Wissen, was Phase ist

Elektrische Kabellängen werden bei Leoni im eigenen Labor ermittelt

Friesoythe – Die Signalqualität am Ende einer Übertragungsstrecke definiert sich u. a. über die elektrischen Parameter eines Kabels. In den meisten Fällen ist der Zeitversatz aufgrund einer Übertragungsstrecke nicht relevant und daher großzügig toleriert, aber wenn es um die zeitgleiche Signalübermittlung über verschiedene parallele Leitungen geht, ist die „elektrische Länge“ eines konfektionierten Kabels in bestimmten Anwendungen wichtiger als seine mechanische Länge. Im hauseigenen Labor längt Leoni seine Kabel auf Kundenwunsch phasengleich ab und berücksichtigt diese elektrische Länge bei der Konfektion. Üblicherweise sind phasengleiche Längen bei zwei bis drei Meter langen Kabeln gefragt, aber je nach Frequenz ist die mechanische Länge eines Kabels nicht begrenzt.

Im Vakuum breiten sich Signalwellen mit Lichtgeschwindigkeit (ca. 300 000 km/s). Bei einem Kabel breitet sich das Signal zwischen Leiter(n) und Geflecht aus, also üblicherweise in der Isolierung. Die relative Dielektrizitätskonstante dieser Isolierung bestimmt die Signalgeschwindigkeit. Fertigungsbedingte minimale Unterschiede der Dielektrizitätskonstante über verschiedene Leitungen sind im Rahmen definierter Toleranzen in der Regel zulässig. Priorität hat zumeist die mechanische Länge konfektionierter Kabel.

Was aber tun, wenn nahezu keine Toleranzen bei der Signalübertragung über verschiedene konfektionierte Kabel erlaubt sind, wie zum Beispiel bei der Spulenverkabelung im MRT oder bei hochsensiblen Messkabelsystemen? In diesen Anwendungen hätten Laufzeitunterschiede zwischen mehreren Leitungen unmittelbare negative Auswirkungen auf Bildqualität oder Messergebnisse.

Genauigkeit ist gefragt

Als Kabelspezialist verfügt Leoni über ein umfangreiches Sortiment an elektrischen und mechanischen Testverfahren. Im eigenen Labor können geschulte Mitarbeiter die elektrische Länge eines konfektionierten Kabels bestimmen. Die zugrundeliegenden Parameter werden je nach Kabelaufbau und vorgegebener Frequenz im Rahmen der Kabelentwicklung berechnet und in den Konstruktionsdaten vermerkt. Mithilfe vektorieller Network Analyzer werden diese Parameter gemessen und die mechanische Länge der elektrischen Länge angepasst.

In einem Beispiel werden alle Leitungen „zu lang“ abgeschnitten, einseitig konfektioniert und mittels Messung der reflektierten Phase auf wenige Grad genau gekürzt. Auch beim abschließenden Anbringen des zweiten Steckers ist Genauigkeit gefragt. Die dafür abzuisolierende Länge wird bei der Berechnung der Parameter in den Konstruktionsdaten berücksichtigt und die vorgegebenen Maße werden bei der Konfektion des Kabels durch Leoni-Mitarbeiter exakt eingehalten.  

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