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Präzise Messung von symmetrisch übertragenen Streuparametern

Kategorien:
  • Metrologie für die Wirtschaft
26.08.2020

Die PTB hat kürzlich im Rahmen einer industriellen Kooperation erstmals eine vollständige Messunsicherheitsbilanz für symmetrisch übertragene Streuparameter, sogenannte „Mixed-Mode-Streuparameter“, aufgestellt. Diese Messgrößen sind vor allem für differenzielle Leitungssysteme relevant, wie sie beispielsweise in Leiterkarten oder in Mehrdrahtleitungen genutzt werden.

Die PTB hat kürzlich im Rahmen einer industriellen Kooperation erstmals eine vollständige Messunsicherheitsbilanz für symmetrisch übertragene Streuparameter, sogenannte „Mixed-Mode-Streuparameter“, aufgestellt. Diese Messgrößen sind vor allem für differenzielle Leitungssysteme relevant, wie sie beispielsweise in Leiterkarten oder in Mehrdrahtleitungen genutzt werden.

 

 

Aufgrund der ausgeprägten Unempfindlichkeit gegen Störer kommt die symmetrische Signalübertragung schon sehr lange bei vielen Anwendungen zum Einsatz. Prominente Beispiele sind Netzwerkverbindungen (LAN) oder Datenbusse in Computersystemen. Auch bei der Signalübertagung in Automobilen wird aufgrund der stetig größeren Signalbandbreiten eine verlustarme und störunempfindliche Vernetzung immer wichtiger. Seit der neuen Ausgabe von „Anforderungen an Qualitätsmanagementsysteme für die Serien- und Ersatzteilproduktion in der Automobilindustrie, 16949:2016“ der IATF (International Automotive Task Force) gibt es außerdem eine erhöhte Anforderung in Bezug auf die messtechnische Rückführbarkeit (Abschnitt 7.1.5.2). Dies war die Motivation für einen großen internationalen Kabelhersteller mit knapp 100 000 Mitarbeitern in 100 Standorten weltweit, Messunsicherheitsuntersuchungen für symmetrisch übertragene Streuparameter anzustoßen und durchzuführen. Zu diesem Zweck hat das Industrieunternehmen im Jahr 2018 mit der PTB eine Kooperation begonnen.


Das Ergebnis dieser Kooperation ist eine vollständige Messunsicherheitsbilanz für Mixed-Mode-Streuparameter. Zu den Messunsicherheitsbeiträgen gehören Drift-, Rausch- und Linearitätseinflüsse des Messgerätes (einem vektoriellen Netzwerkanalysator, VNA), Einflüsse der Kabelbewegung, Beiträge der Kalibriernormale, sowie die Messwiederholbarkeit und der Einfluss des Messadapters. Da ausschließlich die Eigenschaften einer Mehrdrahtleitung gemessen werden sollten, es aber keine genormten Anschlüsse für diese Messobjekte gibt, lag der Fokus der Untersuchung vor allem auf dem Einfluss des Messadapters.

 

Anordnung der verdrillten Aderpaare und gemessene Transmission der Mixed-Mode-Streuparameter

Bild: Anordnung der verdrillten Aderpaare (oben, Quelle: commons.wikimedia.org/w/index.php) und gemessene Transmission der Mixed-Mode-Streuparameter bis 3 GHz (unten). Schattierte Bereiche im Diagramm rechts stellen die erweiterte Messunsicherheit da.

 

 

Fachbereich 2.2 „Hochfrequenz und Felder“

 

 

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