Signaalverzwakking coaxkabel (dB/100 m) — demping is een ander probleem dan impedantiemismatch

De woordenboekterm over coaxkabel (RG-typering, impedantie) legt uit waarom de karakteristieke impedantie van een coaxkabel (doorgaans 75 Ω voor CAI/antennewerk, 50 Ω voor RF-test- en meettoepassingen) aan beide zijden van een verbinding moet overeenkomen, en waarom een mismatch reflecties en staande golven veroorzaakt. Deze gids behandelt een ander faalmechanisme dat aan het verre uiteinde van een traject een vergelijkbaar zwak of ruizig signaal oplevert, maar een volledig andere oorzaak en oplossing heeft: gewone demping — het geleidelijke verlies aan signaalvermogen terwijl het door een correct aangepaste, correct afgesloten kabel reist.

Demping is een lengte- en frequentiegebonden verlies, geen reflectie

Zelfs een coaxkabel met een perfect aangepaste 75 Ω- (of 50 Ω-) impedantie aan beide zijden, correct afgesloten zonder enige reflectie, verliest nog steeds signaalvermogen terwijl het door de kabel reist. Dit verlies komt voort uit de weerstand van de geleiders en de diëlektrische verliezen in de isolatie ertussen, en wordt door kabelfabrikanten doorgaans uitgedrukt als een dB-per-100-meter (of dB-per-100-voet)-waarde in het datablad van de kabel, in overeenstemming met de karakteriseringsmethoden uit de EN 50117-reeks voor coaxiale kabels gebruikt in informatietechnologie en breedbandtoepassingen. Twee eigenschappen van dit verlies zijn van belang voor een praktische installatie:

• Het neemt toe met de kabellengte. Een traject dat twee keer zo lang is, verliest ruwweg twee keer zoveel dB (demping in dB is bij benadering evenredig met de lengte), dus een datablad-waarde per 100 m moet worden herschaald naar de werkelijke traject-lengte voordat deze wordt vergeleken met het gevoeligheidsbudget van een ontvanger of camera.
• Het neemt toe met de signaalfrequentie. Dezelfde fysieke kabel dempt een hoogfrequenter signaal per meter sterker dan een laagfrequenter signaal, en daarom publiceren fabrikanten dempingswaarden op meerdere frequentiepunten (bijvoorbeeld een waarde bij een UHF-terrestrische omroepfrequentie en een andere, hogere waarde bij een satelliet-IF-frequentie) in plaats van één enkel getal voor de hele kabel.

Waarom dit een "signaalbudget" is, geen pass/fail-specificatie

Omdat demping oploopt met zowel lengte als frequentie, is een praktische installatie eigenlijk een budget-oefening: het signaalniveau dat de bron verlaat, minus het totale dB-verlies in het kabeltraject bij de hoogste relevante frequentie, minus verliezen in eventuele splitters, connectoren of aftakkingen onderweg, moet nog steeds voldoende signaalniveau overlaten aan het verre uiteinde voor de ontvangende apparatuur (een settopbox, een antenneversterker, een CCTV-DVR-ingang) om betrouwbaar te functioneren. Een kabel die perfect is aangepast en perfect is afgesloten kan nog steeds een onbruikbaar beeld of een ruizige RF-meting opleveren, simpelweg omdat het traject langer is dan de dempingswaarde van de kabel en het bronsignaalniveau toelaten — zonder dat er enige reflectie of mismatch bij betrokken is.

De twee problemen op locatie onderscheiden

Omdat zowel demping als impedantiemismatch een verslechterd signaal kunnen veroorzaken, maar elk om een andere oplossing vragen, helpt het om de symptomen te scheiden voordat met troubleshooten wordt begonnen:

• Een mismatch (kabel met verkeerde impedantie, een losse of beschadigde connector, een slecht afgesloten aftakking) leidt doorgaans tot reflecties die zich uiten als spookbeelden, patronen van staande golven in een return-loss- of TDR-meting, of een kenmerkende kam-achtige rimpeling in een frequentiesweep-meting — en is vaak al aanwezig bij een kort traject.
• Demping leidt doorgaans tot een uniform zwak of ruizig signaal dat verergert naarmate het traject langer wordt of er meer splitters in serie worden toegevoegd, zonder de reflectie-gerelateerde symptomen, en is aanwezig zelfs wanneer elke connector en impedantiewaarde correct is.

Een kabeltraject kan natuurlijk aan beide problemen tegelijk lijden (bijvoorbeeld een ondergedimensioneerd kabeltraject tot aan de dempingsgrens dat ook nog één slecht aangesloten connector heeft), en daarom controleert een methodische aanpak doorgaans de impedantie-/afsluitintegriteit en het lengtegebonden dempingsbudget als twee afzonderlijke posten, in plaats van aan te nemen dat een zwak signaal slechts één van beide oorzaken heeft.

Praktische relevantie

Wanneer een CAI-, CCTV- of antennesignaaltraject onderpresteert, moet eerst de werkelijke kabellengte en de dB/100 m-dempingswaarde uit het eigen datablad van de kabel bij de relevante frequentie worden vastgesteld, en het resulterende totale verlies (plus splitter- /aftakkingsverliezen) vergeleken worden met het bronsignaalniveau en de gevoeligheid van de ontvangende apparatuur. Alleen als de budgetberekening toereikend lijkt maar het symptoom aanhoudt, loont het de moeite om impedantiemismatch, een beschadigde connector of een defecte aftakking als afzonderlijke grondoorzaak te onderzoeken. Uitsluitend op kabellengte vertrouwen zonder de frequentiegebonden dempingswaarde te controleren, of uitsluitend op impedantie-/connectorinspectie vertrouwen zonder het lengtegebonden signaalbudget te controleren, behandelt elk slechts een van de twee onafhankelijke faalmechanismen.

Veelgemaakte fouten

1. Aannemen dat een zwak signaal een impedantie- of connectorprobleem moet zijn — een correct aangepaste, correct afgesloten kabel kan nog steeds falen simpelweg omdat het traject te lang is voor de dempingswaarde bij de gebruikte frequentie.
2. Een dB/100 m-waarde van de fabrikant rechtstreeks vergelijken met een langer of korter traject zonder herschaling — demping in dB is bij benadering evenredig met de lengte, dus de waarde moet worden herschaald naar de werkelijke traject-lengte voor gebruik.
3. Eén dempingswaarde gebruiken over alle relevante frequenties — demping neemt toe met de frequentie, dus een waarde opgegeven bij één frequentie (bijvoorbeeld terrestrische UHF) onderschat het verlies bij een hogere frequentie (bijvoorbeeld satelliet-IF) op dezelfde kabel.
4. Cumulatieve splitter- en aftakkingsverliezen negeren in het signaalbudget — zelfs een kabeltraject ruim binnen zijn dempingsgrens kan nog steeds falen als meerdere splitters in serie elk enkele dB's wegnemen voordat het signaal het verre uiteinde bereikt.

Gerelateerd

• Coaxkabel (RG-typering, impedantie) — woordenboek
• Contactweerstandsmeting — micro-ohmmeter voor verbindingen
• Geleiderklassen IEC 60228 (klasse 1-6)