Prüfung von Kupferverbindungen in der strukturierten Verkabelung Einführung und Signaltypen

11.04.2023 | TD

Trotz sorgfältiger Arbeit hat sich in der Verkabelung ein Fehler eingeschlichen, und das Messgerät quittiert das gnadenlos mit FAIL – Nicht bestanden. Und nun? 

Messungen sind ein wichtiges Werkzeug für die gezielte Fehlersuche und können dadurch eine Menge Zeit sparen. Dazu muss man wissen, was die einzelnen Messgrößen bedeuten und wo man am besten sucht, wenn es mal nicht stimmt. Dazu schauen wir uns einmal kurz die Grundlagen der Signalübertragung auf Kupferdatenleitungen an.

In der Datenübertragung wird zwischen Gleichtaktsignal und Gegentaktsignal unterschieden. Vereinfacht gesagt wird ein Gleichtaktsignal (engl. common mode signal, kurz: CM) als Spannungsunterschied zu Masse oder Funktionserde übertragen. Die Phasen der Signale auf beiden Adern sind gleichsinnig. Eine andere Bezeichnung dafür ist unsymmetrische Übertragung (engl. unbalanced transmission). Der Nachteil dabei: Störungen von außen heben oder senken die Spannungswerte gegenüber Masse.

Ein idealisiertes, stark vereinfachtes Beispiel mit willkürlichen Zahlenwerten:

Eine Null wird als Spannung 0 V, eine Eins als +4 V gegenüber Masse gesendet.

Eine Störung von außen führt zu einer Spannungserhöhung um +5 V gegenüber Masse auf der Leitung und damit auf beiden Adern. Damit verschieben sich die übertragenen Werte von 0 V / +4 V auf +5 V / +9 V.

Am Empfänger liegt damit immer eine Spannung von mehr als +4 V an, was er nur für Einsen hält, obwohl der Sender Einsen und Nullen sendet.

Bei einem Gegentaktsignal (engl. differential mode signal, kurz: DM) haben die Adern keinen Massebezug. Ein Signal wird als Spannungsunterschied zwischen den Adern eines Paares übertragen, die Phasen der Signale auf beiden Adern sind gegenläufig. Dies wird auch als symmetrische Übertragung (engl. balanced transmission) bezeichnet. Störungen von außen heben oder senken die Spannungswerte auf beiden Adern gleichmäßig, die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Adern eines Paares ändert sich dabei nicht.

In Anlehnung an das vorherige, idealisierte Beispiel wird eine Null nun als Spannungsdifferenz von 0 V übertragen, eine Eins als Differenz von 4 V, die durch einen Übertrager (Transformator) symmetrisch an die beiden Adern angelegt wird.

Führt eine Störung von außen zu einer Spannungserhöhung um +5 V auf der Leitung, sind beide Adern des Aderpaares davon gleichermaßen betroffen. Die Spannungswerte von 0 V / 4 V des Senders ändern sich durch die Störung um +5 V auf 5 V / 9 V.

Die Spannungsdifferenz, die für die Nullen und Einsen ausgewertet wird, ändert sich dabei nicht, sie beträgt mit und ohne Störung 4 V.

Störungen von außen treten meist als Gleichtaktstörungen auf. Für einen möglichst guten Schutz gegenüber solchen Störungen werden Daten mit Gegentaktsignalen übertragen.

Die Artikelserie basiert auf dem Buch „Wer viel misst ... Praxistipps zur Messung von Kupferstrecken der strukturierten Verkabelung“ von Dirk Traeger. Erhältlich im Buchhandel oder unter www.katiki.de/pro

Autor:

Dirk Traeger
Technical Solutions Manager DataVoice