergebnisse eines VNA werden in sogenannten S-Parametern (Streuparametern) dargestellt:

• S11 – Reflexion am Eingang (wie viel Signal wird zurückgeworfen?)
• S21 – Transmission (wie viel Signal geht durch das Bauteil?)
• S12 / S22 – relevant bei Mehrport-Netzwerken

Diese Werte sind frequenzabhängig und komplex (Betrag + Phase). Sie ermöglichen eine vollständige Beschreibung des Verhaltens eines HF-Netzwerks.

Warum ist die Phase so wichtig?

Ein Spektrumanalysator misst nur die Leistung eines Signals. Ein VNA hingegen misst zusätzlich die Phaseninformation.

Das ermöglicht unter anderem:

• Bestimmung von Impedanzen
• Analyse von Resonanzen
• Erkennung von Fehlanpassungen
• Validierung von Simulationen

Kalibrierung – entscheidend für genaue Messungen

Vor jeder Messung muss ein VNA kalibriert werden. Die gängigste Methode ist die SOLT-Kalibrierung:

• Short (Kurzschluss)
• Open (offen)
• Load (50 Ohm Abschluss)
• Through (Direktverbindung)

Diese Kalibrierung kompensiert Fehler durch Kabel, Stecker und das Messgerät selbst. Sie verschiebt die Referenzebene direkt an das Messobjekt.

Ohne Kalibrierung sind die Messergebnisse meist unbrauchbar.

Darstellung der Messergebnisse

Ein VNA stellt die Messergebnisse in verschiedenen Diagrammen dar:

• Bode-Diagramm (Amplitude über Frequenz)
• Phasenverlauf
• Smith-Chart (Impedanzdarstellung)

Besonders das Smith-Chart ist ein zentrales Werkzeug zur Analyse von Anpassungen in HF-Systemen.

Typische Anwendungen

• Antennenabstimmung (SWR, Return Loss)
• Filterdesign (Bandpass, Sperrfilter)
• Kabel- und Leitungsanalyse
• Verstärkercharakterisierung
• Matching-Netzwerke

Fazit

Ein Vector Network Analyzer ist ein unverzichtbares Werkzeug in der Hochfrequenztechnik. Durch die Messung von Amplitude und Phase ermöglicht er eine vollständige Analyse von elektrischen Netzwerken über einen Frequenzbereich hinweg.

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Wer mit RF-Systemen arbeitet, kommt an einem VNA nicht vorbei – egal ob in der Entwicklung, im Labor oder beim Antennen-Tuning.

100 Jahre Rundfunk in Österreich

Die technische Entwicklung des Rundfunks in Österreich in den letzten 100 Jahren war geprägt von bedeutenden Fortschritten und Innovationen, die das Medium nachhaltig verändert haben. Der Rundfunk begann 1924 mit der Gründung der RAVAG und der Ausstrahlung über Lang- und Mittelwellen (LW, MW). Diese frühen Jahre waren von Röhrentechnologie geprägt, die große und komplexe Empfangsgeräte erforderte.

In den 1950er Jahren revolutionierte die Einführung der UKW-Technologie das Radio mit einer deutlich verbesserten Klangqualität und geringerer Störanfälligkeit. Zeitgleich etablierte sich das Fernsehen als neues Medium, das ebenfalls auf Röhren basierte und zunächst nur Schwarz-Weiß-Sendungen ausstrahlte. Die 1960er Jahre brachten schließlich den Farbfernseher.

In den 1980er Jahren eröffnete die Satellitenübertragung neue Möglichkeiten, Rundfunkprogramme über große Distanzen in hoher Qualität zu empfangen. Dies führte zur Verbreitung von Satellitenschüsseln und neuen Empfangsgeräten. Die Digitalisierung begann in den 1990er Jahren mit DAB (Digital Audio Broadcasting) und ermöglichte eine effizientere Übertragung von Radiosignalen.

Der Übergang ins digitale Zeitalter setzte sich in den 2000er Jahren fort, als Internetradio und Streaming-Dienste wie Spotify oder Apple Music das klassische Radio ergänzten. Mit der Einführung von DAB+ in den 2010er Jahren wurde die digitale Rundfunkübertragung weiter verbessert, mit höherer Klangqualität und größerer Programmvielfalt.

Diese Entwicklung führte zu einem immer größeren Einfluss von internetbasierten Technologien, wodurch Radio- und Fernsehinhalte heute über eine Vielzahl von Plattformen zugänglich sind. Die Zukunft des Rundfunks wird voraussichtlich durch weitere Innovationen im digitalen Bereich und personalisierte Inhalte geprägt sein.

Mit der Einführung des Internet Radios oder auch Rundfunkübertragungen über Satellitentechnik haben Rundfunkübertragungen via Mittel- oder Kurzwelle zunehmend an Bedeutung verloren. Heute werden diese Frequenzbänder eher von flächenmäßig großen Ländern mit geringer Bevölkerungsdichte für Rundfunkzwecke genutzt.

Wie kürzlich mitgeteilt wurde, soll auch Österreichs einziger Kurzwellensender in Moosbrunn bei Wien mit Jahresende eingestellt werden. Grund hierfür wurde ein Großkunde der sein Radioangebot eingestellt hat genannt. Damit soll ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage nicht mehr möglich sein. Offensichtlich hat das Marketing versagt oder das Management war nicht in der Lage neue Kunden zu lukrieren. Dass gerade Kurzwellensender in Katastrophenfällen eine durchaus wichtige Redundanz zu Internet und Sattelitenübertragung darstellen können, wurde bei der Entscheidungsfindung offensichtlich nicht berücksichtigt. Eine einmal abgetragenen KW Antennenanlage wird mit Sicherheit, rein schon aus Kostengründen, nicht mehr aufgebaut werden. Das ist natürlich eine sehr kurzsichtige Sichtweise.

Update:

Am 28. Jänner 2025 wurde die große Drehstandantenne des Kurzwellensender Moosbrunn entgegen anfänglicher Ankündigungen nun von der ORS entgültig gesprengt.

Links:

Radio DARC

https://www.radioeins.de/

https://de.wikipedia.org/wiki/Sender_Moosbrunn

https://www.radioszene.de/

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100 Jahre Rundfunksender Grimeton

Ein Meilenstein der Technikgeschichte

 Im Jahr 2024 feiert der Rundfunksender Grimeton in Schweden sein 100-jähriges Bestehen – ein Ereignis, das nicht nur die Geschichte der Kommunikationstechnik, sondern auch die Bedeutung internationaler Zusammenarbeit und technologischer Innovation würdigt. Als ein einzigartiges Zeugnis der frühen Radiotechnologie und UNESCO-Weltkulturerbe hat Grimeton Generationen von Ingenieuren inspiriert und den Grundstein für moderne drahtlose Kommunikation gelegt.

Die Gründung und technische Innovation 

Der Rundfunksender Grimeton wurde 1924 in Betrieb genommen und repräsentierte zu seiner Zeit das Nonplusultra der Langwellentechnologie. Die Anlage, benannt nach ihrem Standort in der Gemeinde Varberg in Schweden, wurde entwickelt, um drahtlose Transatlantik-Kommunikation zu ermöglichen – eine revolutionäre Entwicklung in einer Zeit, in der die Welt zunehmend vernetzt wurde.

Kernstück der Anlage ist der Alexanderson-Alternator, eine Erfindung des schwedischen Ingenieurs Ernst Alexanderson. Diese Maschine, die Wechselstrom in hochfrequente elektromagnetische Wellen umwandelt, ermöglichte die Übertragung von Signalen über große Entfernungen. Im Wesentlichen besteht der Alternator aus einem rotierenden Generator, der mit hoher Präzision arbeitet, um Frequenzen im Langwellenbereich (17,2 kHz) zu erzeugen. Ein angeschlossenes Antennensystem, bestehend aus sechs großen Stahlmasten, sendet die erzeugten Wellen über den Atlantik.

Die Funktionsweise des Senders beruhte auf der Erzeugung von elektromagnetischen Wellen durch den Alternator. Der Generator wird von einem Elektromotor angetrieben, der die Rotation des Alternators mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht. Durch den Wechsel von Magnetfeldern innerhalb des Alternators entstehen Wechselströme mit der gewünschten Frequenz. Diese Wechselströme werden über Verstärkerschaltungen weiter verstärkt, um eine ausreichend hohe Signalstärke zu erzielen. Anschließend wird die elektrische Energie in elektromagnetische Wellen umgewandelt und über die Antennenanlage abgestrahlt. Diese Technologie war für ihre Zeit extrem fortschrittlich und machte es möglich, Morsezeichen über große Distanzen zu übertragen.

Grimeton im Wandel der Zeit

Im Laufe der Jahrzehnte erlebte Grimeton zahlreiche technologische und gesellschaftliche Veränderungen. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden Langwellenübertragungen zunehmend durch modernere Technologien wie Kurzwellenradio und Satellitenkommunikation ersetzt. Dennoch blieb Grimeton in Betrieb, da es sowohl für den Notfunk als auch für spezielle Kommunikationsaufgaben genutzt wurde.

Interessanterweise hatte Grimeton in seiner aktiven Zeit auch eine potenzielle militärische Bedeutung. Die Langwellentechnologie eignete sich besonders gut für die Kommunikation mit U-Booten, da Langwellensignale über große Distanzen hinweg und teilweise auch unter Wasser empfangen werden können. Während des Zweiten Weltkriegs hätte Grimeton in der militärischen Strategie eine Rolle spielen können, auch wenn moderne Technologien wie VLF (Very Low Frequency)-Sender speziell für diese Aufgaben optimiert wurden. Heute hat Grimeton keine militärische Bedeutung mehr, sondern dient ausschließlich historischen, bildenden und symbolischen Zwecken.

Die Anlage wurde 1995 stillgelegt, blieb jedoch erhalten, da ihr historischer und technischer Wert erkannt wurde. 2004 erklärte die UNESCO Grimeton zum Weltkulturerbe, was seine Bedeutung als lebendiges Denkmal der Technikgeschichte unterstreicht. Heute ist Grimeton nicht nur ein Museum, sondern auch ein aktives Zentrum für Bildung und Wissenschaft, das Veranstaltungen und Demonstrationen organisiert, um die Bedeutung von Kommunikation und Innovation zu vermitteln.

Die Feierlichkeiten zum 100-jährigen Jubiläum

Zum 100-jährigen Jubiläum sind zahlreiche Veranstaltungen geplant, darunter technische Vorführungen des Alexanderson-Generators, historische Ausstellungen und internationale Konferenzen zur Geschichte und Zukunft der Kommunikation. Besucher aus aller Welt werden erwartet, um die einzigartige Anlage zu besichtigen und sich von der Pionierarbeit der Ingenieure der 1920er-Jahre inspirieren zu lassen. Ein besonderes Highlight der Feierlichkeiten wird die symbolische Wiederübertragung einer Nachricht über den Alexanderson-Alternator sein – eine Hommage an die bahnbrechende Technologie, die Grimeton einst an die Spitze der globalen Kommunikation brachte.

Bedeutung für die Gegenwart und Zukunft

 Grimeton ist ein Beispiel dafür, wie technologische Innovation die Welt grundlegend verändern kann. Es erinnert uns daran, wie wichtig es ist, die Errungenschaften der Vergangenheit zu bewahren, um daraus für die Zukunft zu lernen. In einer Zeit, in der digitale Kommunikation und drahtlose Technologien allgegenwärtig sind, bietet Grimeton einen Einblick in die Anfänge dieser Entwicklung und unterstreicht die Bedeutung nachhaltiger technischer und kultureller Innovation.

Fazit

Das 100-jährige Bestehen des Rundfunksenders Grimeton ist weit mehr als ein Jubiläum – es ist ein Fest der Ingenieurskunst, des wissenschaftlichen Fortschritts und der internationalen Zusammenarbeit. Als eines der letzten überlebenden Zeugnisse der frühen Radiotechnologie erinnert es uns daran, wie weit wir gekommen sind und welche Möglichkeiten noch vor uns liegen. Grimeton bleibt ein leuchtendes Symbol dafür, wie Technologie die Welt verbinden kann.