Dämpfung

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So wie das Jodeln des Bergsteigers kaum vernehmbar ins Tal dringt, können auch elektrische Signale auf langen Übertragungswegen nachlassen oder verloren gehen. Wer im Haushalt schon einmal ein Antennenkabel verlegt hat, weiß vielleicht, dass der Abstand zwischen der Antennendose und dem Empfangsgerät nicht zu groß sein sollte. Bei preisgünstigen Kabeln kann es ab einer Länge von zehn bis zwanzig Metern zum Signalverlust kommen. Grund dafür ist die Dämpfung, eine physikalische Größe, die sich in der Differenz zwischen der eingespeisten und empfangenen Signalstärke widerspiegelt. Sie wird in Dezibel (Db) angegeben.

Dämpfungsmaß berechnen

Die Dämpfung (D) ist aber nicht nur abhängig von der Länge des Übertragungswegs, sondern auch von der Übertragungsfrequenz, der Materialität des Übertragungsmediums sowie den physikalischen Umgebungsbedingungen. Das Ausmaß der Dämpfung kann für Signalspannungen (U) ebenso wie für Signalströme (I) berechnet werden. Die Formeln lauten:

D = 20 x log(U1/U2)
D = 20 x log(I1/I2)
(Wobei: 1 für eingespeist und 2 für empfängerseitig.)

Da die Werte logarithmiert werden, ist zu beachten, dass zwischen ihnen nichtlineare Relationen bestehen. Beispiel: Eine Dämpfung von 6 dB kann die Signalspannung um 50% verringern, während eine Dämpfung von 0,5 dB die Signalspannung nur um 11 Prozent verringert. Um mithilfe des Dämpfungsmaßes qualitative Einschätzungen treffen zu können, müssen die Werte in Relation zur Länge des Übertragungswegs gesetzt werden. Deshalb ist die Angabe „Dezibel pro Längeneinheit“ verbreitet.

Leitungslängen und Einfügedämpfung im PROFINET

Nebensprechen und Leitungslängen im PROFINET

Zusammenhang zwischen Dämpfung und Leitungslänge

Bei den internationalen Kabelspezifikationen der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und der Europäischen Industrienorm (EN) rückt der Zusammenhang zwischen Dämpfung und Länge zugunsten der Übertragungsfrequenz in den Hintergrund. So sind für Twisted-Pair-Kabel der Cat. 5e max. 24 dB Dämpfung bei 100 MHz vorgeschrieben – ungeachtet dessen, ob die Leitungslänge 1 m oder 100 m beträgt. In der Praxis zeigt sich, dass der starre Grenzwert dazu verleitet, Qualitätsmängel bei kürzeren Leitungen zu vernachlässigen. Deshalb empfiehlt Indu-Sol, zur qualitativen Bewertung von Netzwerkkabeln ausschließlich längenabhängige Grenzwerte zu berücksichtigen.

Um PROFINET- und Ethernet-Netzwerkkabel auf ihre Dämpfung zu prüfen, verwenden Sie am besten das Messgerät ETHERtest V5. Mit seiner Hilfe können Sie auch den Widerstand, den Schirm, etwaige Verzögerungen und die richtige Kontaktierung messtechnisch erfassen und auswerten. Wenn Sie das Gerät mit zusätzlichen Adaptern ausstatten, ist es außerdem in der Lage, Dämpfungs- und OTDR-Messungen von Multimode- und Singlemode-Glasfaserleitungen durchzuführen. Die aufgenommenen Messwerte werden von ETHERtest V5 automatisch gespeichert und grafisch dargestellt, womit Sie Fehlerquellen auf den Dezimeter genau lokalisieren können. Die mitgelieferte PC-Software fasst die Messwerte in Form eines Messprotokolls zusammen.

Beachten Sie: Bei Kupfer- und Lichtwellenleitern, wie sie in industriellen Kommunikationsnetzwerken eingesetzt werden, treten neben der Dämpfung weitere Effekte auf, die bei der Betrachtung der Signal- bzw. Übertragungsqualität nicht unberücksichtigt bleiben dürfen. Dazu gehören die Rückflussdämpfung und das Übersprechen – auch Nebensprechen oder Cross Talk genannt.

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