Das lange Kabel (1) – Signalübertragung

by Dr. Stack van Hay | 2. März 2013 21:18

Ich habe gestern ein langes Telefonkabel bekommen um damit herumzuspielen, es handelt sich, wie mir von vertrauenswürdiger Stelle zugetragen wurde um so genanntes Sternvierer[1] Kabel (english: TQ = Twisted Quad, analog siehe: TP = Twisted Pair).

Ich habe auf die Schnelle zwei (mehr oder weniger) interessante Experimente mit diesem Kabel gemacht:

Das Signal ist in beiden Experimenten das selbe, ein Rechteckpuls mit 50% Duty:

DSX_QuickPrint4[2]

Abbildung 1: Das Signal für alle Messungen. Vpp = 1 V, f = 833 kHz. Die Flankensteilheit sollte etwa 10 ns betragen.

Die Anpassung ist nicht 100% optimal, weil ich am Signalgenerator Minikleps angeschlossen habe, aber man sieht ein recht sauberes Rechtecksignal mit rund 1 V Amplitude und 840 kHz Frequenz.

1. Reflexionen am Leitungsende

Um die Reflexionen am Leitungsende messen zu können und wie sich die Reflexionen verändern, wenn ich die Anpassung verändere habe ich die folgende Messanordnung verwendet:

ExperimenteMitKabel2[3]

Abbildung 2: Signalreflexion am langen Kabel.

Oszilloskop und Signalgenerator sind direkt aneinander geschaltet, wie in Abbildung 1,zusätzlich hängt an den Kontaktstellen jeweils eine Ader des langen Kabels, am anderen Ende der beiden Adern habe ich ein Poti mit off-Stellung angelötet.

 Poti offen bzw. hochohmig

DSX_QuickPrint1[4]

Abbildung 3: Impedanz zu hoch (Poti offen).

Optimale Impedanzanpassung (so gut wie es mit dem Poti geht)

DSX_QuickPrint2[5]

Abbildung 4: Impedanzanpassung so gut es geht, das Poti steht etwa auf 40 Ω.

 Poti zu niederohmig

DSX_QuickPrint3[6]

Abbildung 5: Impedanz zu niedrig (das Poti steht etwa auf 7 Ω).

2. Signalverzerrung durch eine lange Leitung

Das selbe Signal wie in Abbildung 1, diesmal auf verschiedenem Weg durch die Leitung geschickt.

Masse auf Sendeseite

ExperimenteMitKabel1[7]

Abbildung 6: Die Masse ist auf Senderseite kontaktiert. Oszilloskop-Masse entspricht also Signalgeber-Masse.

DSX_QuickPrint5[8]

Abbildung 7: Durch Reflexionen verzerrtes Signal.

Verbesserte Masse auf Sendeseite

Genau wie bei der Messung davor, nur, dass ich die Masse diesmal auf den Schirm gelegt habe, die Masse dürfte deswegen etwas geringere Impedanz aufweisen.

DSX_QuickPrint6[9]

Abbildung 8:

Masse auf Empfängerseite

ExperimenteMitKabel3[10]

Abbildung 9:

DSX_QuickPrint7[11]

Abbildung 10:

Endnotes:
  1. Sternvierer: http://www.wikipedia.org/search-redirect.php?language=de&go=Go&search=Viererverseilung
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