Ich habe verschieden lange "BNC Koaxial-Kabel" eines Herstellers mit zugehörigem Datenblatt gekauft. Dort wird der längenunabhängige "RL" (Return Loss mit <-25dB) angegeben. (für alle Kabel gleich) Diesen "Wert" wollte ich via R&S ZVL VNA nachmessen (siehe ZVL_Foto.jpg) "RL" entspricht ja der "S11" Messung des ZVL meine R&S "S11" Messung geht bei allen Kabeln von 1GHz bis 3.1GHz (sweep) siehe (Screen_Shot_S11.jpg) Mit der Interpretation des Grafen habe ich aber Schwierigkeiten. Warum gibts in jedem Grafen so viele zacken? Je länger das angeschlossene Kabel ist, des so mehr! Sollte es für die Kabel quasi nicht eine "Linie" sein, die bei etwa -25dB liegt wie im Datenblatt? Wie kommt der Hersteller zu seinem Datenblattwert? Woher kommen bei mir diese Zacken? Hat ein BNC Kabel bei "bestimmten Frequenzen typisch" besonders geringe "RL" Wie sollte ich meine Messung optimieren?
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Das ist völlig normal und die längenabhängige Transformation zur jeweils nächsten Stoßstelle. Der frequenzmäßige Abstand sollte l/2 auf dem Kabel entsprechen. Wenn du mehr Messpunkte machst wird das auch gleichmäßiger. Du springst regelmäßig über die tiefen Dips drüber. Weiterhin: Wie (und wo, also wo liegt die Reference Plane) hast du den VNA kalibriert? Hast du ein BNC Calkit? Wenn du an den Anschlüssen kalibriert hast, misst du die Adapter mit (was den schlechteren Wert als -25dB erklären würde).
Andy H. schrieb: > Wie sollte ich meine Messung optimieren? Erst mal eine Kalibrierung anwenden. Dazu brauchst du ein Cal Set. Um dann das Kabel zu beurteilen brauchst du einen Abschluss- Widerstand am Ende des Kabels (also nicht den zweiten Port des Analysators als Abschluss verwenden). Vergleichst du dann diese S11-Messung mit einer Messung mit dem Abschluss-Widerstand direkt (ohne Kabel) am Port 1 dann bekommst du eine Aussage darüber was das Kabel für Qualitäten hat bzw. welchen Einfluss das Kabel auf deinen Messaufbau haben wird.
So ein Kabel ist eine Reaktanz. Wenn du breitbandig misst, kann das nicht wie eine gespannte Schnur ausschauen. Kabeldämpfungen sind immer frequenzabhängig. Um bei einer Leistungsmessung zb. die Anschlussverluste zu bereinigen, habe ich mir für mein Kabel eine Liste gemacht. Raster 10MHz von DC bis 600MHz. Weiter unten kann man enger werden.
Ähm... 1-3GHz mit BNC????? Und dann S11 in Through Konfiguration am VNA??? Häng das Kabel an 1nen Kanal und schließe es mit einem guten (!) Abschlusswiderstand ab. (im idealfall aus dem Kalibrierkit vom VNA). Mit BNC wirst du nicht weit kommen...1GHz ist da schon ziemlich das absolute Limit. SMA ist gut und günstig... ich bevorzuge das eigentlich wo es geht. Der Stecker kann normalerweise >6GHz (billigst SMA endet bei 6GHz, normal sind 10-12GHz und teilweise können sie 18GHz) 73
Herbert Z. schrieb: > So ein Kabel ist eine Reaktanz. Quatsch. Ein wellenwiderstandsrichtig abgeschlossenes Kabel ist keine Reaktanz, sondern seine Impedanz ist reell, deren reaktive Anteil ist fertigungsbedingt klein bzw. vernachlässigbar. Als Reaktanz wirkt nur ein offenes oder kurzgeschlossenes Koaxialkabel.
Al schrieb: > Quatsch. Ein wellenwiderstandsrichtig abgeschlossenes Kabel ist keine > Reaktanz, sondern seine Impedanz ist reell, Komisch, meine 15m Koaxkabel abgeschlossen mit dem gleiche Abschluss mit dem der Antennen Analyzer kalibriert wurde zeigt mir zwischen 1 und 600 MHz eine sehr "variable" Anpassung. Wenn das Gebilde real resistiv mit 50 Ohm wäre dürfte es das nicht geben. Der Abschluss ist aber nicht das Problem, aber das Kabel.
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Herbert Z. schrieb: > Al schrieb: >> Quatsch. Ein wellenwiderstandsrichtig abgeschlossenes Kabel ist keine >> Reaktanz, sondern seine Impedanz ist reell, > > Komisch, meine 15m Koaxkabel abgeschlossen mit dem gleiche Abschluss mit > dem der Antennen Analyzer kalibriert wurde zeigt mir zwischen 1 und 600 > MHz > eine sehr "variable" Anpassung. Wenn das Gebilde real resistiv mit 50 > Ohm wäre dürfte es das nicht geben. Der Abschluss ist aber nicht das > Problem, aber das Kabel. Wenn das Kabel eine Reaktanz wäre, wäre das gemessene VSWR unendlich groẞ. Ein Koaxialkabel hat allerdings eine Fertigungstoleranz im Wellenwiderstand von 2%. Darum misst man nicht S11 in der gleichen guten Größenordnung eines Kalibrierabschlusses, sondern eine leichte Fehlanpassung, die von der +/- 2% Abweichung vom 50 Ohm Wellenwiderstand herrührt. Es hat eine Impedanz Z = r + jX. Daher die vom Threadopener beobachtete Reflexionsdämpfung von 20 bis 26 dB.
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Al schrieb: > Es hat eine Impedanz Z = r + jX. Daher die > vom Threadopener beobachtete Reflexionsdämpfung von 20 bis 26 dB. Ich messe Z +-J ,also parasitäre induktive und kapazitive Anteile auf dem Kabel. Die Parasitären Anteile sind je nach Kabel und Länge anders ausgeprägt. Auch jeder Biegeradius verändert die Anpassung. Das Kabel lebt mit der Frequenz. Der resistive Abschluss ändert sich nicht, mit ihm wurde der Analyzer kalibriert.
Herbert Z. schrieb: > Al schrieb: >> Es hat eine Impedanz Z = r + jX. Daher die >> vom Threadopener beobachtete Reflexionsdämpfung von 20 bis 26 dB. > > Ich messe Z +-J ,also parasitäre induktive und kapazitive Anteile auf > dem Kabel. Die Parasitären Anteile sind je nach Kabel und Länge anders > ausgeprägt. Auch jeder Biegeradius verändert die Anpassung. Das Kabel > lebt mit der Frequenz. Der resistive Abschluss ändert sich nicht, mit > ihm wurde der Analyzer kalibriert. Du hast behauptet, das Kabel IST eine Reaktanz. Das ist falsch. Das Kabel ist reell mit seinem Wellenwiderstand. Dass parasitäre Reaktanzen durch in der Praxis auftretende Fertigungstoleranzen von üblicherweise 2% im Wellenwiderstand des Kabels auftreten, ändert nichts an der Theorie. Ein ideales Kabel das mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist reflektiert nicht und zeigt an seinem Eingang den reellen Wellenwiderstand. Vielleicht führst du dir mal die Leitungsgleichungen zu Gemüte. Die Reflexionsdämpfung, die der TO misst sind eine Auswirkung der Kabel- und Steckerqualität und der Stoßstellen an den Übergängen.
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Al schrieb: > Du hast behauptet, das Kabel IST eine Reaktanz. Ich hätte besser geschrieben, es hat Reaktanzen. Das Kabel ist mit einem resistiven Widerstand nicht zu vergleichen weil der ist innerhalb seiner Spezifikation natürlich in der Anpassung S11 nahezu konstant. Wenn man vor diesem Widerstand ein Koax-Kabel hat schaut das ganz anders aus. Es ist meine Vermutung, dass exakt die parasitären Komponenten des Kabels, plus Stoßstellen der BNC-Anschlüsse, für sein Problem verantwortlich sind. Ein Koax-Kabel lebt, eben weil es Reaktanzen besitzt. +j und -j werden bei mir durchaus messtechnisch erfasst ebenso "Z". Es gibt nicht viele verständliche Literatur im Netz. Zu +j und -j habe ich fast nichts gefunden. Praktisch komme ich gut zurecht.
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Herbert Z. schrieb: > Ein Koax-Kabel lebt, eben weil es Reaktanzen besitzt. Ist genau so Stuss wie all die anderen Behauptungen hier! Koaxleitungen sind schlicht Wellenleiter. Kabel haben keine Impedanzen. Sie haben auch keine Laufzeiten. Das sind einfach größen die man eingeführt hat um ungefähre Berechnungen machen zu können. Das wär aber keinesfalls was der To wollte! Es wäre aber interessant welche kabeltype er gemessen hat und wie die Kalibrierung vom VNA erfolgt ist (bei 3GHz ist das kalibrierkit schon relevant!). Wenn die Leitung sauber abgeschlossen ist (also nicht über dden 2. VNA Port!) usw sollte es tatsächlich eine Linie sein. Stoßstellen (zb die in dem Frequenzbereich unbrauchbaren bnc Stecker) wird man entsprechend sehen. Ggf. Hilft da eine TDR Messung... Dort "sieht" man dann "wo" reflektionen (ergo impedanzsprünge) auftreten. 73
Hans W. schrieb: > Kabel haben keine Impedanzen. Boooaaahhhh, echt jetzt? Der ganze Handel mit verschidenen Kabeln (50 Ohm, 75 Ohm ....) ist also voll die Verarschung? Hans W. schrieb: > Sie haben auch keine Laufzeiten. Boooaaahhhh, echt jetzt? Schneller als Lichtgeschwindigkeit? Kling fast wie Perpetuum Mobile .....
Wastl schrieb: > Boooaaahhhh, echt jetzt? Schneller als Lichtgeschwindigkeit? > Kling fast wie Perpetuum Mobile ..... Eine Vorlesung in Hochfrequenztechnik wirst du sicher nicht verstehen, aber da würde das Thema "Phasengeschwindigkeit" auch behandelt. Und du würdest überrascht sein...
Wastl schrieb: > Hans W. schrieb: >> Kabel haben keine Impedanzen. > > Boooaaahhhh, echt jetzt? Der ganze Handel mit verschidenen > Kabeln (50 Ohm, 75 Ohm ....) ist also voll die Verarschung? > > Hans W. schrieb: >> Sie haben auch keine Laufzeiten. > > Boooaaahhhh, echt jetzt? Schneller als Lichtgeschwindigkeit? > Kling fast wie Perpetuum Mobile ..... Schön, dass gleich wieder einer mit solchen Totschlagargumenten daher kommt... https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsgleichung Wie gesagt, eine Leitung hat keine Impedanz oder Laufzeit. Das sind einfach Größen, die man so definiert hat, damit man halbwegs wie vom Wechselstrom gewohnt rechnen kann. Wenn du die Geometrie vom Querschnitt und Länge kennst und das Dielektrikum definiert ist, dann hast du dort alles gegeben. incl. Laufzeiten, Verlusten,... Es hat sich nur (aus guten Gründen) eingebürgert, "einfacherer" bzw. abstraktere Größen zu nehmen. Wenn du dir Datenblätter von Koax-Kabel ansiehst, dann steht dort auch was vom Kapazitätsbelag, den Verkürzungsfaktor,... . Wenn du "verstehen" willst, was im Kabel abgeht und warum S11 mitunter komische verläuft hat, dann reicht dir einfach ein Z0 nicht. Bis zu einem gewissen Grad kannst du dich über die Telegraphengleichung bzw Leitungsgleichung noch durchhangeln und danach bist du dann bei 3d Feldsimulation. 73
Hans W. schrieb: > e gesagt, eine Leitung hat keine Impedanz oder Laufzeit. > Das sind einfach Größen, die man so definiert hat, damit man halbwegs > wie vom Wechselstrom gewohnt rechnen kann. Der gute Oliver Heaviside würde sich im Grab umdrehen, wenn jemand so einen Stuss über seine Telegrafengleichungen hören müsste. Wenn du schon die Leitungleichung zitierst, dann solltest du sie auch verstehen. Die Dimension des Wellenwiderstandes in Ohm ist nicht "einfach so so definiert hat, damit man halbwegs wie vom Wechselstrom gewohnt rechnen kann", sondern das Verhältnis von Spannung und Strom an jedem Punkt auf der Leitung ergibt, das sich zwingend dem Kapazitäts und dem Induktivitätsbelag einer jeweiligen Leitung ergibt. Das folgt aus den Lösungen der Differentialgleichungen; da ist nichts "definiert". Das Verhältnis von U und I ist in der Physik bekannt als Widerstand und wird ausgedrückt in Ohm. Abstakt angenommen, man hätte eine unendlich lange (daher reflexionsfreie) Leitung, dann verhielte die sich wie ein reeller Widerstand mit dem Wert ihres vom Aufbau abhängigen Wellenwiderstandes.
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Al schrieb: > Verhältnis von Spannung und Strom Das ist eben der Trugschluss. Es geht nicht um U/I sondern um E/H weil es eben um die Welleausbreitung geht. Deswegen ist Z0 auch, wie du richtig sagst, über den L/C Belag definiert. Nur sind L und C "einfach nur" "proxies" für die Geometrie. Richtig spannend wird's dann beim übergang coax-waveguide oder dann in weiterer Folge bei den Antennen. Irgendwo dazwischen verschwimmt da dann alles und du betrachtest alles mit den Maxwell Gleichungen. Vielleicht wird mein Standpunkt klarer, wenn du dir überlegst, dass Widerstände fundamental el Energie in thermische umwandeln. Das tut der Wellenwiderstand nicht obwohl reel. Dort spielt Epsilon vom Dielektrikum zwar rein - die Verluste darin aber nicht (zumindest nicht, solange du nur reelle Z0 angibst wie bei Kabel ünlich). Und zusätzlich spielt der "echte" DC Widerstand der Leitung bei den HF Verlusten quasi keine Rolle. Die Energieübertragung findet ja (in 1. Näherung) im Dielektrikum statt. Das sind aber jetzt weder meine Erkenntnisse noch irgendwas neues. Die Maxwell Gleichungen diktieren die Elektrotechnik. Jegliche Lösung, die nur einen Spezialfall betrachtet ist eben "nur" eine Abstraktion. Vielleicht ist die Laufzeit bzw der verkürzungsfaktor hier ein noch besseres Beispiel als der Wellenwiderstand. Dort geht es ja in großen und ganzen darum, dass sich die Welle in unterschiedlichen Medien unterschiedlich schnell ausbreiten. Offensichtlich ist es praktikabler, wenn du eine Laufzeit für dein Kabel im Datenblatt hast oder eben einen Verkürzungsfaktor wenn du die Leitung als Meterware kaufst, als numerische Berechnungen anhand von der gegebenen Geometrie und Material Daten. Das ändert aber nichts daran, dass ein Kabel fundamental betrachtet keine Laufzeit hat. Die Welle breitet sich schlicht langsamer im Dielektrikum (√e_r) aus. Beim coax/waveguide ist das alles noch trivial (sprich die Randbedingungen selbst bei realen Leitungen noch gut bis sehr but passen). Ein klassisches Problem, bei dem du aber schnell mit diesen Vereinfachungen an die Grenzen kommst, ist das high-speed PCB design. Dort kannst du mit der Telegraphengleichung noch was bewegen wenn es um einfache Reflektionen und stubs geht. Rein nur Z0, Gamma (also S11) und Laufzeit ist da schnell zu Ende und der übergang zu full-wave Simulation ist fließend... Al schrieb: > Abstakt angenommen, man hätte eine unendlich lange (daher > reflexionsfreie) Leitung, dann verhielte die sich wie ein reeller > Widerstand mit dem Wert ihres vom Aufbau abhängigen Wellenwiderstandes. Uiuiuiui.... Ich verstehe auf was du raus willst du unterschlägst hier aber was. In diesem Spezialfall hast du im Coax keine E und H Komponenten in Ausbreitungsrichtung. Im "echten" ohmschen Widerstand hast du aber fundamental J=Sigma*E. Der Wellenwiderstand kann also nicht das gleiche sein, weil eben E einmal eine Z-komponente hat und einmal nicht. Und das ist jetzt wieder genau mein Argument. Du musst wissen, wann welche Vereinfachung nicht mehr zutrifft. Bei thesignalpath hat er Mal über coax Stecker und Leitungen ein sehr ausführliches Video gemacht. Dort hat er auch über die Phasenverschiebung durch biegen gesprochen. Auch wenn du die Leitung durch das biegen im Mittel nicht länger oder kürzer machst, ändern sich lokal physikalische Eigenschaften. Wenn sowas extremes für mich wichtig ist, musst du Epsilon als Tensor ansehen und nicht mehr als Konstante. In deinem Beispiel mit der unendlich langen Leitung hast duvgrundsätzlich nicht unrecht-du betrachtest aber andere Terme (damit meine ich andere Randbedingungen bei der lösung der Maxwell Gleichungen) als bei der Definition des ohmschen Widerstandes verwendet werden. In der realität hast du keine unendlich lange Leitung. Dafür kannst du sie hinreichend ideal abschließen. Wenn du auf so ein Gebilde nun einen Sprung gibst, haben wir beide Recht. Zuerst wirst du die Welle Ausbreitung sehen und kein E-feld in Ausbreitungsrichtung. Irgendwann aber hast du dann den Punkt erreicht, bei dem E quasi nur mehr in Ausbreitungsrichtung zeigt (vergessen wir Mal den DC Abfall um koax).
Viel halbgares Geschwurbel, wenig Substanz. Auch wenn man mit Differentialgleichungen mit den Momentanwerten I und U rechnet kommt im Ergebnis das das Gleiche raus, wie mit einer Wellengleichung. Die ist nur komplizierter und unübersichtlicher. Besser in der Literatur von Leuten lesen, die davon verstehen: https://uol.de/f/5/inst/physik/ag/physikpraktika/download/GPR/pdf/LC_Ketten_Koaxialkabel.pdf
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Al schrieb: > Viel halbgares Geschwurbel, wenig Substanz. schön das du das einsiehst... und danke für den Link... Vorletzter Satz in Kapitel 2.3.1 > Dieser Wellenwiderstand hat zwar auch die Einheit OHM, ist physikalisch jedoch > etwas ganz anderes als ein ohmscher Widerstand, da an ihm keine Energieverluste in Form von Wärmeerzeugung auftreten. QED Wie dem auch sei... der TO wurde anscheinend wieder mal vertrieben... 73
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