Guten Abend,
ich habe gerade mal testweise den Leitungswellenwiderstand eines 75 Ω
Koax messen wollen. Allerdings kriege ich statt 75 Ω immer etwa 150
heraus.
Gemessen habe ich (mit einem günstigen LC-Meter) die Kapazität von
Mantel zu Mittelleiter mit offenem Kabel und die Induktivität wenn ich
Mantel und Mittelleiter auf der anderen Seite kurzschließe.
Herausgekriegt habe ich bei 3 verschiedenen Kabeln verschiedener Längen
Felix U. schrieb:> Ist meine Messmethode falsch?
Wird wohl.
Eine Leitung ist eben kein konzentriertes Bauteil und kann ja nach Länge
kapazitiv oder induktiv, offen oder Kurzschluß sein.
Solange du aber nicht verrätst, womit du was bei welcher Frequenz
gemessen hast, ist es müßig darüber zu diskutieren.
Die Messfrequenz des LC Meters betrug 727 kHz für die Induktivität und
697 kHz für die Kapazität.
Ich dachte bei der großen Wellenlänge im Vergleich zur Kabellänge(2-5m),
sollte das keine Rolle spielen.
Schau mal nach, ob der Innenleiter deines Kabels magnetisch ist!
Bei SAT-Kabeln besteht der Innenleiter oft aus verkupfertem Stahl, was
die HF im GHz-Bereich wegen des Skineffekts ja nicht merkt.
Bei 700kHz allerdings ist die Eindringtiefe evtl. schon größer als die
Kupferdicke, und dann beeinflusst der Stahlkern mit seinem hohen µ das
Ergebnis.
Tatsächlich, der Innenleiter ist magnetisch. Hm, ich dachte die
Wellenimpedanz eines Koax sollte über einige Größenordnungen
einigermaßen konstant sein.
Hintergrund ist, dass ich den Leitungswiderstand eines
Breitbandtransformators vermessen will und dachte ich teste es erst mal
an einer bekannten Impedanz.
Also werde ich wohl für eine sinnvolle Messung eher bei 100 als bei 1
MHz messen müssen...
Hast Du ein Oszi und einen einfachen Impulsgenerator aus ein paar
74er-ICs sowie ein Poti?
Dann probier mal die Impedanz so zu messen wie hier in dem Video
(2.Teil):
https://www.youtube.com/watch?v=TpIIftvQPFM
Gerd E. schrieb:> Dann probier mal die Impedanz so zu messen wie hier in dem Video
Das werde ich morgen mal probieren. Ich fürchte nur, dass diese Methode
sich bei einem Transformator mit sagen wir mal 20cm Leitungslänge nicht
eignet (ohne teures Equipment). Bei einem Verkürzungsfaktor von 0.8
würde der Puls gerade mal 1.7ns brauchen, bis er wieder da ist. Das
dürfte mit einem 1GSps Oszi schon nicht mehr brauchbar zu vermessen
sein.
Felix U. schrieb:> Hintergrund ist, dass ich den Leitungswiderstand eines> Breitbandtransformators vermessen will und dachte ich teste es erst mal> an einer bekannten Impedanz.
Dann nimm doch einfach ein "richtiges" Kabel.
Die meisten mit BNC-Steckern ausgestatteten Kabel sind geignet, haben
aber oft ein RG-58 mit massiver PE-Isolation und 50 Ohm.
An älteren Meßgeräten findet man evtl auch noch BNC mit 75 Ohm und
RG-59.
In den VGA-Kabeln der alten CRT-Monitore befinden sich drei dünne
Koaxkabel mit 75 Ohm für die die drei Grundfarben. Diese Kabel dürfen
von 60Hz bis zu ca. 200MHz keine Absonderlichkeiten aufweisen.
Hp M. schrieb:> Dann nimm doch einfach ein "richtiges" Kabel.> Die meisten mit BNC-Steckern ausgestatteten Kabel sind geignet, haben> aber oft ein RG-58 mit massiver PE-Isolation und 50 Ohm.
Das Problem ist, dass das ein Balun-Transformer für eine
Dipolempfangsantenne werden soll, der auf einem Ringkern mit 8mm
Innendurchmesser passen muss. "Normale" Koaxe fallen da leider schon mal
raus.
> In den VGA-Kabeln der alten CRT-Monitore befinden sich drei dünne> Koaxkabel mit 75 Ohm für die die drei Grundfarben.
Das wäre dann vielleicht noch eine Option, ich fürchte aber auf dem
kleinen Kern wegen dem Biegeradius auch nicht möglich.
Wenn sich die Wellenimpedanz nicht ohne weiteres vermessen lässt, werde
ich den Balun einfach "pi mal daumen" wickeln, das wird ja sowieso
meistens gemacht. Wäre nur schön gewesen, den Wellenwiderstand
vielleicht noch optimieren zu können.
Felix U. schrieb:> Ist meine Messmethode falsch? Ist es Zufall, dass ich etwa die doppelte> Wellenimpedanz herauskriege?
Das L must du zwischen Kabelanfang und Kabelende messen den Schirm dabei
komplett unbeschaltet lassen.
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> Das L must du zwischen Kabelanfang und Kabelende messen den Schirm dabei> komplett unbeschaltet lassen.
Wo hast du das denn her???
Wenn er die Strippe aufwickelt, bekommt er einen komplett anderen Wert
für den Wellenwiderstand?
Hp M. schrieb:> Wenn er die Strippe aufwickelt, bekommt er einen komplett anderen Wert> für den Wellenwiderstand?
Er will die Induktivität / meter wissen genauso wie die Kapazität /m
Also wird man nicht an einer 100m Rolle messen.
Jedenfalls kabel am ende kurzschließen und am Anfang zwischen
innenleiter und Abschirmung die Induktivität messen funktioniert
garantiert auch nicht.
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> Jedenfalls kabel am ende kurzschließen und am Anfang zwischen> innenleiter und Abschirmung die Induktivität messen funktioniert> garantiert auch nicht.
Genau das hat bei mir immer funktioniert. Und zwar bei Koax- als auch
bei Zweidraht-Leitungen. Kapazität bei offenem Ende messen und
Induktivität bei Kurzschluss am anderen Ende.
Gemessen habe ich mit dem Voltcraft "LCR 4080", das hat zwei
verschiedene Mess-Frequenzen: 100Hz und 1kHz. Damit kam immer der
richtige Wert raus, egal bei welchem Kabel und egal wie lang. Von 0,5m
bis 250m habe ich schon gemessen. Beim gleichen Kabeltyp kam unabhängig
von der Länge immer die richtige Impedanz raus...
npn schrieb:> Genau das hat bei mir immer funktioniert.
Hast du dir mal den Drehsinn der Magnetfelder für Hin und Rückleitung
angeschaut? wenn dein kurzgeschlossenes Koaxkabel mit Strom durchflossen
wird?
Ralph Berres
Felix U. schrieb:> Die Messfrequenz des LC Meters betrug 727 kHz für die Induktivität und> 697 kHz für die Kapazität.
Ich könnte mir vorstellen, daß sich bei diesen Messfrequenzen (ca.
700kHz) schon Resonanzerscheinungen auf dem Kabel bilden. Wie ich oben
schrieb, bei 100Hz bzw. 1kHz mit meiner Messbrücke funktioniert die
Methode tadellos. Vielleicht kannst du dir irgendwo eine Messbrücke
leihen, die kleinere Messfrequenzen erlaubt?
Ralph B. schrieb:> npn schrieb:>> Genau das hat bei mir immer funktioniert.>> Hast du dir mal den Drehsinn der Magnetfelder für Hin und Rückleitung> angeschaut? wenn dein kurzgeschlossenes Koaxkabel mit Strom durchflossen> wird?>> Ralph Berres
Deswegen ist ja meine Vermutung, daß der Messfehler durch die hohe
Messfrequenz passiert.
Und zwischen 100Hz und 700kHz ist schon ein kleiner Unterschied :-)
Ich kann nur aus eigener Erfahrung berichten, daß es mit 100Hz
funktioniert. Bei Gelegenheit teste ich mal den Unterschied zwischen
100Hz und 1kHz. Aber wenn ich mich richtig erinnere, war der nicht
spürbar. Ich könnte mir aber vorstellen, daß sich 700kHz schon
deutlicher auswirken...
npn schrieb:> Deswegen ist ja meine Vermutung, daß der Messfehler durch die hohe> Messfrequenz passiert.> Und zwischen 100Hz und 700kHz ist schon ein kleiner Unterschied :-)>> Ich kann nur aus eigener Erfahrung berichten, daß es mit 100Hz> funktioniert. Bei Gelegenheit teste ich mal den Unterschied zwischen> 100Hz und 1kHz. Aber wenn ich mich richtig erinnere, war der nicht> spürbar. Ich könnte mir aber vorstellen, daß sich 700kHz schon> deutlicher auswirken...
Koaxkabel werden im HF Bereich aber in der Regel bei deutlich höheren
Frequenzen als 100Hz betrieben. Der Wellenwiderstand eines Kabels stellt
sich eh nur bei einer Frequenz von mehr als ca. 1MHz ein.
Im übrigen Die Magnetfelder von Hin und Rückleitung heben sich als Summe
weitgehend auf. Somit auch die Induktivität. Goggle mal nach bifilare
gewickelte Widerstände.
Insofern ist deine Messmethode Unsinn.
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> Insofern ist deine Messmethode Unsinn.
Da verstehe ich aber nicht, warum ich unabhängig von der Kabel-Länge
und unabhängig vom Kabeltyp stets das richtige Ergebnis bekomme.
Kannst du mir das erklären? Ich möchte es gern verstehen, warum bei
einer unsinnigen_ Messmethode das _richtige Ergebnis rauskommt...
P.S.: im übrigen wird diese Methode überall im Internet verwendet und
auch erläutert:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0301036.htm
Dann zeichne dir doch mal den Drehsinn der Magnetfelder für Hin und
Rückleitung auf und addiere die beiden Magnetfelder mal.
Nicht alles was im Internet veröffentlicht ist, muss zwangsläufig
richtig sein. Eine Unsitte ist auch das sich vermeintliche Erkenntnisse
von Internetseite zu Internetseite durch kopieren fortpflanzt.
Was du da misst kann ich von hier aus nicht nachvollziehen.
Es gibt aber noch andere Möglichkeiten den Wellenwiderstand eines Kabels
zu bestimmen. Wenn man keinen so schnellen Oszillograf hat dann ist ein
entsprechend langes Kabel zielführend. Die am Ende reflektierten Impulse
werden zu Null, wenn das Ende des Kabels mit dem Wellenwiderstand des
Kabels abgeschlossen wird. So mache ich das immer.
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> Im übrigen: Die Magnetfelder von Hin und Rückleitung heben sich als Summe> weitgehend auf. Somit auch die Induktivität.
Das ist falsch! Dann wäre ja die gemessene Induktivität Null.
Guck mal in die Wikipedia. Dort wird genau dieses Messverfahren
beschrieben, so wie es Felix geschildert hat.
Man braucht aber genaue, kalibrierte Messgeräte...
Ich habe zur Probe mal ein Teflon- Koaxkabel (50 Ohm) mit einem L/C-
Messgerät vermessen. - Es kam als Ergebnis 67 Ohm heraus, also 30%
Messfehler.
Das Messprinzip beruht auf Verstimmung eines Langwellen- Oszillators
durch die parallel geschaltete zu messende Kapazität, bzw. in Reihe
geschaltete Induktivität. Ich muss also noch kalibrieren...
DH1AKF K. schrieb:> Ich habe zur Probe mal ein Teflon- Koaxkabel (50 Ohm) mit einem L/C-> Messgerät vermessen. - Es kam als Ergebnis 67 Ohm heraus, also 30%> Messfehler.
Da ich ein neugieriger Mensch bin, mal eine Frage: Wie hoch ist die
Messfrequenz deines LC-Messgerätes?
Ich denke doch (auch wenn Ralph das als "Unsinn" bezeichnet), daß die
Messfrequenz hier eine entscheidende Rolle spielt. Je höher die
Messfrequenz, desto mehr wirken sich Resonanzerscheinungen aus. Wenn ich
bei 100Hz messe, ist das was anderes als beim TO, der mit 700kHz mißt!
Ralph B. schrieb:> Felix U. schrieb:>> Ist meine Messmethode falsch? Ist es Zufall, dass ich etwa die doppelte>> Wellenimpedanz herauskriege?>> Das L must du zwischen Kabelanfang und Kabelende messen den Schirm dabei> komplett unbeschaltet lassen.>> Ralph Berres
Das kann so nicht stimmen. Wenn ich den Aussenleiter nicht beschalte
dann kann ich mir das Ergebnis mehr oder weniger frei wählen - abhängig
von der aufgespannten Leiterschleife aus "Prüfling" und Rückleiter zum
Messgerät. Wenn ich eine grosse Fläche mit den beiden aufspanne wird
meine gemessene Induktivität dann grösser, hat aber mit der Induktivität
des Kabels nichts mehr zu tun.
Allerdings dachte ich dass Ralph Berres ein ziehmlicher HF-Guru ist -
aber ohne eine ausführliche Begründung glaub ich das nicht.
Die Möglichkeit mit Kurschluss am Ende und dann am Anfang messen sollte
aber passen.
Dass du einen höheren Wert ermittelst kann in der Tat damit zusammen
hängen, dass dein Mittelleiter aus Stahl ist und das Kabel bei hohen
Frequenzen bedingt durch den Skineffekt nur auf der Oberfläche leitet.
Bei niederen Frequenzen verteilt sich die Stromdichte dann
gleichmässiger über den Mittelleiter.
https://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Induktivit.C3.A4t_einer_Ringspule
Abschnitt "innere Induktivität". Beachte dabei, dass die Formel für die
innere Induktivität die relative Permeabilität des Leiters enthält
welche bei magnetischen Materialien natürlich hoch ist. Was hat dein
Kabel für Abmessungen und wie lange ist das Teststück?
Stinktier schrieb:> Wenn ich eine grosse Fläche mit den beiden aufspanne wird> meine gemessene Induktivität dann grösser, hat aber mit der Induktivität> des Kabels nichts mehr zu tun.
Das hat mich jetzt stutzig gemacht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#In...
Da steht
Zur Bestimmung der Induktivität eines Koaxialkabels der Länge l
(sogenannter Induktivitätsbelag) sind bei niedrigen Frequenzen die
inneren Induktivitäten des inneren Leiters Lii und des äußeren Leiters
Lia zu berücksichtigen. Hauptsächlich wirkt jedoch die Induktivität La
des konzentrischen Raumes zwischen den beiden Leitern. Die gesamte
Induktivität einer koaxialen Leitung der Länge l ergibt sich aus der
Summe der einzelnen Teilinduktivitäten:
L = L a + L i i + L i a {\displaystyle \;L=L_{a}+L_{ii}+L_{ia}\,}
\;L=L_{a}+L_{{ii}}+L_{{ia}}\,.
wenn es tatsächlich so ist das sich innerhalb des Koaxkabels die
magnetischen Felder von Außen und Innenleiter nicht aufheben sondern
addieren, wenn man das Kabelende kurzschließt, dann müsste man aber
zumindest die doppelte Induktivität nehmen.
Vielleicht lässt sich aber auch wegen der aufgespannten Fläche die
Leitungsinduktivität überhaupt nicht direkt messen.
Ganz glauben kann ich das immer noch nicht. Für mich ist immer noch
unklar, ob diese Formel gültig ist, wenn beide Leiter in gleiche
Stromrichtung betrieben wird oder entgegengesetzte Stromrichtung.
zugegebenermasen habe ich den Wellenwiderstand bisher immer nach der TDR
Methode gemessen, die ist ziemlich genau und mit genügend langen Kabel
geht das auch mit einen normalen Rechteckgenerator und einen 20MHz
Oszillografen.
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> Stinktier schrieb:>> Wenn ich eine grosse Fläche mit den beiden aufspanne wird>> meine gemessene Induktivität dann grösser, hat aber mit der Induktivität>> des Kabels nichts mehr zu tun.>> Das hat mich jetzt stutzig gemacht.>> https://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#In...> Da steht>> Zur Bestimmung der Induktivität eines Koaxialkabels der Länge l> (sogenannter Induktivitätsbelag) sind bei niedrigen Frequenzen die> inneren Induktivitäten des inneren Leiters Lii und des äußeren Leiters> Lia zu berücksichtigen. Hauptsächlich wirkt jedoch die Induktivität La> des konzentrischen Raumes zwischen den beiden Leitern. Die gesamte> Induktivität einer koaxialen Leitung der Länge l ergibt sich aus der> Summe der einzelnen Teilinduktivitäten:>> L = L a + L i i + L i a {\displaystyle \;L=L_{a}+L_{ii}+L_{ia}\,}> \;L=L_{a}+L_{{ii}}+L_{{ia}}\,.>> wenn es tatsächlich so ist das sich innerhalb des Koaxkabels die> magnetischen Felder von Außen und Innenleiter nicht aufheben sondern> addieren, wenn man das Kabelende kurzschließt, dann müsste man aber> zumindest die doppelte Induktivität nehmen.
Weder noch. Das H-Feld im inneren des Koaxialkabels hängt nur vom Strom
im Mittelleiter ab. Der Strom im Aussenleiter trägt nicht dazu bei. Das
folgt direkt aus den maxwellschen Gleichungen. Extrembeispiel: Wenn der
Innenleiter stromlos ist, der Aussenleiter aber nicht, dann hast du
innerhalb des Kabels trotzdem einen feldfreien Raum.
Das ganze gilt natürlich nur bei perfekt rotationssymmetrischen
Anordnungen.
Ausserhalb des Kabel heben sich die Felder natürlich auf. Einfach
berechnen kann man das mit dem amperschen Gesetz.
Wenn man die Messung so macht wie von dir beschrieben (Aussenleiter
stromlos lassen), dann baut man nichts anderes als eine Leiterschleife
aus dem Innenleiter. Der Aussenleiter hat dann auf die Messung keinen
Einfluss, wohl aber die Gesamtanordnung aus Innenleiter und Messaufbau
rundum. Man misst dann die Induktivität der Messanordnung.
> Vielleicht lässt sich aber auch wegen der aufgespannten Fläche die> Leitungsinduktivität überhaupt nicht direkt messen.>> Ganz glauben kann ich das immer noch nicht. Für mich ist immer noch> unklar, ob diese Formel gültig ist, wenn beide Leiter in gleiche> Stromrichtung betrieben wird oder entgegengesetzte Stromrichtung.
Wenn beide Leiter in die gleiche Richtung Strom führen dann liegt die
Indukvitität des Kabels nicht mehr in deinem Strompfad.
Theoretisch kann die Induktivität einer allgemeinen Anordnung nur dann
bestimmt werden, wenn man eine geschlossene Schleife hat, also Anfangs
und Endpunkt zusammenfallen. Sehr theoretisch könnte man also die
Induktivität nie messen, da ja jedes Messgerät und jedes Anordnung eine
physikalische Ausdehnung haben. Praktisch geht das natürlich meistens,
da "ein Teil der Schleife" überwiegt und die parasitäre Induktivität des
Aufbaus vernachlässigbar ist.
Wenn deine Ströme in die gleiche Richtung gehen, dann müssen sie
irgendwo ausserhalb deines Kabels zur Quelle zurückfliessen. Dieses
"Ausserhalb" bestimmt dann deine Induktivität, die Dimensionen des
Kabels fallen raus bzw. das Kabel könntest du durch ein massives
Metallstück ersetzen ohne dass sich etwas ändert.
Sowas kannst du de facto nicht in Spice simulieren. Dazu musst du eine
Feldsimulation machen. Wenn du das in Spice simulieren willst benötigst
du ja ein Simulationsmodell bzw. die Parameter. Und genau um die geht es
ja.
Stinktier schrieb:> Sowas kannst du de facto nicht in Spice simulieren.
Die Feinheiten mit magnetischem Innenleiter oder sowas kann man so
sicher nicht simulieren, aber den Rest mit L und C messen und ob bei ein
paar Metern Kabellänge 700 kHz schon zuviel sind, das könnte man alles
simulieren.
Bernhard S. schrieb:> Die Feinheiten mit magnetischem Innenleiter oder sowas kann man so> sicher nicht simulieren, aber den Rest mit L und C messen und ob bei ein> paar Metern Kabellänge 700 kHz schon zuviel sind, das könnte man alles> simulieren.
Ich kenne das Spicemodell für Kabel nicht, aber es ist sicher nicht
möglich herauszufinden, wie sich die gemessene Induktivität verhält wenn
man z.B. die Methode von Ralph Berres verwendet. Diese Dinge hängen
stark vom Aufbau ab und diese Information hat eine Spice Simulation
nicht.
Man muss bei Induktivitäten aufpassen, dass man dran denkt dass
Induktivität nur für geschlossene Schleifen definiert ist. Sobald die
Schleife der Messung selbst bestimmend wird, kommt man mit dem Modell
der Spule als Bauelement mit zwei Anschlüssen nirgends mehr hin.
Ralph B. schrieb:> wenn es tatsächlich so ist das sich innerhalb des> Koaxkabels die magnetischen Felder von Außen und> Innenleiter nicht aufheben sondern addieren, wenn> man das Kabelende kurzschließt,
Das ist meiner Meinung nach so korrekt.
> dann müsste man aber zumindest die doppelte Induktivität> nehmen.
Wieso "doppelt nehmen"?
Das ist doch genau das, was auch im realen Betrieb mit
der HF passiert: Der Strom fließt im Innenleiter hin und
im Außenleiter zurück.
Das Magnetfeld, das dabei entsteht, ist genau das, das
halt im realen Betrieb entsteht.
> Vielleicht lässt sich aber auch wegen der aufgespannten> Fläche die Leitungsinduktivität überhaupt nicht direkt> messen.
???
Induktivität ist immer "magnetfelddurchsetzte Fläche".
Beim geraden Draht mit "weit entferntem Rückleiter" ist
die umschlossene Fläche groß, also auch die Induktivität.
Je näher der Rückleiter dem Hinleiter kommt, desto kleiner
ist die Fläche, in der sich die Felder addieren -- also
wird auch die Induktivität immer kleiner.
> Ganz glauben kann ich das immer noch nicht. Für mich ist> immer noch unklar, ob diese Formel gültig ist, wenn beide> Leiter in gleiche Stromrichtung betrieben wird oder> entgegengesetzte Stromrichtung.
Sie gilt in beiden Fällen -- nur sind im einen Fall die
Vorzeichen gleich, im anderen unterschiedlich.
Und bei identischer Stromrichtung ist die Anordnung noch
unvollständig, weil nicht ständig irgendwo Strom hin-, aber
nie welcher zurückfließen kann. Das verbietet Kirchhoff.
Der Rückleiter fehlt also noch.
> zugegebenermasen habe ich den Wellenwiderstand bisher immer> nach der TDR Methode gemessen, die ist ziemlich genau und> mit genügend langen Kabel geht das auch mit einen normalen> Rechteckgenerator und einen 20MHz Oszillografen.
Die Methode über Kapazitäts- und Induktivitätsbelag stammt
ja gerade aus der Zeit, wo noch NICHT jeder einen 100MHz-Oszi
auf dem Küchentisch stehen hatte.
Hallo,
danke erst mal für eure zahlreichen Antworten.
npn schrieb:> bei 100Hz bzw. 1kHz mit meiner Messbrücke funktioniert die> Methode tadellos. Vielleicht kannst du dir irgendwo eine Messbrücke> leihen, die kleinere Messfrequenzen erlaubt?
Das werde ich wohl als nächstes probieren. Allerdings wundert es mich
schon, dass ein HF-Kabel solche Resonanzeffekte gerade bei höheren
Frequenzen zeigt, die das Ergebnis verzerren. Man sollte ja meinen es
würde gerade da besser funktionieren.
Ich werde auch mal sehen ob ich ein hochwertigeres Koax kriegen kann,
das vielleicht nur aus Kupfer besteht, um daran auch nochmal mit meinem
Messgerät zu testen.
Könnte man den Wellenwiderstand ohne Weiteres mit einem VNA messen?
Felix U. schrieb:> Könnte man den Wellenwiderstand ohne Weiteres mit einem VNA messen?
Ja, sogar sehr gut.
Allerdings wirst du auch da bei tiefen Frequenzen die frequenzabhängige
Erhöhung von Z0 wegen der Staku-Seele deines Kabels sehen.
Übrigens hat man früher bei Telefonkabeln auf ähnliche Weise die
Induktivität absichtlich erhöht. Man kann so die Dämpfung auf Kosten der
Bandbreite verringern.
Such mal nach Pupinisierung und Krarupkabeln!
Hallo Felix,
weil nach meiner Meinung nach dein Messverfahren funktionierten muss,
habe ich deine Messung auch durchgeführt. Allerdings habe ich auf die
Schnelle kein 75 Ohm Kabel gefunden, weshalb ich dann ein 2 m langes 50
Ohm Kabel genommen habe. Um die Messung vergleichbar zu halten, habe ich
700 kHz als Messfrequenz gewählt. Der Innenleiter ist aus Kupfer, Silber
beschichtet.
Gemessen habe ich 204 pF und 582 nF und somit habe ich einen
Wellenwiderstand von 53 pF erhalten, passt also.
Nun, dann habe ich im Thread gelesen, dass wohl die Vermutung besteht,
dass diese Messung nicht bei einem Staku-Innenleiter nicht funktionieren
soll. Daher habe ich mein TV-Antennenkabel abgezogen und vermessen (5 m
Preisner SK 2000 plus).
Die Messwerte sind 1,83 µH und 325 pF, somit ein Wellenwiderstand von
exakt 75 Ohm, passt also auch.
Wie hast du das Koax-Kabel an das LCR-Messgerät angeschlossen? Mit
Verbindungsleitung geht das schlecht, weil die Induktivität der
Leitungen das Ergebnis stark verfälscht.
Auch bezweifele ich, dass du mit der LC-Messmethode den Wellenwiderstand
eines Übertragers messen kannst. Das ist aber gefühlsmäßig, denn darüber
habe ich mir bisher keine Gedanken gemacht.
Gruß
Uwe
Uwe M. schrieb:> Daher habe ich mein TV-Antennenkabel abgezogen und vermessen (5 m> Preisner SK 2000 plus).
Hast du mit einem Magneten geprüft, ob der Innenleiter aus Stahl ist?
Das ist ja längst nicht überall der Fall und insbesondere nicht bei
flexiblen Leitungen, deren Seele meist aus Litze besteht.
Hp M. schrieb:> Hast du mit einem Magneten geprüft, ob der Innenleiter aus Stahl ist?>> Das ist ja längst nicht überall der Fall und insbesondere nicht bei> flexiblen Leitungen, deren Seele meist aus Litze besteht.
Ich habe gerade im Datenblatt nachgeschaut, ist ein Kupferinnenleiter.
Weil es ein massiver Innenleiter ist, dachte ich an Staku.
Da ich keinen Magneten hier habe, kann ich andere Antennenkabel, die ich
hier habe, nicht testen, zumal ich auch nicht die Stecker abschneiden
möchte.
Gruß
Uwe
Belden gibt für RG58U alle Daten, insbes. Kapazitätsbelag und
Induktivitätsbelag an. Dass müsste sich in etwa bei Messungen ergeben.
Wenn man das LC-Ersatzschaltbild betrachtet (vgl. Anhang
Transmission_Line_WP_Final_0416.pdf ), sieht man, dass man bei niedriger
Frequenz (damit die Parallel Cs nichts machen) Am Eingang die
Induktivität misst, wenn man den Ausgang kurzschliesst. Die Messmethode
ist also in Ordnung.
Uwe M. schrieb:> Wie hast du das Koax-Kabel an das LCR-Messgerät angeschlossen? Mit> Verbindungsleitung geht das schlecht, weil die Induktivität der> Leitungen das Ergebnis stark verfälscht.
Das Teil hat relativ kurze Klemmen und wird vor der Messung auch noch
genullt um den Einfluss der Klemmen nicht drinzuhaben. Da das Teil
ziemlich günstig war, erwarte ich auch keine große Genauigkeit,
allerdings müsste es bei meinen Abweichungen ja schon um den Faktor 4
danebenliegen, und das glaube ich nicht.
Ich habe mir einen VNA besorgt, eine S11 Messung mit offenem Kabel
gemacht, daraus ein Zeitsignal mit der Step DFT Funktion berechnen
lassen und |Z| angezeigt. Heraus kam ein Wert von etwa 92 Ohm, das Bild
habe ich angehängt.
Bin jetzt etwas ratlos, wahrscheinlich habe ich das Teil falsch bedient,
denn auf dem Kabel steht "3C-2V coaxial cable" was laut google 75 Ohm
haben müsste.
Felix U. schrieb:> Das Teil hat relativ kurze Klemmen und wird vor der Messung auch noch> genullt um den Einfluss der Klemmen nicht drinzuhaben.
Hallo Felix,
was zeigt denn das Teil für eine Induktivität an, wenn du die Klemmen
kurzschließt?
Was zeigt das Teil für eine Kapazität an, wenn du die Klemmen offen
lässt?
> Bin jetzt etwas ratlos, wahrscheinlich habe ich das Teil falsch bedient,> denn auf dem Kabel steht "3C-2V coaxial cable" was laut google 75 Ohm> haben müsste.
Dann schließe das Kabel mit 75 Ohm am Ende mal ab und wiederhole die
Messung mit dem VNA. Dann müsste die obere Kurve eine waagerechte Gerade
sein. Dann weißt du wenigstens, ob das Kabel tatsächlich 75 Ohm hat.
Kann der VNA auch ein Smith-Diagramm anzeigen? Wenn die Bezugsimpedanz
des VNA 75 Ohm ist, müsste im Smith-Diagramm einen Punkt oder kleiner
Kreis bei reell 1,5 zu sehen sein. Passt das alles nicht, dann schließe
den 75 Ohm Widerstand direkt an die Messbuchse des VNA an.
Zum Abschließen mit 75 Ohm kannst du z.B. einen SMD-Widerstand direkt
ans Kabelende löten. Klar, alles so kurz wie möglich. Alternativ
montierst du einen F-Stecker an das Kabel. An den Stecker schraubst du
dann einen Verbinder F-Buchse auf F-Buchse und auf die offene Seite des
F-Verbinders kommt dann ein F-75 Ohm Abschlusswiderstand.
Gruß
Uwe
Hallo Uwe,
Uwe M. schrieb:> was zeigt denn das Teil für eine Induktivität an, wenn du die Klemmen> kurzschließt?>> Was zeigt das Teil für eine Kapazität an, wenn du die Klemmen offen> lässt?
Vor dem Kalibrieren ist das - je nach Temperatur - unterschiedlich. Ich
schließe dann ein mal die Klemmen kurz und "nulle" das Gerät, dann zeigt
es dementsprechend auch 0 an. Für die Kapazität nulle ich es dann mit
offenen Klemmen.
Uwe M. schrieb:> Dann schließe das Kabel mit 75 Ohm am Ende mal ab und wiederhole die> Messung mit dem VNA. Dann müsste die obere Kurve eine waagerechte Gerade> sein. Dann weißt du wenigstens, ob das Kabel tatsächlich 75 Ohm hat.
Ich hatte das sowohl mit 50 als auch mit 68 Ohm versucht und die
Reflexionsmessung war weiterhin sehr wellig. Ich dachte dann es muss
einen anderen Grund haben und habe mir nicht mehr die Mühe gemacht, es
mit genau 75 zu versuchen.
> Kann der VNA auch ein Smith-Diagramm anzeigen? Wenn die Bezugsimpedanz> des VNA 75 Ohm ist, müsste im Smith-Diagramm einen Punkt oder kleiner> Kreis bei reell 1,5 zu sehen sein.
Ja kann er. Die Bezugsimpedanz ist 50 Ohm, aber ich denke, das meintest
du ja auch.
> Passt das alles nicht, dann schließe> den 75 Ohm Widerstand direkt an die Messbuchse des VNA an.
Das werde ich dann am Montag mit dem VNA testen.
Eigentlich müsste damit allerdings mit unabgeschlossenem Kabelende auch
eine sehr gute Wellenimpedanzmessung möglich sein. Scheinbar rechnet er
dazu die Frequenzantwort über eine inverse FFT in eine Sprungantwort im
Zeitbereich um, und das ist dann im Prinzip genau das gleiche wie die
Methode mit dem Impulsgenerator. Hier [1] auf Seite 199 wird das mit 3
verschiedenen Coaxstücken hintereinander gemacht. Leider sieht mein
Ergebnis ja ganz anders aus.
Gruß, Felix
[1] http://sdr-kits.net/DG8SAQ/VNWA/VNWA_HELP.pdf
Felix U. schrieb:> auf dem Kabel steht "3C-2V coaxial cable" was laut google 75 Ohm> haben müsste
Das wird stimmen, denn 75 Ohm ist für Empfangsantennen üblich.
Felix U. schrieb:> Bin jetzt etwas ratlos, wahrscheinlich habe ich das Teil falsch bedient,
Wahrscheinlich nicht nur das, sondern du hast auch Probleme mit
Übergangswiderständen.
Theoretisch sollte die Amplitude der reflektierten Welle ja fast
konstant sein, mit allmählichem Abfall zu hohen Frequenzen hin.
Lediglich die Phase ändert sich je nach Leitungslänge mehr oder weniger
schnell mit der Frequenz.
Die Phaseninformation wäre im Smith-Diagramm enthalten gewesen, und dann
hätte die Grafik wie eine Spirale aussehen sollen.
Auf die Übergangswiderstände komme ich, weil der Marker1 bei 11,2MHz und
Marker3 bei 31,7MHz ein S11 von mehr als 3dB anzeigt.
Das bedeutet, dass mehr als die halbe Leistung nicht reflektiert wurde,
sondern verschwunden ist!
So schlecht kann das Kabel bei der niedrigen Frequenz eigentlich gar
nicht sein, aber es ergibt einen Sinn, wenn man einen Serienwiderstand
von etwa 68 Ohm annimmt und das λ/4 lange Kabel als Kurzschluß
betrachtet.
11,2MHz entsprechen dann einer elektrischen Länge des Kabels von 6,70m.
Mechanisch wären das ca. 5,50 m bei einem Dielektrikum aus geschäumten
PE oder 4,20m bei massivem PE.
Stimmts?
Ganz entsprechend treten bei Marker2, wo das Kabel einen sehr
hochohmigen Resonator darstellt, geringere Verluste an dem
Übergangswiderstand auf.
Hier hat bei 22,4MHz die rücklaufende Welle eine Amplitude von 90% der
hinlaufenden, und entsprechend gehen nur 20% der Leistung verloren.
Aber auch daran wird zu einem guten Teil der Übergangswiderstand schuld
sein.
Ich ahne, dass du das Kabel mittels der in der Abschirmung vorhandenen
schlecht leitenden metallisierten Kunststofffolie "geerdet" hast.(?)
Übrigens kannst du den Wellenwiderstand für höhere Frequenzen auch nur
aus einer niederfrequenten Kapazitätsmessung oder den mechanischen
Abmessungen ableiten, da die Dielektrizitätszahlen für geschäumtes PE
(1,5) oder massives PE (2,3) hinreichend genau bekannt sind.
Solange der Skineffekt einen Beteiligung des Stahlkerns verhindert,
kannst du ruhigen Gewissens µ_r=1 annehmen.
Der Rest ergibts sich dann aus der Formel für den Zylinderkondensator,
die dir das Verhältnis von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser
liefert, und der Formel für Koaxkabel, die aus dem Durchmesserverhältnis
den Wellenwiderstand berechnet.
Hp M. schrieb:> weil der Marker1 bei 11,2MHz und> Marker3 bei 31,7MHz ein S11 von mehr als 3dB anzeigt.> Das bedeutet, dass mehr als die halbe Leistung nicht reflektiert wurde,> sondern verschwunden ist!> So schlecht kann das Kabel bei der niedrigen Frequenz eigentlich gar> nicht sein, aber es ergibt einen Sinn, wenn man einen Serienwiderstand> von etwa 68 Ohm annimmt und das λ/4 lange Kabel als Kurzschluß> betrachtet.
Ich komme bei Auswertung des Diagramms zu ganz anderen Schlüssen!
- Die niedrigste Viertelwellen- Resonanz des offenen Kabels ergibt bei
Berücksichtigung des Verkürzungsfaktors 0,85 (3C-2V) eine Kabellänge von
126m.
- Dann sind -3dB realistisch, denn insgesamt muss die Welle den Hin- und
Rückweg durchlaufen.
Ich würde empfehlen, die Messung mit einem wesentlich kürzeren
Kabelstück, das nicht aufgerollt sondern gerade sein sollte, zu
wiederholen.
Außerdem muss ich aber die Frage stellen: Hast Du den VNA vor den
Messungen kalibriert (open, short, load)?
Guten Morgen,
Hp M. schrieb:> Mechanisch wären das ca. 5,50 m bei einem Dielektrikum aus geschäumten> PE oder 4,20m bei massivem PE.
Das kommt etwa hin
Hp M. schrieb:> Theoretisch sollte die Amplitude der reflektierten Welle ja fast> konstant sein, mit allmählichem Abfall zu hohen Frequenzen hin.
Ich hatte angenommen, dass die Welligkeit von einer
konstruktiven/destruktiven Inteferrenz der vorlaufenden mit der
rücklaufenden Welle kommt und dann eben immer bei halben oder viertel
Wellenlängen auftritt.
Allerdings gibt es in dem oben von mir verlinkten Hilfe-Dokument mit der
korrekten Messung (Bild angehängt) auch eine Welligkeit bis fast 10dB
(der Maßstab bei mir war ja 1dB), also bin ich mir nicht sicher ob das
wirklich eine gerade Linie sein müsste.
Hp M. schrieb:> Ich ahne, dass du das Kabel mittels der in der Abschirmung vorhandenen> schlecht leitenden metallisierten Kunststofffolie "geerdet" hast.(?)
Ich habe es auf verschiedene Varianten probiert, ein mal habe ich die
Folie + Alulitze des Außenleiters verdrillt und verlötet und dann an ein
SMA Breakout Board angeschlossen. Als zweites habe ich noch versucht,
einfach ein Stück des Kabels abzuisolieren und direkt in einen SMA
Adapter zu stecken, das Außenleitergeflecht über das Gewinde zu ziehen
und mit einer Klemme zu fixieren. Ergab aber beides das gleiche
Ergebnis.
Hp M. schrieb:> Übrigens kannst du den Wellenwiderstand für höhere Frequenzen auch nur> aus einer niederfrequenten Kapazitätsmessung oder den mechanischen> Abmessungen ableiten
Ich möchte ungern auf solche Berechnungen zurückgreifen, da ja mein Ziel
ist, eine Methode zu testen, mit der ich zB die Leitungswellenimpedanz
eines Cu-Drahts um einen Ringkern messen kann. Das kann man dann ohne
weiteres wohl nicht mehr berechnen.
DH1AKF K. schrieb:> Ich würde empfehlen, die Messung mit einem wesentlich kürzeren> Kabelstück, das nicht aufgerollt sondern gerade sein sollte, zu> wiederholen.
Das Kabelstück ist etwa 3-5 Meter lang und lag "mehr oder weniger"
abgewickelt im Raum. Natürlich hatte es ein paar Schleifen, aber
geknickt oder aufgewickelt war es jedenfalls nicht.
DH1AKF K. schrieb:> Außerdem muss ich aber die Frage stellen: Hast Du den VNA vor den> Messungen kalibriert (open, short, load)?
Ja, das habe ich gemacht.
Gruß Felix
Felix U.nterwegs schrieb:> Ich hatte angenommen, dass die Welligkeit von einer> konstruktiven/destruktiven Inteferrenz der vorlaufenden mit der> rücklaufenden Welle kommt und dann eben immer bei halben oder viertel> Wellenlängen auftritt.
So sieht das aus, wenn du die Spannung am Kabelanfang misst, und das ist
dann ja tatsächlich eine Überlagerung der vorlaufenden und der
rücklaufenden Welle.
S11 ist aber nicht die Summe, sondern das Amplituden verhältnis von
rücklaufender zu vorlaufender (Spannungs) Welle, und ein VNA sollte in
der Lage sein diese beiden Komponenten fein säuberlich zu trennen und
separat zu messen.
Wenn man bei der niedrigen Frequenz und dem kurzen Kabel die
Kabeldämpfung vernachlässigt, hat die reflektierte Welle fast die
gleiche Intensität wie die vorlaufende, und dann ist der Betrag von S11
nahezu 1 bzw. 0dB.
Guten Morgen,
heute melde ich mich mit des Rätsels Lösung:
alle meine "75 Ohm" billig Koaxe haben tatsächlich zwischen 90 und 110
Ohm. Ich habe jetzt zig verschiedene Kabelstücke durchgemessen mit dem
folgenden Aufbau:
25cm gutes 50 Ohm SMA Coax -> ~ 10 cm "75 Ohm" billig Coax mit
Antennenstecker -> verschiedene Coaxe
Auf den Screenshots sieht man deshalb immer zunächst ein kleines Stück
50 Ohm (das gute SMA Coax) sowie ein kleiner Peak mit ~95 Ohm (das "75
Ohm" billig Coax) und danach die Impedanz des gemessenen Kabelstücke.
Messung 1: etwa 3m "3C-2V" 75 Ohm billig TV-Coax + 137 Mhz Kreuzdipol am
Ende
Messung 2: 2,5m billiges unbeschriftetes TV-Coax
Messung 3: 2,5m anderes billiges unbeschriftetes TV-Coax
Messung 4: billige DVB-T Antenne für RTL-SDR mit 1m Antennen Coax
In Anbetracht der Tatsache, dass ich für die DVB-T Antenne wirklich auf
etwa 75 Ohm komme, denke ich, dass meine Messmethode korrekt ist aber
die Kabel die ich habe einfach ziemlich schlecht sind.
Auffällig ist ja nicht nur, dass die Geraden bei falschen Werten liegen,
sondern dass sie bei der relativ kurzen Kabellänge auch noch eine
merkliche Steigung haben. Ich nehme mal an, die kommt von den relativ
hohen Kabelverlusten.
Bei der Welligkeit in S11 gehe ich mal von parasitären Eigenschaften
meines Adapter-Aufbaus sowie der Kabel aus. Dazu wären aber weitere
Kommentare auch willkommen, immerhin zeigt die "korrekte" DVB-T
Antennenmessung ja auch diese Welligkeit.
Ich werde später noch versuchen, ein Rechteck mit schnellen Risetimes zu
erzeugen und dann diese Messungen nochmal final mit der
Oszilloskop-Methode prüfen.
Viele Grüße
Felix U. schrieb:> Bei der Welligkeit in S11 gehe ich mal von parasitären Eigenschaften> meines Adapter-Aufbaus sowie der Kabel aus. Dazu wären aber weitere> Kommentare auch willkommen, immerhin zeigt die "korrekte" DVB-T> Antennenmessung ja auch diese Welligkeit.
Nee, das hat nichts mit parasitär zu tun, Du misst ein offenes Stück
Koax und dann erhält man genau so ein Muster. Nimm mal ein Stück
Rigid-Koax (wenn Du hast) das sollte das beste Koax sein welches du hast
und du wirst auch so einen S11 Verlauf sehen.
Dieser wellige Verlauf ist die Grundlage für die Fourier-Transformation
aus der dann im Step-Mode der Z0-Verlauf ermittelt wird.
Wie man sieht ist Frequenzbereichsbetrachtung (S11) und
Zeitbereichsbetrachtung (TDR) nicht sehr intuitiv "übersetzbar".
EMU
Ich halte von dieser ganzen Zeitbereichsreflektometrie nicht viel - in
Spezialfällen sinnvoll, wenn man wissen muss an welcher Stelle im Kabel
der Defekt sitzt. Sonst aber gefährlich: Bei Systemen nahe 50 Ohm geht
es noch, aber sobald eine größere Sprungstelle vorhanden ist, tut sich
diese Methode schwer damit, für alles hinter der Sprungstelle
vernünftige Werte zu liefern.
Das zu messende Kabel liegt aber dooferweise hinter der Sprungstelle...
Besser ist meiner Meinung nach, das Kabel mit z.B. 75 Ohm abzuschließen
(SMD Widerstand direkt ran löten) und S11 im Smith Chart zu betrachten.
Dort bekommt man einen Kreis, und aus den beiden Schnittpunkten mit der
reellen Achse (die horizontale Achse die durch den Smith Chart geht)
kann man dann die Kabelimpedanz errechnen.
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