abl-18
Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Amtsblätter bis 2018“
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7.1.1 Messung von Nutzsignalen im Kabel
- analog modulierte Nutzsignale
Für die Messung analoger Signale im Frequenzbereich von 30 MHz bis
1000 MHz ist ein Peak-Detektor mit einer Messbandbreite von 120 kHz
einzusetzen.
Im Frequenzbereich von 1000 MHz bis 3000 MHz ist ein Peak-Detektor mit
einer Messbandbreite von 1 MHz zu verwenden.
- digital modulierte Nutzsignale
Bei der Messung digitaler Signale ist der RMS-Wert ausschlaggebend.
Dieser ist über die belegte Bandbreite des zu betrachtenden
Übertragungskanals zu bestimmen.
Abbildung 2: Pegelmessung an einer Teilnehmeranschlussdose
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7.1.2 Messung von Störsignalen (Fremdsignale) im Kabel
Der Störpegel des eingestrahlten Fremdsignals wird (unter Berücksichtigung der
verwendeten Modulationsart und Signalbandbreite) mit einem geeigneten
Messempfänger im betroffenen Übertragungskanal gemessen.
- analog modulierte Störsignale
Analoge modulierte Signale sind grundsätzlich mit einem Peak-Detektor
(Spitzenwertdetektor) zu messen.
Die Messbandbreite ist mit Rücksicht auf die Bandbreite des störenden
Signals auszuwählen.
- digital modulierte Störsignale
Bei der Messung digitaler Signale ist der RMS-Wert über die belegte
Bandbreite des zu betrachtenden Übertragungskanals zu bestimmen.
Die Störwirkung des Signals ergibt sich aus der Addition des RMS-
Messwertes (belegte Bandbreite) zuzüglich des jeweiligen
modulationsabhängigen Crest-Faktors.
Wirksamer Störpegel = RMSbelBB + Crest-Faktor (11)
Anmerkung:
Es ist darauf zu achten, dass auch bei Signalen mit kleinen Pegeln ein ausreichend großer Abstand
zum allgemeinen Rauschen (S+N)/N > 20 dB einzuhalten ist (siehe EN 60728-1). Ist der Signal-
Rauschabstand bei der Messung des Störers im Kabelnetz kleiner 20 dB, ist zu vermuten, dass die
Störungen u. a. infolge eines zu geringen Nutzsignalpegels herrühren. Der Nutzsignalpegel ist
dahingehend zu prüfen.
Wird bei kleinen Störsignalen kein ausreichend großer Störabstand (S+N)/N > 20 dB erreicht (siehe
EN 60728-1, 5.8), ist zu vermuten, dass die Störsignale durch das Rauschen verdeckt werden.
7.2 Vergleich des messtechnisch ermittelten Störabstandes mit dem
Grenzwert; Auswertung zur Einhaltung des Störabstandes
Der ermittelte Träger-Störsignalabstand ist mit den Störabstandsgrenzwerten nach
EN 50083-8 zu vergleichen.
Ist der Störabstand größer oder gleich dem Grenzwert, so werden an diesem
Messpunkt des Netzes die Anforderungen bezogen auf den Störabstand
eingehalten5. Halten die Teilnehmerendgeräte (Rundfunkempfänger) die an sie
gestellten normativen Anforderungen ein, ist davon auszugehen, dass keine
Störungen auftreten.
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Die Beurteilung des Träger-Störsignalabstandes erfolgt an dieser Stelle ohne Berücksichtigung der
äußeren Störfeldstärke.
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Ist der Störabstand kleiner als der geforderte Wert, sind weitere Untersuchungen
notwendig um die möglichen Stellen / Ursachen innerhalb des Netzes (NE 4 und
NE 5) zu lokalisieren an denen sich das Fremdsignal als Störgröße einkoppelt.
Sämtliche Wohnungsnetze (Empfängeranschlusskabel, Empfänger, andere
Teilnehmergeräte) sind vom zu prüfenden Netz zu trennen und die Messungen zu
wiederholen. Nach den Messungen ist der ursprüngliche Betriebszustand des
TV-Kabelnetzes schrittweise wieder herzustellen.
Führen alle vorherigen Maßnahmen zu keiner Verbesserung des Störabstands so ist
anzunehmen, dass das störende Fremdsignal (Funkdienst) in den betrachteten
Kabelnetzabschnitt einstrahlt. In diesem Fall ist die von außen einwirkende
Störfeldstärke außerhalb des Gebäudes in der Umgebung der vermuteten Leckstelle
zu bestimmen6. Unterschiede zwischen der gemessenen Feldstärke und der
Bezugsfeldstärke (Grenzwert der Bezugsfeldstärke für das externe Fremdsignal,
siehe 50083-8) sind rechnerisch zu berücksichtigen.
7.3 Messung der Störfeldstärke des äußeren Fremdsignals
Die maximale, vom Sender erzeugte Feldstärke ist orts- und polarisationsabhängig
messtechnisch zu ermitteln. Der Messpunkt ist so zu wählen, dass vom Gebäude
aus in Richtung zur Störquelle (Sender) gemessen wird. Für die Messung ist eine
Antenne mit Richtcharakteristik zu verwenden, um Reflexionen auszublenden.
Die Feldstärke des Fremdsignals (Sendesignal) wird unter Berücksichtigung der
verwendeten Modulationsart und Signalbandbreite mit einem geeigneten
Messempfänger gemessen. Handelt es sich hierbei um digitale Signale, sind die über
die belegte Bandbreite des Signals gemessenen Leistungspegel (RMS) um den
Crest-Faktor zu erhöhen.
7.4 Auswertung auf Einhaltung der äußeren Störfestigkeit
Zur Einhaltung der äußeren Störfestigkeit müssen wie zuvor beschrieben 3 Größen
berücksichtigt werden.
1. Der Störabstand am zu betrachtenden Messpunkt an welchem die Störung
auftritt (z.B. Ausgang Antennendose, Ende des Anschlusskabels)
Dieser Störabstand ergibt sich aus der Differenz des Nutzpegels des zu
betrachtenden Empfangskanals und dem in diesen Kanal eingestrahlten
Störpegel eines Funksignals (siehe 7.1.1 und 7.1.2).
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Erst unter Einbeziehung der Bezugsfeldstärke sind eindeutige Rückschlüsse auf Einhaltung der
Einstrahlstörfestigkeit durch den ermittelten Träger-Störsignalabstand eindeutig.
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nNutz – nStör ≥ Störabstand (12)
nNutz: Nutzsignalpegel in dB(µV) siehe EN 60728-1
nStör: Störsignalpegel in dB(µV)… (siehe 7.2.2)
Ist der tatsächliche Störabstand größer als der Grenzwert des Störabstandes, kann
davon ausgegangen werden, dass das Kabelnetz die Anforderungen unter den
konkreten Bedingungen einhält und die Störung anderen Ursprungs ist (z.B.
Empfänger).
Ist der tatsächliche Störabstand kleiner als der Grenzwert des Störabstandes, muss
als nächstes die äußere Störfeldstärke an der Gebäudeaußenwand gemessen
werden. Nach Gleichung (13) wird der Störabstand entsprechend der tatsächlichen
Störfeldstärke korrigiert.
2. Die Feldstärke des in das Kabelnetz einstrahlenden Funksignals gemessen
an der Gebäudeaußenkante (siehe 7.3).
3. Der in der Norm (EN 50083-8) festgelegte Bezugspegel von derzeit 106 dB
(µV/m).
Die Einhaltung der äußeren Störfestigkeit ist unter Berücksichtigung der vor dem
betroffenen Gebäude vorhandenen Störfeldstärke, bezogen auf den Grenzwert der
Bezugsfeldstärke und dem erforderlichen Störabstand nach Gleichung (13) zu
prüfen:
FStör – FBez + nNutz – nStör ≥ Störabstand (13)
FStör: äußere Störfeldstärke in dB(µV/m)
FBez: Bezugsfeldstärke in dB(µV/m), äußere max. Störfeldstärke nach EN 50083-8
nNutz: Nutzsignalpegel in dB(µV) siehe EN 60728-1
nStör: Störsignalpegel in dB(µV)… (siehe 7.2.2)
7.4.1 Kabelnetz hält Grenzwerte nicht ein:
Störabstand < Grenzwert (EN 50083-8)
Ist der nach Gleichung (12) bzw. (13) ermittelte Störabstand kleiner als der normativ
geforderte Grenzwert, dann erfüllt das Kabelnetz nicht die Anforderungen.
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7.4.2 Kabelnetz hält Grenzwert ein:
Störabstand > Grenzwert (EN 50083-8)
Sofern eine höhere äußere Feldstärke als die Bezugsfeldstärke auftritt (z.B. örtliche
zum TV-Kabelnetz nahegelegene Sender mit hoher Sendeleistung) und der
normative messtechnisch unter Anwendung der Gleichung (12) bzw. (13) ermittelte
Störabstand nicht eingehalten wird, ist mit Störungen innerhalb des TV-Kabelnetzes
in dem jeweiligen Empfangskanal zu rechnen. Bezogen auf diesen Fall hält jedoch
das TV-Kabelnetz den Grenzwert der äußeren Störfestigkeit ein, obwohl der
benötigte Störabstand innerhalb des betroffenen gestörten Empfangskanals
überschritten wird. Weitere Maßnahmen regelt das "Gesetz über die
elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln" (EMVG).
7.5 Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zur Prüfung der
Grenzwerte für die äußere Störfestigkeit/Feldstärke eines TV-
Kabelnetzes
Diese Störfestigkeitsmessungen sind nur dann durchzuführen, wenn bei der
vorhergehenden Prüfung der
- Grenzwert der Störfeldstärke eingehalten wird (siehe Abschnitt „5.5
Bestimmung der effektiven Störstrahlungsleistung“);
- Grenzwert des Störabstandes eingehalten wird (siehe Abschnitt „7.2 Vergleich
des messtechnisch ermittelten Störabstandes mit dem Grenzwert;
Auswertung zur Einhaltung des Störabstandes“).
Für die folgende Prüfung der äußeren Störfestigkeit sind Signale mit
unterschiedlicher Frequenz aus dem oberen und unteren Sonderkanalbereich und
den ISM-Frequenzen zu wählen, ausgenommen sind die Frequenzen der
sicherheitsrelevanten Funkdienste nach der SchuTSEV.
Anmerkung:
Die zur Überprüfung benötigten terrestrischen Frequenzen (einschließlich ISM-Frequenzen) sind im
Vorfeld bei den zuständigen Außenstellen (Frequenzzuteilung) der Bundesnetzagentur zu beantragen.
Die Aussendungen sind auf ein zeitliches Minimum zu beschränken.
Folgende Geräte werden für die Erzeugung eines Feldes benötigt:
- Messsender und Leistungsverstärker
- Leistungsmesser
- Dämpfungsglieder / Abschlusswiderstände
- Antennen für die verschiedenen Frequenzbereiche
- Selektiver Messempfänger
- Geeignete Antennenträger
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Für eine differenzierte Betrachtung der Netzebenen 4 und 5 ist es erforderlich diese
voneinander abzutrennen, sowie die NE4 mit einem Abschlusswiderstand zu
versehen (siehe auch 7.1)
Vor dem Gebäude wird nun das entsprechende Feld horizontal und vertikal
polarisiert erzeugt. Um eine gleichmäßige Bestrahlung zu erreichen, sind der
Aufstellungsort und die Höhe der Sendeantenne so zu wählen, dass das Gebäude in
der Halbwertsbreite liegt. Für jede verwendete Frequenz ist eine erneute
Abstimmung der Sendeantenne (Dipol) notwendig. Die erzeugte Feldstärke ist
unmittelbar vor dem Gebäude (bei höheren Gebäuden ggf. auf dem Dach) zu
kontrollieren.
Nun sind die Nutzpegel an den Anschlussdosen der Anlage zu messen.
Anschließend ist die Anlage vom Übergabepunkt beziehungsweise vom ersten
Verstärker zu trennen und mit einem gut geschirmten 75 Ohm-Abschluss-Widerstand
abzuschließen. Danach ist die vor dem Gebäude errichtete Sendeanlage in Betrieb
zu nehmen und die entsprechende Referenzfeldstärke an der Hauswand
herzustellen. Die eingestrahlten Störpegel sind an den Schnittstellen nun bei den
entsprechenden Frequenzen zu messen.
Nun folgt die Überprüfung und Auswertung mit Hilfe der gemessenen Werte nach
Gleichung 12.
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Abbildung 3: Felderzeugung und Kontrolle der Feldstärke
In Abhängigkeit der Ergebnisse ist festzustellen ob die Anlage die
Schutzanforderungen nach Gleichung (12) bzw. (13) einhält.
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8 Aufbereitung der Messergebnisse und Vergleich mit dem
Grenzwert
Die Messungen erfassen die wesentlichen Parameter und Randbedingungen um
auftretende elektromagnetische Unverträglichkeiten zwischen TV-Kabelnetzen und
anderen elektrischen oder elektronischen Betriebsmitteln, Geräten, Systemen oder
Anlagen/Netzen im Hinblick auf einen bestimmungsgemäßen Betrieb zu beurteilen.
Die Grenzwerte für die Störstrahlung und die Störfestigkeit sind in der EN 50083-8
enthalten.
Um dem tatsächlich vorhandenen Störpotential digitaler Störsignale Rechnung zu
tragen, sind diese immer unter Berücksichtigung ihrer Bandbreite und dem
modulationsabhängigen Crest-Faktor zu betrachten.
8.1 Korrektur der Messergebnisse bei Messung mit dem Spitzenwert-
Detektor
Beträgt der Abstand (S+N)/N mehr als 20 dB, so ist keine weitere Korrektur der
erzielten Messergebnisse erforderlich. Wenn der Abstand (S+N)/N weniger als 20 dB
beträgt und N von Aussendungen aus der Umgebung dominiert wird, kann das
Messergebnis durch die in Kapitel 8.3 beschriebenen Verfahren korrigiert werden.
8.2 Messunsicherheit
Jede Art von Messung, ob mechanisch, optisch oder elektrisch ist prinzipiell mit
Unsicherheiten belegt. Es ist daher notwendig, die Einflüsse zu ermitteln und die
Wirkung auf das Messergebnis zu bewerten. Dazu stellt man die auf das
Messergebnis einwirkenden Einflüsse in einer Prozessgleichung auf. Bei der
Aufstellung der Prozessgleichung werden die auf das Messergebnis einwirkenden
Einflussgrößen aufgezählt.
E = Vr + ac + Fa + δVsw + δVpa + δVpr + δVnf + δM + δFa, f + δFa, h + δFadir +
δFcp + δFph + δAN + δd (13)
Die Prozessgleichung zeigt, dass sich die Messung der Feldstärke E aus folgenden
Unsicherheitsbeiträgen zusammensetzt:
Vr : Messempfängeranzeige,
ac : Dämpfung zwischen Antenne und Empfänger,
Fa : Antennenfaktor,
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δVsw : Messempfängerkorrekturen für Sinusspannung,
δVpa : Messempfängerkorrekturen für Pulsamplitudengenauigkeit,
δVpr : Messempfängerkorrekturen für Pulsbewertung,
δVnf : Messempfängerkorrekturen für Rauschen,
δM : Fehlanpassung Antenne Empfänger,
δFa, f : Antennenfaktor-Frequenzinterpolation,
δFa, h : Variation des Antennenfaktors mit der Höhe,
δFadir : Richtwirkung-Unterschied,
δFcp : Kreuzpolarisation,
δFph : Lage des Phasenzentrums,
δAN : Unzulänglichkeiten des Messplatzes,
δd : Messentfernung
Die Einflussgrößen werden anschließend tabellarisch mit ihren Werten für die
Unsicherheit und der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion aufgeführt. Die Werte
der Einflussgrößen für die Unsicherheit sind aus Kalibrierberichten zu entnehmen,
empirisch ermittelt oder zu schätzen. Die tabellarische Aufführung erleichtert die
Weiterberechnung der einzelnen Beträge zur kombinierten Unsicherheit und zur
erweiterten kombinierten Messunsicherheit.
In der Tabelle werden nacheinander die Einflussgrößen Xi der Unsicherheit in dB
und ihre Verteilungsfunktionen k aufgeführt. Die Verteilungsfunktion gibt an, wie nah
der gemessene Wert an dem wahren Wert erwartet wird. Wird der Wert der
Unsicherheit mit der Verteilungsfunktion multipliziert ergibt sich der Wert der
gewichteten Unsicherheit des Beitrages. Die Werte ci sind die Sensitivitätsfaktoren.
Sie ergeben sich aus der partiellen Ableitung der Prozessgleichung. In der letzten
Spalte werden die quadrierten Produkte aus gewichteter Unsicherheit und
Sensitivitätsfaktor dargestellt.
Durch diese Darstellung kann mit einer Tabellenkalkulation einfach die Summe der
quadratischen Produkte bilden.
Die kombinierte Unsicherheit ergibt sich dann aus der Gleichung:
𝑢𝑢𝑐𝑐 (𝑦𝑦) = √∑𝑖𝑖 𝑐𝑐𝑖𝑖2 𝑢𝑢2 (𝑥𝑥𝑖𝑖 ) (14)
Für ein Vertrauensniveau von 0,954 (95,4% Überdeckungswahrscheinlichkeit) wird
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die kombinierte Unsicherheit mit dem Überdeckungsfaktor k=2 multipliziert und man
erhält so die erweiterte kombinierte Unsicherheit.
Die einzelnen Beiträge der Messunsicherheit sind aus der DIN EN 55016-4-2 (VDE
0876-16-4-2):2012-04, EN 55016-4-2:2011 entnommen. Sie sind hier lediglich als
Beispiel zu verstehen und für jede Messung unter neuen Bedingungen neu zu
betrachten.
In der DIN EN 55016-4-2 sind im Anhang Tabellen für Messungen im
Frequenzbereich 30 MHz bis 200 MHz mit horizontal und vertikal Polarisierter
bikonischen Antennen und Messungen in Frequenzbereich 200 MHz bis 1 GHz unter
Verwendung logarithmisch-periodischen Dipolantennen aufgeführt.
Exemplarisch wird hier die Tabelle der Messunsicherheiten von horizontal
gestrahlten Störaussendungen von 200 MHz bis 1 GHz unter Verwendung einer
logarithmisch-periodischen Dipolantenne (LPDA) in eine Messentfernung von 3 m
dargestellt.
Tabelle 2: Messunsicherheiten
Unsicherheit von Xi
Eingangsgröße Xi dB k u(xi) ci (ci u(xi))2
Messempfängeranzeige Vr 0,1 1 0,100 1 0,010
Dämpfung Antenne-Empfänger ac 0,2 Normal 0,100 1 0,010
Antennenfaktor der LPDA FA 2 Normal 1,000 1 1,000
Messempfängerkorrekturen
Sinusspannung δ Vsw 1 Normal 0,500 1 0,250
Pulsamplitudengenauigkeit δ Vpa 1,5 Rechteck 0,866 1 0,750
Pulsbewertung δ Vpr 1,5 Rechteck 0,866 1 0,750
Rauschen δ Vnf 1,1 Rechteck 0,635 1 0,403
Fehlanpassung Antenne Empfänger δM 0,9 Rechteck 0,520 1 0,270
Korrekturen der LPDA
Antennenfaktor-Frequenzinterpolation δ Fa,f 0,3 Rechteck 0,173 1 0,030
Variation des Faktors mit der Höhe δ Fa,h 0,3 Rechteck 0,173 1 0,030
Richtwirkung bei 3 m δ Fadir 1 Rechteck 0,577 1 0,333
Kreuzpolarisation δ Facp 0,9 Rechteck 0,520 1 0,270
Lage des Phasenzentrums δ Faph 1 Rechteck 0,577 1 0,333
Korrektur des Messplatzes
Unzulänglichkeit des Messplatzes δ AN 4 Dreieck 1,633 1 2,667
Messentfernung bei 3 m δd 0,3 Rechteck 0,173 1 0,030
Totale Summe 7,107
Kombinierte Unsicherheit 2,666
Erweiterte kombinierte Unsicherheit 5,332
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