DIN EN 61580-4-1999 Methods of measurement for waveguides - Part 4 Attenuation of waveguide and waveguide assemblies (IEC 61580-4 1997) German version EN 61580-4 1998《波导的测量方法 第4部分 .pdf

1、 DEUTSCHE NORMEN 61580-4DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinICS 33.120.10Methods of measurement for wav

2、eguides Part 4: Attenuation of waveguide and waveguide assemblies(IEC 61580-4 : 1997);German version EN 61580-4 : 1998Mthodes de mesure appliques aux guides dondes Partie 4: Attnuation des guides dondes et des ensembles de guides dondes(CEI 61580-4 : 1997);Version allemande EN 61580-4 : 1998Die Euro

3、pische Norm EN 61580-4 : 1998 hat den Status einerDeutschen Norm.Nationales VorwortFr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium UK 412.3 Koaxialkabel undLeitungen der Deutschen Elektrotechnischen Kommission im DIN und VDE (DKE)zustndig.Norm-Inhalt war verffentlicht als E DIN IEC 46B/225/

4、FDIS : 1997-10.EntwurfJuli 1999Fortsetzung 7 Seiten ENDeutsche Elektrotechnische Kommission im DIN und VDE (DKE)Meverfahren fr HohlleiterTeil 4: Dmpfung von Hohlleitern und Hohlleiterbauteilen(IEC 61580-4 : 1997)Deutsche Fassung EN 61580-4 : 1998Ref. Nr. DIN EN 61580-4 : 1999-07Preisgr. 07 Vertr.-Nr

5、. 2507Diese Norm enthlt die deutsche bersetzung der Internationalen NormIEC 61580-4B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03EUROPISCHES KOMITEE FR ELEKTROTECHNISCHE NORMUNGEuropean Committee for Electrotec

6、hnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 BrsselprErsatz fr1998 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.ENTWURFDeskriptoren: Hoh

7、lleiter, Meverfahren, DmpfungMeverfahren fr HohlleiterTeil 4: Dmpfung von Hohlleitern und Hohlleiterbauteilen(IEC 61580-4 : 1997)EN 61580-4Methods of measurement for waveguides Part 4: Attenuation of waveguide and waveguide assem-blies(IEC 61580-4 : 1997)Mthodes de mesure appliques aux guides dondes

8、 Partie 4: Attnuation des guides dondes et des ensem-bles de guides dondes(CEI 61580-4 : 1997)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 1. April 1998 angenommen.Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen,in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen diese

9、r Europischen Norm ohne jedenderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist.Auf dem letzten Stand bendliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischenAngaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm besteht in dre

10、i ofziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch).Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigenerVerantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariatmitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die ofziellen Fassungen.CEN

11、ELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien,Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien,Luxemburg, Niederlande, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien,der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Knigreich.Ref

12、. Nr. EN 61580-4 : 1998 DApril 1998ICS 33.120.10Deutsche FassungB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Seite 2EN 61580-4 : 1998VorwortDer Text des Schriftstcks 46B/225/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 61580-4, ausgearbeitet von dem SC 46BWaveguides and their accessorie

13、s des IEC TC 46 Cables, wires, waveguides, R.F. connectors, and accessories forcommunication and signalling, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am1998-04-01 als EN 61580-4 angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf national

14、er Ebene durch Verffentlichung einer (dop): 1999-01-01identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden mu sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, (dow): 1999-01-01zurckgenommen werden mssenAnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 61580-4 :

15、 1997 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als EuropischeNorm angenommen.InhaltSeite1 Anwendungsbereich und Zweck32 Allgemeines33 Prfausrstung33.1 Verfahren 1 33.2 Verfahren 2 43.3 Verfahren 3 43.4 Prfanordnung fr Verfahren 4 .54 Durchfhrung.54.1 Verfahren 1 54.2 Verfahren 2 54.3 Verfahren 3

16、54.4 Verfahren 4 55 Genauigkeit65.1 Prfgenauigkeit bei Anwendung von Netzwerkanalysatoren 66 Anforderungen7B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Seite 3EN 61580-4 : 19981 Anwendungsbereich und ZweckDer vorliegende Teil von IEC 61580 beschreibt das Dmp-fungsverhalten von

17、 Hohlleitern und Hohlleiterbauteilen.Das Ziel der nachfolgend beschriebenen Prfverfahrenbesteht darin, diese Dmpfung zu bestimmen.2 AllgemeinesFr die Bestimmung der Dmpfung kann das Wobbel-frequenzverfahren angewendet werden.Die Bedingungen fr Dmpfungsmessungen an Hohl-leitern sind gekennzeichnet du

18、rch den Zugang zu nureinem Ende oder einen sehr kleinen zu messenden Ver-lust oder durch beides gemeinsam.Um jeden Fall zu behandeln, werden nachfolgend vierVerfahren beschrieben.Verfahren 1:Einfgeverfahren mit gewobbelter Fre-quenz. Dieses Verfahren wird fr allgemeine Zweckeangewendet.Verfahren 2:R

19、eexionsverfahren mit gewobbelter Fre-quenz. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn nur einEnde zugnglich ist und es aus verfahrenstechnischenGrnden Einschrnkungen fr Werte des Einfgever-lustes gibt, die gemessen werden knnen.Verfahren 3:Refexionsverfahren mit Festfrequenzen.Dieses Verfahren wird ang

20、ewendet, wenn eine kleineDmpfung zu messen ist und nur ein Ende zugnglich ist.Verfahren 4:Bei diesem Verfahren wird ein automa-tischer Netzwerkanalysator eingesetzt. Die Anwendungeines automatischen Netzwerkanalysators erfordert, dabei Messungen an langen Hohlleitern die ausgewhlteFrequenzanzahl und

21、 die ausgewhlte Wobbelfrequenzbesonders beachtet werden mssen. Es mu sorgfltigdarauf geachtet werden, da steile Spitzen oder Ein-brche des Amplitudengangs nicht geglttet werden unddadurch fehlerhafte Ergebnisse entstehen.3 PrfausrstungAuf den Bildern 1, 2 und 3 werden geeignete Prfan-ordnungen darge

22、stellt. Weitere gleichwertige Prfanord-nungen knnen nach Vereinbarung zwischen Kufer undLieferanten verwendet werden.a)HF-Wobbelgenerator:Die Wobbelfrequenz sollteklein genug sein, damit Blattschreiber oder Plotter dieSpitzenwerte kurvengetreu abbilden knnen.b)Isolator:Ein Isolator oder ein Dmpfungs

23、glied wirdverwendet, um zu verhindern, da reektierte Wellenden Ausgangspegel des Generators beeinussen.c)Tiefpa:Ein Tiefpa oder ein Bandpa wird einge-setzt, um unerwnschte Oberwellen zu entfernen.Wenn die Rckudmpfung des Tiefpasses nicht gutgenug ist, sollte er vor dem Isolator angeschlossenwerden,

24、um damit einer nachteiligen Beeinussungder HF-Quelle vorzubeugen. Alternativ dazu knnte,wenn eine ausreichende HF-Leistung zur Verfgungsteht, die Filteranpassung durch Verwendung einesgeeigneten und gut angepaten Dmpfungsgliedsverbessert werden.d)Koppler:Das Fehlersignal am Koppler-Detektor-Aus-gang

25、 bzw. den Koppler-Detektor-Ausgngen mu ver-nachlssigbar klein im Vergleich zu dem Signalpegelsein, der gemessen wird. Das Fehlersignal kann ver-ringert werden, wenn eine gute Anpassung der Kopp-lerausgnge (einschlielich der Adapter) sichergestelltwird und wenn der Koppler eine hohe Entkopplung(blich

26、erweise besser als 45 dB) aufweist. Die Kopp-lungswerte liegen blicherweise zwischen 10 dB und20 dB mit einem achen Frequenzgang im gefordertenFrequenzband.e)Kalibrierte Dmpfungsglieder:Dmpfungsgliedermssen fr das bei der Prfung angewendeteFrequenzband kalibriert sein.3.1 Verfahren 1Bild 1: Prfanord

27、nung 1B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Seite 4EN 61580-4 : 19983.2 Verfahren 23.3 Verfahren 3Bild 2: Prfanordnung 2Bild 3: Prfanordnung 3B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Seite 5EN 61580-4 : 19983.3.1 PrinzipDas Prinzip dieses Verf

28、ahrens ist die Messung des Q-Fak-tors (Gtefaktor) eines Hohlraumes mit einem Eingang.Unter der Annahme, da der zu prfende Hohlleiter einbertragungsweg mit der Lnge list, so ist die quiva-lente Admittanz Yedes Hohlleiters (es ist eine Blende miteinem Kopplungsverhltnis von etwa 10 dB auszuwhlen)in de

29、rselben Ebene gleich der Induktivitt (Blende).(1)Dabei ist gedie Ausbreitungskonstante: (g= a+ jb).Wenn Ysder Blindleitwert der Induktivitt ist, ist die sichergebende Admittanz:oder (2)Wenn die Frequenzversetzungen Yein der Polarkoordina-tendarstellung einen Kreis beschreiben, dann ergebensich an de

30、r Resonanzstelle f0:und (3)Nach Vereinfachung und mit A= tanh alfolgt:(4)Damit kann der berspannungsfaktor Q0beschriebenwerden mit:(5)Dabei ist dBdie nderung des Blindleitwerts fr die nde-rung der Frequenz df(B= lm (Ytot).Nach der Differentiation und Vereinfachung mit A21 undin Neper/Lngeneinheit (6

31、)Dabei ist lgdie Wellenlnge im Hohlleiter und l0die Wel-lenlnge im freien Raum.Damit kann die Dmpfung bei der Frequenz f0berechnetwerden mit:(7)3.4 Prfanordnung fr Verfahren 4Entsprechend der Anwendung kann ein Aufbau hnlichwie auf den Bildern 1 und 2 eingesetzt werden, bei demKoppler, Generator, Is

32、olator, Filter und Dmpfungsglieddurch einen Netzwerkanalysator ersetzt werden. DieGenauigkeiten von Systemimpedanz, Entkopplung undAnpassung der Quelle eines automatischen Netzwerk-analysators hngen hauptschlich von externen Referenz-normalen ab, die bei der Kalibrierung an den Analysatorangeschloss

33、en werden.Wenn zwischen dem automatischen Netzwerkanalysatorund dem zu prfenden Hohlleiter Kabel verwendetwerden, dann werden durch das Biegen der Kabel Phasen-nderungen verursacht, die sich auf die Kalibrierungnachteilig auswirken knnen.4 Durchfhrung4.1 Verfahren 1Bei der Kalibrierung werden die Ei

34、ngnge der Gerte mit-einander verbunden. Wenn es bei der Messung an Hohl-leitern erforderlich ist, mssen zwischen den beiden Ein-gngen genormte Adapter angeschlossen werden.Um Kalibrierpegel entsprechend den kleinen Reexions-koefzienten (d. h. groe Werte der Rckudmpfung)zu erhalten, sollte eine Aufze

35、ichnung der Kurven der Kali-brierpegel im Verhltnis zur Frequenz des festgelegtenFrequenzbereichs angefertigt werden. Die unterschied-lichen Pegel mssen erreicht werden entweder durch einvernderliches Dmpfungsglied oder durch eine Signal-verarbeitungseinheit, wenn sie ein Stufendmpfungsgliedenthlt.4

36、.2 Verfahren 2Bei der Kalibrierung mu der Prfeingang des Reekto-meters kurzgeschlossen werden. Die reektierten Signaleentsprechen einer Reektion von 100 % bzw. einer Dmp-fung von 0 dB.Um Kalibrierpegel entsprechend den kleinen Reexions-koefzienten (d. h. groe Werte der Rckudmpfung)zu erhalten, sollt

37、e eine Aufzeichnung der Kurven der Kali-brierpegel im Verhltnis zur Frequenz des festgelegtenFrequenzbereichs angefertigt werden. Die unterschiedli-chen Pegel mssen erreicht werden entweder durch einvernderliches Dmpfungsglied oder durch eine Signal-verarbeitungseinheit, wenn sie ein Stufendmpfungsg

38、liedenthlt.4.3 Verfahren 3Bei der Kalibrierung mu der Prfeingang des Reekto-meters kurzgeschlossen werden. Die Signalverarbeitungs-einheit mu so eingestellt werden, um den Kurzschlu alsBezugsebene bei der Polarkoordinatendarstellung zu be-rcksichtigen.Nach dem Einfgen der Induktivitt (Blende) und de

39、m An-schlu des Hohlleiters mu Q0durch Messung von f0, Y0,dBund dfbestimmt werden.4.4 Verfahren 4Die typische Kalibrierreihenfolge besteht aus der Anwen-dung folgender Belastungsflle: Leerlauf, Kurzschlu,Nennlast und vernderliche Last. Als Hohlleiter wird einluftgefllter Przisionshohlleiter eingesetz

40、t, der kurzge-schlossen ist und anstelle eines offenen Hohlleiters ver-wendet wird.Bei idealen Normalen wrden nur Fehler durch den Netz-werkanalysator hervorgerufen werden. Jedoch gibt eseine Vielzahl von Fehlern, die Schwierigkeiten verur-sachen knnen. Viele von ihnen haben ihre Ursachen inmechanis

41、chen Kenngren und den damit verbundenenengen Toleranzen: zulssige Maabweichungen; Phasenstabilitt der Kabel; Wiederholprzision der Steckverbindungen; Abstnde an der Steckverbinder-Berhrungsche.Yecoth g l()=YtotjYscoth g l()+=YtotjYs1j tanbl tan al()tanh al j tan bl+-+=Re Ytot()tan2bl 1+()tanh altanh

42、2al tan2bl+-=Ystan bl()tanh2al 1()tanh2al tan2bl+-=Ys21ReYtot()A()Re Ytot()AA-=Q0f02Y0-d Bd f-=d Yfd f-d lm Ye()d f-ApQ0-llg-lgl0-2=a12l- ln1 A1 A+-=B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC9B7EF8DD9NormCD - Stand 2007-03Seite 6EN 61580-4 : 1998Wegen der Schwierigkeit bei der Erlangung idealer Nor-male

43、und gut angepater Hohlleiter-Koaxial-bergngewird das TRL-Kalibrierverfahren fr Messungen an Hohl-leitern empfohlen.Das TRL-Kalibrierverfahren erfordert drei Normale. Diesesind die Durchgangsverbindung (Through connection),eine mit jedem Eingang verbundene hohe Reexion(Reection) und eine Leitung (Lin

44、e), die zwischen denPrfeingngen angeschlossen ist. Auerdem sind beidiesem Kalibrierverfahren weniger Angaben ber dieNormale erforderlich als bei den blichen Kalibrierver-fahren.Die Bezugsebene liegt an der angepaten Schnittstellezwischen den Hohlleiter-Koaxial-bergngen.5 GenauigkeitDas Reektometer s

45、ollte mglichst die gleichen genorm-ten Hohlleitermae wie der zu prfende Hohlleiter (WUT)besitzen.Wenn diese Bedingungen nicht eingehalten werdenknnen, mssen Adapter mit kleinen Eigenreexionen anbeiden Enden des Prings (WUT) angebracht werden,um einen direkten Anschlu an das Reektometer zuermglichen.

46、Fr die Erhhung der Genauigeit der Messungen und frdie Bestimmung der Fehlergrenzen drfen rechnerge-sttzte Berechnungsverfahren eingesetzt werden.5.1 Prfgenauigkeit bei Anwendung vonNetzwerkanalysatorenVor jeder Messung mit einem Netzwerkanalysator mssenin einem Fludiagramm die mit der Messung der S-

47、Para-meter einer Zweitor-Messung verbundenen Fehler be-trachtet werden.Fehler, die die S11-Messung beeinussen, sind: Entkopplung; Anpassung der Signalquelle; Reexionsgleichlauf.Fehler, die die S21-Messung beeinussen, sind: Signalquellen- und Lastanpassung; bertragungsgleichlauf; Trennung.Das nachfolgende Fludiagramm ist eine graphische Dar-stellung der Analyse bei der Bestimmung der gesamtenMeunsicherheit bei der Messung mit einer Prfeinrich-tung.Es sollte beachtet werden, da sich die Genauigkeit derGerte auf zwei Ebenen auswirkt. Weil die Kalibriernor-male vom Sys