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Rückflussdämpfung und Frequenzanalyse

Das Messen der Rückflussdämpfung ist die am häufigsten verwendete Methode zur Qualitätsüberprüfung von Daten- und Hochfrequenzkabeln. Sie zeigt in dB das Verhältnis zwischen eingespeistem Signal und längs der Kabellänge zum Eingang hin rückreflektierten Signalanteile.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Qualitätsüberprüfung von Daten- und Hochfrequenzkabeln ist die Messung der Rückflussdämpfung einer Kabellänge als Funktion der Betriebssignal-Frequenzen, die später einmal auf dem Kabel übertragen werden sollen. Die Rückflussdämpfung (SRL) stellt das Verhältnis – ausgedrückt in dB – zwischen eingespeistem Signal und den entlang der gesamten Kabellänge zum Eingang hin rückreflektierten Signalanteilen dar. Während durch zufällig auftretende, kleinere Unregelmäßigkeiten verursachte Reflexionen vernachlässigt werden können, sollten solche erkannt und eliminiert werden, die durch periodisch wiederkehrende Schwankungen der Kabelparameter auftreten.

Deutlich macht dies folgende Abschätzung: Durch eine Unregelmäßigkeit im Produktionsprozess werden in die Kabelisolation periodisch wiederkehrende „Dellen“ in einem Abstand von 10 cm gedrückt. Legt man eine Reflexion von 0,1 ‰ des eingespeisten Signals an jeder dieser Störstellen zugrunde, lässt sich unter Vernachlässigung der Kabeldämpfung bei 1000 Störstellen auf einer Kabellänge von 100 m die maximale Gesamtreflexion zu 1000 x 0,1 ‰ = 10 % abschätzen, was einer Rückflussdämpfung von 20 dB entspricht. Dieser Wert der Rückflussdämpfung liegt dann vor, wenn sich die Signale aller Einzelreflexionen am Kabeleingang in Phase addieren.

Um die Kabelqualität zu optimieren sowie die Ausschussmenge zu reduzieren, ist es essentiell, die Auswirkungen periodischer Unregelmäßigkeiten auf die spätere Rückflussdämpfung des fertigen Kabels möglichst zeitig zu erkennen und durch Anpassung der Produktionsparameter zu eliminieren. Die Online-Prädiktion der Rückflussdämpfung aus Kurzzeit-Kabelkapazitätsdaten liefert hierfür nötige Informationen. Sikora bietet für die Qualitätskontrolle von Telefonadern, Datenleitungen und Koaxialkabeln Systeme wie „Centerview  8000“ zur Messung von Durchmesser, Ovalität und Konzentrizität an sowie „Capacitance 2000“ zur Erfassung der Kapazität.

Was die Messgenauigkeit, -auflösung und -rate angeht, erfüllen diese Geräte alle Voraussetzungen, um Analysen durch schnelle Fourier-Transformation (englisch:  fast Fourier transform, FFT) und SRL-Vorhersagen erfolgreich auszuführen. Digitale Signalprozessoren sind standardmäßig in den Messköpfen enthalten. Aufgrund der damit vorgehaltenen Rechenleistung ist Sikora in der Lage, einen digitalen Spektrum-Analysator nebst Vorhersage der Rückflussdämpfung direkt im Messkopf zu realisieren. Dies bedeutet, dass die Online-Berechnung des Spektrums der Kabelparameterschwankungen sowie die Online-Vorhersage der Rückflussdämpfung dort ausgeführt wird, wo die Eingangsdaten - Durchmesser-, Exzentrizitäts- oder Kabelkapazitäts-Messwerte – mit hoher zeitlicher und Amplitudenauflösung sowie Präzision bei minimalem Messwertrauschen zur Verfügung stehen. Eine problematische – in der Regel analoge – Übertragung hochratiger Einzelmesswerte ist nicht nötig. Für den Kabelhersteller entfällt die aufwändige Aufstellung, Konfiguration und Verkabelung mehrerer Einzelgeräte. Außerdem wird das Risiko der Verfälschungen der Analyseergebnisse durch Einkopplung elektromagnetischer Störungen auf ein Minimum reduziert, da keine breitbandige Datenübertragung erforderlich ist.

Werner Blohm, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Wilhelmshavener Jade Hochschule und freier Berater der Sikora AG, erklärt: „Der Einsatz der FFT-Frequenzanalyse bietet nicht nur bei der Fertigung von  Nachrichtenkabeln Vorteile. Auch Hersteller anderer Kabel können von diesem modernen Kontrollwerkzeug profitieren, indem etwa die Ursachen periodisch auftretender Durchmesserschwankungen aufgespürt werden, und durch deren Beseitigung der Produktionsprozess im Sinne einer Materialersparnis optimiert wird. Entsprechend der Abbildung lässt sich so der Verbrauch an Isolationsmaterial bei gleichbleibender garantierter Wandstärke auf ein Minimum senken."

Sikora AG
Bruchweide 2
28307 Bremen
Ansprechpartner ist Katja Giersch
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