Das meist unterschätzte Bauteil bei HF-Messungen: das Messkabel selbst
Wer mit einem Netzwerkanalysator misst, achtet auf das Kalibrierkit, auf das Gerät und auf eine saubere Kalibrierprozedur. Das Messkabel zwischen Analysator und Prüfling gilt dagegen oft als bloßes Zubehör. Zu Unrecht: Es ist Teil der Messkette und kann den größten Beitrag zur Messunsicherheit liefern.
Gestern reproduzierbar, heute abweichend
Bei der vektoriellen Netzwerkanalyse legt die Kalibrierung die Referenzebene an den Anschluss des Prüflings. Die dabei ermittelte Fehlerkorrektur stimmt nur so lange, wie das Kabel sich elektrisch genauso verhält wie im Moment der Kalibrierung.
Im Alltag ist das selten gegeben. Jede Biegung staucht und dehnt den Kabelaufbau, dadurch ändern sich Phase und Dämpfung. Temperaturschwankungen während der Messung wirken in dieselbe Richtung. Beides geht unmittelbar in das Messergebnis ein.
Die typische Folge: Eine Messung, die am Vortag sauber wiederholbar war, liefert plötzlich andere Werte. Gesucht wird der Fehler dann meist am Prüfling. Tatsächlich wurde oft nur das Kabel bewegt.
Was die VDI 2622 Blatt 19 regelt
Die Richtlinie VDI/VDE/DGQ/DKD 2622 Blatt 19 widmet sich genau diesem Thema, der Charakterisierung von HF-Messkabeln für Netzwerkanalysatoren. Sie beschreibt den Ablauf von der Vorbereitung über die Kalibrierung bis zur Dokumentation. Der Geltungsbereich ist auf kurze Messkabel unter einem Meter Länge begrenzt.
Nicht nur ein Thema für das Präzisionslabor
Der Effekt betrifft jede Messung mit einem Netzwerkanalysator, also auch den Reflexionsabgleich in der Fertigung oder Messungen im Service. Ein instabiles Kabel verfälscht dort das Ergebnis genauso wie im Labor. Wer wiederholbare HF-Messungen braucht, sollte das Kabel deshalb wie ein Prüfmittel behandeln: schonend führen, nach der Kalibrierung möglichst nicht mehr bewegen und seinen Einfluss in der Unsicherheitsbetrachtung berücksichtigen.
Phasenstabile Kabel mit festem PTFE-Dielektrikum und sauber verlötetem Außenleiter verringern den Effekt gegenüber einfachen Standardkabeln deutlich.
Zur Vertiefung: AME Hochfrequenztechnik hat ein kostenloses E-Book zu HF-Kabeln und Steckverbindern mit knapp 100 Seiten Praxiswissen veröffentlicht.
Die Esenwein GmbH kalibriert elektrische Messgrößen und übernimmt auch die Kalibrierung ausgewählter Netzwerkanalysatoren. Ob Ihr Gerät dazugehört, klären wir gerne auf Anfrage.