EMV von CATV-Kabeln 03 - bmund.de · XSekretär des CENELEC SC 46XA, Coaxial cables bedea Bernhard Mund, bedea Berkenhoff& Drebes GmbH, Herbornerstrasse 100, D-35614 Asslar, Germany,

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Bernhard Mund, bedea Berkenhoff&Drebes GmbH, Herbornerstrasse 100, D-35614 Asslar, Germany, [email protected]

Kopplungswiderstand und Schirmdämpfung von CATV-Kabeln

1- 1

Mess-System CoMeT

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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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Übersicht

Physikalische Grundlagen der Kabel-SchirmungDefinitionen, elektrische LängeKopplungsübertragungsfunktion

Messen der Schirmwirkung von KabelnKopplungswiderstand und SchirmdämpfungKopplungsdämpfung

NormenEN 50117, SchirmungsklassenSchirmungsklasse A

Diskussion

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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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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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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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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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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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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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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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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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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 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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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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Mess-System CoMeT

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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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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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Steuer- & Auswerte-Software

DelphiC++

Steuern vonNetzwerk-Analysatoren

Dokumentation

weitere Messverfahren für Kommunikations-Kabel

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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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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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CoMeTCoupling Measuring Tube

[email protected]

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