Hier die Wiedergabe eines Artikels, den Siegfried, DF5SBA für die Zeitschrift HF-Praxis erstellt hat.

Der Einsatz von Frequenzen im E- und W-Band nimmt unaufhörlich zu, da mit diesen immer neue mm-Applikationen erschlossen werden. Neben den aktiven Komponenten wie Verstärkern, Frontends, Filtern, Richtkopplern, Weichen und Antennen kommt eine wesentliche Rolle den Verbindungsleitungen zu. In vielen Applikationen ergibt sich ein zunehmender Bedarf an flexiblen EHF-Kabeln als Ersatz von Hohlleitern. Im Bereich bis 110 GHz stellt ein flexibles Breitband-Kabel als Ersatz für einen starren Hohlleiter eine Herausforderung für jeden Hersteller dar, es muss bei hoher Flexibilität Signalintegrität und minimale Verluste bieten. Das Teledyne Storm ist so ein Verbindungskabel, das hier einmal näher betrachtet werden soll.

UHF-Verbindungsleitungen werden in den verschiedensten Geräten eingesetzt. Entweder direkt in den Geräten zur Verbindung von Baugruppen oder Komponenten oder auch bei der Endprüfung dieser Geräte. Ein weiteres Einsatzgebiet dieser Kabel sind die Messlabors der Gerätehersteller und die der Anwender für Eingangskontrollen oder für Funktionstest im Betrieb.

Zunehmende Applikationen in den E- und W-Bändern

In den E- und W-Bändern finden sich eine Vielzahl von Applikationen. Ein wichtiges Einsatzgebiet sind die Assistenzsysteme in den Automobilen. Hier sind es Radargeräte in den Frequenzbereichen von 76-77 GHz und 76-81 GHz in den USA. Hier sind sie bereits eingesetzt in der Adaptiven Cruise Control, in den Notbremsassistenzen, zur Totwinkel- und Personenerkennung usw. In Europa wird für diesen Zweck nur der Bereich 76-81 GHz (auch 72 GHz) verwendet. Denkt man an das führerlose Automobil, ist auch hier eine Vielzahl neuer Applikationen denkbar. Weitere Applikationen in den E- und W-Bändern sind E-Band-Richtfunkstrecken, Wireless Back Haul, präzise Füllstandsmessungen und allgemeine Radaranwendungen, da mit zunehmenden Stückzahlen die Entstehungskosten weiter sinken. Viel dieser Applikationen erfordern ein flexibles UHF-Kabel, manchmal auch in Verbindung mit Hohlleitern. In den genannten Frequenzbereichen und bis 110 GHz kommen sowohl in den Geräten wie im Mess- und Prüflabor als Verbindungselement Hohlleiter zum Einsatz, die alle Bedingungen bezüglich Dämpfung, Linearität, Wiederholgenauigkeit usw. einhalten. Ihr großer Nachteil ist aber die starre nicht flexible Verbindung. Deshalb wurde von Teledyne die Herstellung von halbstarren (Semi Rigged) und flexiblen Verbindungskabeln vorangetrieben. Halbstarre Kabel bieten einen bestimmten Bereich von Biegungen für den Einsatz in einer spezifischen Anwendung. Handformbare Kabel können wenige Male in die erforderliche Form gebracht werden und halten diese bis sie wieder verformt werden. Das flexible Storm Flex 047 bietet als flexibles Kabel unter allen Bedingungen, was Handling und Flexibilität angeht, die Eigenschaften von Hohlleitern und halbstarren Kabeln mit gleichbleibenden Werten bei Einfügungsdämpfung und VSWR. Frühere Versuche mit flexiblen Kabeln bei hohen Frequenzen reagierten empfindlich, waren nicht stabil in den Werten und zeigten hohe Reflexion.

Architektur des Storm Flex 047

Um den geforderten Ansprüchen gerecht zu werden, hat das 1,4 mm im Außendurchmesser messende Storm Flex 047 einen speziellen Aufbau, der nach mehrfachen Iterationen entwickelt wurde. Der Außendurchmesser von 1,4 mm ist quasi ein Standard bei Frequenzen bis 110 GHz für den auch eine gewisse Anzahl von passenden Steckverbindern am Markt sind, einschließlich 1 mm, SMPS und die Varianten von MM4S, G3PO sowie G4PO. Für minimale Einfügungsdämpfung wird ein solider Innenleiter verwendet. Teledyne ist es damit und in Verbindung mit dem PTFE-Dielektrikum gelungen, Dämpfungswerte von nur 5,87 db/ft bei 110 GHz zu erzielen. Die äußere Abschirmung übernimmt ein Geflecht aus Edelstahl. Mit diesem Aufbau wird ein Schirmmaß von > -85 db (DC bis 18 GHz) erzielt. Es gibt auch eine Variante mit doppelter Schirmung. Das Teledyne Storm Flex bietet eine hohe 50 Ohm Konsistenz über die Kabellänge und beim konfektionierten Kabel eine Steckerdiskontinuität im Bereich von 7 Ohm. Die Induktivität- und Kapazitätsabweichungen sind im Bereich von 2 Ohm gemessen worden. Das Dielektrikum ist ein extrudiertes PTFE, das mechanischer Beanspruchung widersteht und sehr haltbar ist. Das hochstabile äußere Geflecht vermeidet Kabelbruch bei wiederholtem Biegen und Handling. Es sorgt bei großer Flexibilität für große Wiederholgenauigkeit der Parameter, ändert bis zu einem gewissen Biegeradius seine Werte nicht. Der minimale Biegeradius sollte je nach Anforderung 6 bis 10 x dem Kabeldurchmesser sein. Das Storm Flex bietet eine minimalen Biegeradius von 1,016.

Produktvalidierung und Tests

Jedes StormFlex wird während der Herstellung ausführlich elektrisch, mechanisch und auf Umwelteinflüsse getestet. Dabei werden von jeder Fertigungslinie Muster gezogen. Der Test der elektrische Parameter umfasst Phase, VSWR, HF-Dichtheit, Phasenstabilität und Verluste vs. Biegung sowie Phasenstabilität vs. Temperatur. Der Test der mechanischen Parameter umfasst Schock, Vibration, Biegung sowie Zug- und Drucklasten. Umfangreich auch die Umwelttests wie thermisches Zyklen, thermischer Schock, Ausgasen, Kaltverformung und Bruchfestigkeit. Fertig konfektionierte Kabel Im Produktionstest werden fertig konfektionierte Kabel in der Endprüfung von Gerätekomponenten oder Modulen eingesetzt, ebenso beim Abgleich hochwertiger Komponenten in der Fertigung und sind dabei viel in Bewegung. Entsprechend muss ein verschleißarmes Kabel wie das Storm Flex 047EW eingesetzt werden, welches 500fach wiederverwendbar mit komplett veränderten Geometrien ist. Es garantiert durch seine Verschleißresistenz viele Gebrauchszyklen. Seine validierte Mess-Wiederholgenauigkeit entspricht dem Kalibrier-Standard VDI/VDE/DGQ/DKD 2622, Blatt 19.

Schlussbemerkung

Überall wo hochfrequente Signale zu übertragen sind, in der Sende-/Empfangstechnik, in der Digitaltechnik, in der Halbleitertechnik, in der Strahlenphysik und bei allen hierfür benötigten Geräten und Komponenten. Auch bei deren Prüfungen und Test ist das flexible Teledyne Strom Flex eine Alternative für halbstarre Kabel und Hohlleiter. Es ist auf engstem Raum montierbar und ermöglicht auch schwierige 3 D Szenarien und verfügt über eine sehr gute HF Stabilität (Verluste, Phase) auch bei Biegung und Zugbelastung. Autor: Dipl.-Ing. Siegfried W. Best, Freier Redakteur, Regensburg

Am 8.Mai gab am OV-Abend Herrmann, DF5RH einen Vortrag über eine Messzange für 472 kHz bis 50 MHz.

Anwendung findet die Messzange:

1)Bei Groundplane Antennen, Messung der Ströme in den Radials

2)An der Hühnerleitung: Hier sollten gleiche Ströme in beiden Leitungen fließen. Am Anpassausgang sollte ein Strombauch zu messen sein.

3)Bei einer Inverted L-Antenne für 472 kHz: Abstimmung auf Resonanz und Ströme in den Radials (normale SWR-Messer sind für diese Frequenz zu unempfindlich)

4) Mit Koaxadapter: Messung von Strömen om Koaxialkabel

5)Sind beim Anpassvorgang mehrere SWR 1:1 Stellen vorhanden, dann den mit dem größten Strom suchen.

Die nachfolgenden Bilder zeigen das Schaltbild, das Ausgangsmaterial für die Zange ( Pflanzenhalter aus dem Baumarkt), die aufgabaute Messzange, den Koaxialadapter und schließlich den Koaxialadapter zusammen mit der HF-Zange.

Siegfried, DF5SBA

Die Serie R&S^®Scope Rider RTH1004 vereint acht Instrumente: Labor-Oszilloskop, Logikanalysator, Protokollanalysator, Datenlogger, Spektrumanalysator, Harmonischen Analysator, DMM und Frequenzzähler. Es verbindet die Leistung und Funktionalität eines Laboroszilloskops mit Größe und Robustheit eines batteriebetriebenen Handheld-Geräts. Das Modell RTH1004 mit vier 500 MHz Kanälen hat sich Siegfried, DF5SBA einmal näher angesehen.

Das einfach zu bedienende und trotzdem leistungsfähige Universalgerät (Bild links) zeigt sich im Inneren sehr aufgeräumt. Bild rechts zeigt Hauptplatine und vereinfachtes Blockschaltbild mit den wesentlichen Funktionen der Vierkanalversion. Im oberen Teil sind die vier galvanisch isolierten Frontendmodule zu sehen. Jedes dieser Eingangsmodule verstärkt die Eingangssignale mit einem von R&S dafür entwickelten 500-MHz-Breitbandverstärker in BiCMOS Technologie. Die Eingangsempfindlichkeit reicht von 2 mV/Div. bis 100 V/Div. Alle Eingangskanäle lassen bei diesem Modell ebenfalls digitale Spannungsmessungen zu. Weiter geht es über einen speziellen 500-MHz-Breitbandübertrager, ebenfalls eine Eigenentwicklung des Hauses, welcher gleichzeitig wie alle anderen Isolationsbarrieren des Gerätes entsprechend CAT IV 600V ausgelegt ist. Das bedeutet Transienten von bis zu 8kV, wie sie im elektrischen Versorgungsnetz vor der Haussicherung auftreten können, müssen ohne Schaden überstanden werden. Nachfolgend ein wiederum von R&S entwickelter 10 Bit AD-Wandler. Die Kommunikation mit dem Frontendmodul zur Empfindlichkeitseinstellung erfolgt über galvanisch getrennt über einen Optokoppler je Kanal. Auch galvanisch getrennt ist der Interfacebereich mit 8-Bit MSO- (Logik-) Schnittstelle, USB und LAN (im Bild 2 besonders hervorgehoben). Das ermöglicht die sichere Messung hoher Spannungen an den analogen Eingangskanälen und die gleichzeitiger Analyse digitaler Steuersignale.

Der von R&S speziell entwickelte, schnelle 10 bit AD-Wandler in CMOS-Technologiearbeitet mit einer Echtzeitabtastrate von in bis zu 5 GSamples/s. Für die Daten steht ein Erfassungsspeicher von 125 kSamples/Kanal (alle 4 Kanäle aktiv) oder 500 kSamples bei einem aktiven Kanal zur Verfügung.Das Herz des RTH1004 stellt der System-on-Chip Baustein (Xilinx Zynq 7000 Familie) dar. Er vereint einen ARM Cortex A9 Prozessor auf welchem die Linux-basierte Gerätefirmware läuft und ein Signalverarbeitungs-FPGA in welchem alle Funktionen wie die Signalerfassung, die digitale Triggereinheit oder der Protokolldekoder, welcher vollständig digital im FPGA realisiert ist. Wird z.B. der zusätzliche Tastkopf MSO angeschlossen, stellt das Gerät acht zusätzliche digitale Eingangs-Kanäle zur Verfügung, um Steuersignale in zeitlicher Korrelation zu den analogen Kanälen analysieren zu können. Neben dieser Logikanalysefunktion wird der RTH 1004 auch zu einem Protokollanalysator mit gezielter Triggerung auf Protokollereignisse (I2C, SPI, CAN/LIN) und Datenlogger für bis zu vier Messungen mit Messraten von 1, 2 oder 5 Messungen  pro Sekunde. Der Speicher erfasst bis zu 2 Mio. Messwerten pro Kanal.

Umfangreich sind die Triggermöglichkeiten, insgesamt stehen 14 Triggerarten zur Verfügung z.B. der normale Flankentrigger, ein Pulsbreitentrigger oder der Protokolltrigger welcher auf Daten innerhalb dekodierter serieller Protokolle triggern kann.Im Bild gezeigt die WLAN-Module mit ihren Antennen. Die WLAN-Anbindung und der Ethernet-Anschluss ermöglichen die webbasierte Fernbedienung, SCPI und einfachen Datenzugriff z.B. auch in gefährlicher Umgebung (Bild 4). Messkurvenanzeige und Bedienoberfläche sind direkt am Webbrowser verfügbar.

Das RTH1004 wird exklusiv von datatec vertrieben. Es kostet in der 2-Kanal-Grundversion 3350 Euro, das Update auf die hier gezeigte 4-Kanal schlägt mit 2580 Euro zu Buche.

Autor:Siegfried Best, DF5SBA