Hur emulera lång kabel?

[jah]

Söker något sätt att emulera långa kablar för testuppställningar, men mina försök att googla fram något matnyttigt ger inte mycket.

Skulle vilja bygga ekvivalenter för 10/100/500m

Någon här som fena på området och kanske har lite bra exempel eller gjort liknande?

Typisk kabel i det här fallet är Belden 8471NH
https://docs.rs-online.com/f34f/A700000008502175.pdf
14.7ohm/km/ledare
parkapacitans 52pF/m
Nominell induktans 0.56 µH/m
Nominell parinduktans 0.62 µH/m

Karakteristisk impedans ej angivet, men brukar vara 100 ohm för liknande kablar.

/J

[alexanderson]

Går inte att göra med de upplysningar som Du lämnar, eftersom kabelns våghastighet och dielektriska förluster ej är angiven.
Kabelns våghastighet kan Du själv lätt mäta upp.

[Glenn]

På jobbet har vi kabeltrummor med olika längder av kabel, kontakterade, just för att testa sånt "på riktigt"

Bland annat en 100m RG58, men mestadels cat5/6.

[Klas-Kenny]

Det är nog svårt att emulera i alla tänkbara avseenden.
Om du berättar syftet kanske det går att föreslå någonting good enough.

[ToPNoTCH]

Och för att gå lite OT, så tror jag inte man bör använda begreppet "emulera" när det kommer till kablar.
(Stooor risk för rabbit hole med den kommentaren jag vet.)

[E Kafeman]

Tvåledad kabel är en transmissionsledare med komplex impedans. Dess egenskaper brukar beskrivas med S-parametrar, vanligen är S12 tillräckligt noggrant. S-parametrarna kan beräknas från givna kabel-data men som tidigare antytt är det så mycket enklare att mäta än att beräkna och beräknade resultatet kommer halta på grund av en massa egenskaper såsom om kabeln är rak eller på rulle, nära mark eller i luften.
Vill man ändå utföra beräkningen av kabelns impedans och fas så kan man använda grunderna nedan.

Measured s-parameters of 2.5m micro twisted-pair cable.png

Ovan mät-exempel, som synes är S12 och S21 i stort lika medan det finns en tydlig skillnad på S11 relativt S22. Det beror på att kabeln inte är idealt lika utefter hela sin längd. Beräkningen till höger gäller ned till men omfattar ej DC, dvs seriella DC-resistansen finns inte med. I ovanstående formel är "D" avståndet mellan kabel-ledarna och "d" är diametern på den enskilda ledaren, angivet i meter. Utförda beräkningen är sedan ett litet steg från att ge impedans, reflektionsförluster, fasvridning osv för varje beräknad frekvens eller vad man nu vill få ut av beräkningen.

Om man definierat en kort kabellängd antingen uppmätt eller beräknat så kan man beräkna längre varianter av samma kabel:

Net_s-parameters.png

Denna typ av mätningar utförs med VNA (Vektor Network Analyzer) men i kabelsammanhang väljs ofta att mäta med instrument av typ TDR (Time-Domain Reflectometer). De ger i princip samma resultat men VNA visar resultat i frekvensdomän och TDR visar i tidsdomän. Det är fullt möjligt att ha både VNA och TDR i samma instrument eller använda intern mjukvara för omräkning mha FFT men oftast har dedicerade VNA resp TDR speciella funktioner för sitt mätändamål. Ett sådant exempel är att det finns TDR-instrument som kan mäta var en kabel blivit lite klämd, 100 km längre bort, med angiven noggrannhet på ett fåtal meter. En VNA har typiskt främst lägre fasdistorsion och högre parameter-isolation för S11 och S22 men är då också oftast mer känslig för överspänning på ingången, i synnerhet om ingångarna ska klara att mäta linjärt vid åtskilliga GHz, där små strö-kapacitanser lätt ger mätfel eller försämrad dynamisk kalibreringsmöjlighet. För att hålla ned sådana förluster så undviker man ofta konventionella överspänningsskydd.

Om nu kabeln du vill mäta på är kort, typ en hundradel av våglängden för de signaler kabeln ska hantera (inkl övertoner!), och det handlar om låga frekvenser, typ max någon MHz analog bandbredd, är tidsfördröjningen av signalen och frekvensberoende reflektioner och förluster troligen rätt frekvenslinjära för din applikation. Givetvis finns tillfällen då busssignaler helst ska vara mycket synkrona t.ex. men för måttligt krävande signalöverföring kan man mäta R/L/C för hela kabellängden vid önskad DC samt önskad max-frekvens som är mätbar med enklare instrument och sedan interpolera resultatet för andra frekvenser och kabellängder.

Om man vill göra enklare mätningar utan VNA eller TDR så finns diy beskrivningar på enkla tillsatser till oscilloskop för TDR-mätningar. Då oscilloskop redan mäter i tidsdomänen är det rätt enkelt att skicka in en kort puls in i en kabel och sedan i oscilloskopet mäta tid och amplitud för de återvändande reflektionerna, typ S11 men även S12 fungerar att mäta, vilket kan ge kabelimpedans, förluster mm, fast man brukar kalla parametrarna a11, a12 i tidsdomänet. S i S-parametrar står för scattering i frekvensdomänet.

[bengt-re]

På jobbet har vi kabeltrummor med olika längder av kabel, kontakterade, just för att testa sånt "på riktigt"

Bland annat en 100m RG58, men mestadels cat5/6.

Jag gör också så. Det är oftast pålitligast att testa med verkligheten. Speciellt viktigt är det med partvinnad "gammaldax" kabel utan angivna parametrar. Väljer man bra nätverkskabel så är den pålitligare med stabilare värden på impedans och överhörning mellan paren. Finessen med kablar som är kontruerade efter en norm vilken stipulerar intervall som parametrarna skall hålla sig innom.