Mit der TDR Messmethode kann man die Länge eines Kabels und seinen Wellenwiderstand ermitteln. Dazu findet man genügend Literatur Netz. Inzwischen gibt es auch spezialisierte Messgeräte, die aber eher selten im Heimlabor zu finden sind.

Hier möchte ich untersuchen was man mit den im Heimlabor typischerweise zu findenden Messgeräten erreichen kann, wo die Grenzen sind und wie man sie vielleicht umgehen kann.

Bild 1 zeigt das Blockschaltbild einer TDR Messung. 

Der Ausgang eines Rechteckgenerators speist das zu messende Kabel, direkt an der Einspeisestelle wird auch mit einem Scope gemessen.

Schauen wir zunächst auf das Scope. Ich habe ein Hameg HMO1524 mit 150 MHz Bandbreite.

Seine Rise und Fall Time ist im Datenblatt mit <= 2,4 nsec angegeben (10 - 90 %).

Eine Messung mit einem geliehenen LVDS Generator zeigte ca. 1,5 nsec Rise Time bei 10 bis 90%, etwa 1 nsec bei 20 bis 80%. Im weiteren wird die Steigzeit bei 20 – 80% gemessen.

Mein Funktionsgenerator, gemessen mit dem Scope, bei direkter Kabelverbinung mit einem 50 Ohm Kabel und 50 Ohm Abschluss im Scope zeigt eine Rise Time (20 – 80%) von etwa 4 nsec bei einem Rechtecksignal von 100 kHz und 1 Vpp Amplitude (into open). Bild 2 zeigt das Ergebniss.

Bei der TDR Messung muss man allerdings möglichst nahe an der BNC Buchse des Generators messen und mit möglichst geringer Beeinträchtigung des Signals.

Es liegt also nahe den ersten Versuch mit einem guten Tastkopf zu starten.

Am Ausgang des Funtionsgenerator befestigt man ein BNC T-Stück, an einem Ende wird später das zu messende Kabel angeschlossen, am anderen wird der Tastkopf kontaktiert. Seine Spitze wird vorsichtig an den Signal Kontakt gehalten, seine Masse Leitung an das Metall geklemmt wie im Bild 3 zu sehen.

Bild 4 zeigt das Messergebniss. Die Rise Time ist kaum verändert, nach dem Signalanstieg sieht man eine Welligkeit. Aus Erfahrung kann man vermuten dass es etwas mit der Masse Anbindung zu tun haben könnte. Für meinen Tastkopf gibt es einen Adapter um direkt in einer BNC Buchse zu messen, siehe Bild 5. Damit verschwindet die Welligkeit, Bild 6 zeigt die Kurvenform.

Für die erste Messung wurde nun ein 2 m langes 50 Ohm Kabel ohne Abschluss angeschlossen, seine Laufzeit wird im Bereich von 5 nsec pro Meter sein. Im Bild 7 sieht man das Ergebnis. Das „Plateau“ in der Mitte hat den doppelten Wert der Laufzeit des Kabels. Allerdings ist es bedingt durch die im Verhältnis zur Laufzeit schlappen Steigzeit nicht einfach die Laufzeit zu messen. Hier kann die automatische Steigzeit (20 – 80%) Messfunktion des Scopes helfen. Im ersten Schritt misst man die Steigzeit ohne angeschlossenes Kabel und zieht sie von der Steigzeit mit Kabel ab und erhält so die doppelte Laufzeit des Kabels.

 Man kann auch messen welchen Wellenwiderstand das Kabel hat. Die Amplitude des Generators wird so eingestellt, dass das Scope einen Pegel von 1 Vpp nach Abklingen der Reflektionen anzeigt.

 Danach misst man die Spannung der Stufe. Ist sie 500 mV groß, so kann man annehmen dass das Kabel einen Wellenwiderstand von 50 Ohm hat. (Unter der berechtigen Annahme dass die Ausgangsimpedanz des Generators 50 Ohm beträgt)

Zum Vergleich wird nun ein 75 Ohm Videokabel der Länge 3,1 m angeschlossen.

Man erkennt die mehrfachen Reflektionen. Die Stufe im Bild 8 hat einen Pegel von 600 mV und entspricht damit dem Spannungsteiler von 50 und 75 Ohm.

Die Längenmessung eines Kabels wird in meinem Beispiel durch die recht langsamen Flanken meines Funktionsgenerators beschränkt. Es ist daher naheliegend sich nach einer Signalquelle mit kürzerer Steigzeit umzusehen. Danach muss man aber untersuchen ob die Messmethode mit dem Tastkopf noch gut genug ist?