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Wenig gebräuchlich, aber zur Charakterisierung von Leitungen sehr nützlich ist die so genannte "Längenfrequenz". Leitungen transformieren längenabhängig. Vergrößert man die Länge eines Kabels, so gibt es immer wieder Längen, wo sich die Transformationseigenschaften wiederholen. Krasse Fehlanpassungen wie Kurzschluß oder Leerlauf lassen diese Eigenart von Leitungen am deutlichsten hervortreten. Mit Kenntnis der Längenfrequenz sind viele Kabelwerte errechenbar.
Messung der Längenfrequenz.
nix Wie mißt man die genaue Längenfrequenz? Ein Meßgenerator von z.B. 5 MHz bis 300 MHz wird mit einem T-Stück und dieses mit einem Pegelmesser, z.B. mit dem AD 8307, verbunden. Ich verwende ein 50 Ω System. Vorsicht vor murksigen T-Stücken, z.B. mit einer Feder im Inneren. An das T-Stück klemmt man die zu messende Leitung, z.B. AIRCEll 7 , 5,26 m lang an. (Werte ab 5 m sind empfehlenswert). Das andere Ende der Leitung wird kurzgeschlossen. Mit dem Meßsender bei 5 MHz beginnend wird der erste Dip gesucht, das heißt die Frequenz, bei der am Pegelmesser ein minimaler Wert anliegt. Das ist die erste Serienresonanz. Sie entspricht etwa der "Längenfrequenz". Diese liegt im Beispiel bei 23,4 MHz, da es sich um eine 50 Ω Leitung handelt. Jetzt den zweiten Dip suchen, er liegt beim etwa Doppelten des ersten Wertes, also bei 46,8 MHz. Der dritte "Dip" liegt bei 70,5 MHz, die weiteren bei 94,0 MHz, 117,8 MHz, 141,5 MHz, 165,1 MHz, 188,6 MHz, 212,2 MHz und der zehnte Dip bei 235,8 MHz. 235,8 MHz geteilt durch 10 ist 23,58 MHz. Das ist doch schon sehr genau, oder? Je länger das Kabel, um so weniger wird der Stecker mit seinem Verkürzungsfaktor, der ja nicht mit dem des Kabels identisch sein braucht, das Ergebnis verfälschen. In der Praxis ist die Messung viel leichter und unkomplizierter, als es sich nach meinem Geschreibe anhört. Wird am offenen Kabel gemessen, ergibt sich der erste "Dip" bei 11,8 MHz und der elfte! "Dip" bei 247,7 MHz. 247,7 abzüglich 11,8 macht 235,9. Geteilt durch 10 ergibt 23,59 MHz. Es kommt also auch hier der gleiche Wert heraus.
Einige amateurgerechte Formeln zur einfachen Bestimmung von Wellenwiderstand Z, Verkürzungsfaktor k und Hinweise zu deren Messung.
Längenfrequenz fL (aus Z und C):
nix C wird am beidseitig offenen Kabel gemessen. Z ist der Wellenwiderstand. Die Toleranz ist zuweilen sehr groß bei Billigkabeln aus der Massenproduktion. Mit der Formel kann durch einfache Messung mit Multimeter die zu erwartende Längenfrequenz ausgerechnet werden. ECOFLEX 10 hat bei 5,14 m Länge 398 pF. Bei Z=50 Ω ist eine Längenfrequenz von 25,12 MHz zu erwarten.
Längenfrequenz fL (aus L und C):
nix Gemessen wird L am einseitig kurzgeschlossenen Kabel. Die Induktivität L im Bereich einiger µH zu messen bedeutet meist für den Amateur eine Schwierigkeit, da wegen Fehlens geeigneter Meßmittel meist zu ungenaue Ergebnisse erzielt werden. Deshalb ist die Bestimmung von fL über Z und C einfacher. Die Formel ist bei offenen Kabeln, z.B. Hühnerleitern, angebracht.
Verkürzungsfaktor (k)
nix Beim Messen des Kapazitätsbelages pro Meter sollte es keine Probleme geben. Deshalb sind Händlerangaben zum Verkürzungsfaktor auch leicht überprüfbar. Vertraue nur Deinen eigenen Messungen. Es kommt schon mal vor, daß Schaum-PE-Kabel für 50 Ω mit einem k von 0,66 angegeben werden, was natürlich falsch ist. ECOFLEX 10 z.B. hat k = 0,87. RG 213 dagegen hat k = 0,66. Aircell 7 hat 76,8 pF/m, was ein k = 0,868 ergibt.
Wellenwiderstand (Z)
nix Mit diesem Verfahren läßt sich auch mit Amateurmitteln der Wellenwiderstand recht exakt ermitteln, sofern er nicht durch schlechte Fertigung längenabhängig ist. Ein Stück AIRCOM PLUS wurde mit fL = 24,38 MHz und C = 408 pF gemessen. Das sind Z = 50,3 Ω. Ein Stück aircell 7 zeigte den Wert von 52 Ω an. Ich staunte nicht schlecht, als ich erkannte, hier das Fahrrad noch einmal erfunden zu haben. Die DIN schreibt dieses Verfahren genau so vor, wie ich es mir im stillen Kämmerlein erdachte, mit "meiner" Formel!!!
Periodische Störungen-erste Spitze der Dämpfung in MHz
nix Ein wenig Schlag in der Maschine und ein Koaxialkabel erhält Einschnürungen oder Ausbauchungen im mm-Bereich. Bei kurzen Kabeln kein Problem, aber z.B. bei 30 m bis zur Fernsehschüssel. 200 Stellen hat ein Baumarktkabel mit einer periodischen Impedanzabweichung alle 15 cm, und es wird bei ca. 860 MHz einen Dämpfungseinbruch haben. Welches Fernsehprogramm kommt bei Dir an dieser Stelle über das Kabel? (Oder auch nicht, hi)
cutoff-frequency in GHz
nix Ab dieser Stelle wird das Koaxkabel total seinen Dienst verweigern, lt. Werksangabe bei ECOFLEX 10 bei 15 GHz.
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