Das meist unterschätzte Bauteil bei HF-Messungen: das Messkabel selbst
Bei HF- und Netzwerkanalysator-Messungen wird viel Aufmerksamkeit auf das Calibration Kit, den Netzwerkanalysator selbst und die Kalibrierprozedur gelegt. Ein Bauteil gerät dabei oft aus dem Blick: das Messkabel zwischen Netzwerkanalysator und Prüfling. Dabei kann genau dieses Kabel eine Quelle für Messfehler sein und die Messunsicherheit dominieren.
Warum weicht eine reproduzierbare Messung plötzlich ab?
Bei der vektoriellen Netzwerkanalyse wird der Anschluss am Prüfling als Referenzebene kalibriert. Die dabei ermittelte Fehlerkorrektur gilt aber nur, solange sich Phase und Dämpfung des Messkabels nach der Kalibrierung nicht mehr verändern.
Genau das ist in der Praxis selten der Fall. Wird das Kabel gebogen, ändert sich durch Stauchung und Dehnung die Geometrie des Innenleiters und damit Phase und Dämpfung. Diese wirkensich dann direkt auf die gemessene Reflexion aus. Das gleiche gilt für Temperaturschwankungen während der Messung.
Das Ergebnis: Eine Messung, die am Vortag noch reproduzierbar war, weicht plötzlich ab. Die Ursache dafür sind aber nicht wie oft vermutet Veränderungen am Prüfling. Der Grund dafür ist vielmehr, dass sich das Kabel bewegt hat!
Was die Norm 2622 dazu sagt
Die VDI/VDE/DGQ/DKD 2622 Blatt 19 regelt genau diesen Aspekt: die Charakterisierung von HF-Messkabeln für Netzwerkanalysatoren. Sie beschreibt die erforderlichen Schritte von der Vorbereitung über die Kalibrierung bis zur Dokumentation, allerdings eingeschränkt auf kurze Messkabel unter einem Meter Länge.
Ein instabiles Kabel wirkt sich direkt auf das Messergebnis aus
Diese Empfindlichkeit betrifft Hochpräzisionsmessungen im Labor und auch jegliche Messung mit einem Netzwerkanalysator, z.B. beim Reflexionsabgleich in der Fertigung oder im Servicebetrieb. In diesen Fällen wirkt sich ein instabiles Kabel direkt auf das Messergebnis aus. Wer bei wiederholbaren, präzisen HF-Messungen arbeitet, sollte das Messkabel selbst als Teil der Messkette begreifen, denn es hat einen eigenen Einfluss auf die Gesamtunsicherheit.
Übrigens: Phasenstabile Kabel mit festem PTFE-Dielektrikum und sauber verlötetem Außenleiter reduzieren diesen Effekt deutlich gegenüber günstigen Standardkabeln.
Konfektionierte HF-Kabel
Wer sich tiefer in die Materie einarbeiten möchte: AME Hochfrequenztechnik aus Bayern hat dazu ein umfangreiches, kostenloses E-Book zu HF-Kabeln und Steckverbindern veröffentlicht: mit knapp 100 Seiten geballtem Praxiswissen.
