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Bernhard Mund, bedea Berkenhoff&Drebes GmbH, Herbornerstrasse 100, D-35614 Asslar, Germany, bmund@bedea.com
Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
1- 1
Mess-System CoMeT
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Messen der EMV von Kabeln für die Kommunikations- & Informationstechnik
Autor: Bernhard Mund,Rundfunk&Fernsehtechniker, Radio Brand Marburg, 1971Dipl.-Ing. Nachrichten- & Mikroprozessortechnik, FH Giessen, 1984
bedea Berkenhoff&Drebes GmbH, Asslar Mitarbeiter seit 1985bedea Hersteller von Kommunikationskabeln, (CATV-Kabel)
Zuständigkeiten:Leiter Entwicklung, HF- und EMV-Messungen,Normung:Obmann des UK 412.3, Koaxialkabel,Sekretär des IEC SC 46A Coaxial cablesSekretär des CENELEC SC 46XA, Coaxial cables
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
1- 3
Übersicht
Physikalische Grundlagen der Kabel-SchirmungDefinitionen, elektrische LängeKopplungsübertragungsfunktion
Messen der Schirmwirkung von KabelnKopplungswiderstand und SchirmdämpfungKopplungsdämpfung
NormenEN 50117, SchirmungsklassenSchirmungsklasse A
Diskussion
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Definitionen, elektrische Länge
hohe Frequenzen: Schirmdämpfung
I2
U1
l < λ/10
I2
tiefe Frequenzen: Kopplungswiderstand
2
1T I
UZ =
aS = 10 log (P1/P2) = 20log10 (U1/U2) [dB]
r2r1
o
lcf
ε−ε⋅⋅>
2
r1
o
lcf
ε⋅⋅<10
elektrisch lang:
elektrisch kurz:
Verhältnis von zwei Leistungen --> längenunabhängig
Verhältnis von U/I = R --> längenabhängig
[mΩ/m]
Wellenlängeλ = (c0 • vk) / f
(EN 50289-1-6)
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Kopplung zwischen zwei Leitungen
Z1n U1n
U2n U2f
U1f
Z2n
Z1f
Z2f
n2Pf2P
n1P
Z2, εr2, v12, γ2
Z1, εr1, v1, γ1
störende Leitung
gestörte Leitung(Umgebung)
umkehrbar
Generator
nahesEnde
fernesEnde
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Summenfunktion Snf
0,01
0,1
1
1,E+07 1,E+08 1,E+09 1,E+10
(l • f)cn (l • f)cf
far
near
≈ sin x/x
l)(S
fn ⋅β±β→
21
2
HoheFrequenzen
1→fnS
TiefeFrequenzen
( )
c
c
fn L).(
L.sinS
21
212
2
β±β
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ β±β
=
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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gerechnete Kopplungsübertragungsfunktion Tnf
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 1 GHz 10 GH
fcn fcf
Tf
Tn
Frequenz
dB
L = 1 m
εr1 = 2,3
εr2 = 1,0
ZF = 0
( )fnTF
fns Sl
ZZZZT ⋅⋅
⋅⋅±=
21
21,
Frequenzverlauf von as und ZT
n = nahes Ende
f = fernes Ende
Kopplungswiderstand Schirmdämpfung
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Messen mit dem Triaxialverfahren, Messrohr CoMeT
Sender zu prüfenderSchirm
Meßrohr Abschlußwiderstand
Empfänger
Abschirmhülse
Kopplungswiderstand und SchirmdämpfungEinige kHz bis über 3 GHz mit einem Messaufbau
IEC 61196-1, A1 Fachgrundnorm für Hochfrequenzkabel, EN 50289-1-6, Kommunikationskabel, Elektromagnetisches Verhalten
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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gemessene Übertragungsfunktion RG 058
Frequenz f/[MHz]
as/[d
B]
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
0,1 1 10 100 1000 10000
Kopplungswiderstand Schirmdämpfung
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Grenzwerte der Störstrahlung (NB 30)
Frequenz, f, MHz, im Bereich Grenzwert der Störfeldstärke(Spitzenwert) in 3 m Abstand
dB(µV/m)0,009 bis 1 40 – 20 log10 f(MHz)größer als 1 bis 30 40 – 8,8 log10 f(MHz)größer als 30 bis 1000 27 1)größer als 1000 bis 3000 40 2)
1) Dies entspricht der äquivalenten Strahlungsleistung von 20 dBpW2) Dies entspricht der äquivalenten Strahlungsleistung von 33 dBpW
Die Regulierungsbehörde für Telekommnikation und Post, (RegTP),hat in der Nutzungsbestimmung NB 30 die Grenzwerte der Störstrahlung von Telekommunikationsanlagen festgelegt.
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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EN 50117, Schirmungsklassen
Die Norm EN 50 083 unterscheidet bei Bauteilen für CATV-Anlagenfolgende Schirmungsklassen: Klasse A mit 85 dB und Klasse B mit 75 dBFür CATV- Kabel sind nach EN 50 117-2-1, Hausinstallationskabel,folgende Werte festgelegt:
Kopplungswiderstand Klasse A:5 mΩ/m von 5 MHz bis 30 MHzKlasse B:5 mΩ/m von 5 MHz bis 30 MHz
Schirmdämpfung Klasse A: ≥ 85 dB von 30 MHz bis 1000 MHzKlasse B: ≥ 75 dB von 30 MHz bis 1000 MHz
Die gleichen Schirmungsklassen gelten für Anschluss-Schnüre nach:
DIN IEC 60966-2-4: Frequenzbereich 0 bis 3000 MHz, IEC 60169-2 connectors,DIN IEC 60966-2-5: Frequency range 0 bis 1 000 MHz, IEC 60169-2 connectors,DIN IEC 60966-2-6: Frequency range 0 bis 3 000 MHz, IEC 60169-24 connectors (F),(Entwürfe DIN IEC 60966-2-4/-5/-6 von Januar 2002)
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Schirmdämpfung Telass 110+
F/MHz
as/[d
B]
-150-140-130-120-110-100
-90-80-70-60-50
1 10 100 1000 10000
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Kopplungswiderstand Telass 110 in mOhm/m
< 3,5 mΩ/m @ 5 MHz
Kopplungswiderstand Telass 110
0123456789
0,01 0,1 1 10 100
Rk[mOhm/m]
F/[MHz]
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Messen von Steckern & Bauteilen mit “Tube in tube“
IEC 63153-4-7, Tube in Tube procedure
GeneratorRohr zu prüfender
Steckverbinder
Empfänger
Rohr imRohr
Anschluss-Kabel
Schirmhülse
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Mess-System CoMeT
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Messen von Verbindungstechnik mit Tube in tube
Generator Rohr
Prüfling
Empfänger
Tube in tube Anschluss-Kabel
Messkopf mitSchirmhülse
(Winkel)-Gehäuse
IEC 63153-4-7, Tube in Tube procedure
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Kabel mit Loch im Schirm, Tube in tube, 0,5 m
Telass 110 mit F-Stecker Gleiches Kabel mit Loch, 3 mm
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
0 1 10 100 1000 10000
F-Conn.
hole inbraid
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Steuer- & Auswerte-Software
DelphiC++
Steuern vonNetzwerk-Analysatoren
Dokumentation
weitere Messverfahren für Kommunikations-Kabel
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Zusammenfassung 1
Die Schirmwirkung von CATV-Kabeln wird im unterenFrequenzbereich als Kopplungswiderstand ZT und im oberenFrequenzbereich als Schirmdämpfung aS angegeben.Der Kopplungswiderstand ist längenabhängig (mΩ/m).Die Schirmdämpfung ist abhängig von den Umgebungsbedingungenjedoch unabhängig von der Länge.Im Meßsystem CoMeT von bedea kann sowohl derKopplungswiderstand als auch die Schirmdämpfung koaxialer Kabelmit einem Meßaufbau im Frequenzbereich von 100 kHz bis über 3GHz gemessen werden.
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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Zusammenfassung 2
Von der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post,(Reg TP) wurden Grenzwerte für die Störfeldstärke festgelegt (NB 30).In der Norm EN 50117-2-1, ed2, Hausinstallationskabel, für CATV-Anlagen, ist für die Schirmungsklasse A der Kopplungswiderstandmit ≤ 5 mΩ/m bei 5 MHz sowie die Schirmdämpfung mit ≥ 85 dB imBereich von 30 MHz bis 1 GHz festgelegt.Mit Kabeln der Schirmungsklasse A werden die Grenzwerte der NB 30nach derzeitigem Kenntnisstand eingehalten.Das Kabel Telass 110 von bedea entspricht der Schirmungsklasse A,die Anforderungen der RegTP werden mit dem Telass 110eingehalten.
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Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln
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CoMeTCoupling Measuring Tube
www.bedea.combmund@bedea.com