Wenn man in der HF-Technik mangelhafte oder billige Kabel, verschlissene Stecker oder zu viele Adapter verwendet, treten unweigerlich physikalische Effekte auf, die das Messergebnis invalidieren.

A. Impedanzsprünge und Reflexionen (Mismatch)

Die Fehlerquelle: Ein billiger Stecker hat oft nicht exakt 50 Ohm. Ein geknicktes oder gequetschtes Billigkabel ändert an der Knickstelle seinen Querschnitt und damit seine Impedanz.

Die Auswirkung: An jedem Impedanzsprung wird ein Teil der Signalwelle reflektiert (wie Licht an einer Glasscheibe). Das reflektierte Signal überlagert sich mit dem vorlaufenden Signal. Es entstehen sogenannte Stehwellen (VSWR). Die Phasenlage des Signals wird massiv verändert.

Folge für das Ergebnis: Die am Messgerät angezeigte Amplitude (Spannung oder Leistung) ist falsch. Bei bestimmten Frequenzen löschen sich die Wellen teilweise aus (Signal erscheint zu schwach), bei anderen addieren sie sich (Signal erscheint zu stark).

B. Mangelhafte Schirmung (Leckage & Einstrahlung)

Die Fehlerquelle: Billige Kabel haben oft nur ein lockeres Kupfergeflecht als Schirmung, während Qualitätskabel doppelt oder dreifach geschirmt sind (Folie + dichte Geflechte).

Die Auswirkung: Das Kabel wirkt als Antenne. Es strahlt das Messsignal in den Raum ab (Crosstalk zu anderen Geräten) oder fängt Signale aus der Umgebung auf (Stromnetz, Handynetze, WLAN, Schaltnetzteile z.B. von einer LED Beleuchtung).

Folge für das Ergebnis: Der Rauschteppich der Messung steigt enorm an. Man sieht plötzlich Störsignale (Spurs) auf dem Spektrumanalysator, die gar nicht aus der Schaltung kommen, sondern „aus der Luft“ aufgefangen wurden.

C. Dielektrische Verluste und Dispersion

Die Fehlerquelle: Schlechtes Isolationsmaterial zwischen Innenleiter und Schirm. Das gilt für Kabel und für Stecker!

Die Auswirkung: Das Kabel dämpft hohe Frequenzen viel stärker als niedrige (Tiefpass-Effekt). Zudem können unterschiedliche Frequenzanteile unterschiedlich schnell durch das Kabel wandern (Dispersion), was bei Stehenden Wellen interessante - aber destruktive - Effekte hat.

Folge für das Ergebnis: Bei digitalen Hochgeschwindigkeits-Signalen verschleifen die Flanken (Rise Time wird künstlich verlangsamt). Man sucht den Fehler in der Schaltung, obwohl das Kabel oder der Stecker schuld ist.

D. Mechanische Inkompatibilität

Die Fehlerquelle: Billige SMA- oder BNC-Stecker halten sich oft nicht an genaue Normmaße. Der Innenstift (Center Pin) kann einen Bruchteil eines Millimeters zu dick oder zu lang sein.

Die Auswirkung: Wenn man einen solchen Stecker an den teuren Eingang des Laborgeräts schraubt, biegt er die Buchsenkontakte im Gerät dauerhaft auf oder staucht sie.

Folge für das Ergebnis: Ein massiver mechanischer und finanzieller Schaden am Messgerät.

(Bei einem meiner gebraucht gekauften R&S Geräte war genau das passiert 🥲)

Das größte Problem in der Laborpraxis ist, dass sich Kabel- und Steckerfehler sehr unterschiedlich bemerkbar machen.

Offensichtliche Fehler (Leicht zu erkennen)

Diese Fehler bemerkt man meist sofort, da die Messung komplett unbrauchbar wird:

• Totalausfall: Ein Kabelbruch führt dazu, dass gar kein Signal ankommt.

• Wackelkontakt: Berührt man das Kabel oder den Stecker, springt das Signal auf dem Bildschirm des Oszilloskops wild umher, oder das Spektrum zeigt plötzlich fehlerhafte Signalanteile.

• Massives Rauschen: Ein abgerissener Schirm im Stecker führt zu extremen Störungen z.B. im 50Hz-Bereich (Netzbrummen) oder unvorhersehbarem Rauschen.

Unbemerkte und schleichende Fehler (Extrem gefährlich!)

Diese Fehler sind der Albtraum jedes Ingenieurs, da das Messgerät scheinbar plausible, aber in Wahrheit falsche Werte anzeigt.

• Der "Phantom-Filter"-Effekt: Ein minderwertiges Kabel dämpft bei 2 GHz vielleicht 3 dB mehr als erwartet. 3 dB Dämpfung bedeuten, dass nur noch die Hälfte der Leistung am Messgerät ankommt.
  
  
• Phasenfehler durch Kabelbewegung: Bei VNA-Messungen (S-Parameter) ist die Phase entscheidend.  Ein billiges Kabel ändert seine elektrische Länge (und damit die Phase des Signals), sobald es auf dem Tisch nur leicht verbogen wird oder wenn sich die Raumtemperatur ändert. Die Kalibrierung des Geräts wird damit ungültig, ohne dass das Gerät eine Warnung ausgibt.
  Das kann man glücklicherweise auch ganz gut beobachten, wenn man während der Manipulation des Kabels das Instrument beobachtet. 

• Der verschleppte Steckerschaden: Wenn ein billiger Adapter mit zu dickem Pin die Buchse am Spektrumanalysator ausgeleiert hat, merkt man das bei diesem Stecker nicht (er klemmt ja fest). Nimmt man beim nächsten mal aber ein genormtes, hochwertiges Qualitätskabel hochwertigem Stecker und mit korrektem (dünnerem) Pin, hat dieses plötzlich keinen Kontakt mehr in der ausgeleierten Buchse. Man sucht den Fehler verzweifelt bei einem (eigentlich perfekten) Setup.

In der HF-Technik gibt es den Spruch: "Wer bei Kabeln spart, zahlt mit seiner Lebenszeit." Die Fehlersuche, die durch ein schlechtes 10-Euro-Kabel ausgelöst wird, kostet oft Tage und ggf. schlaflose Nächte.

Daher gilt im Labor, im Heimlabor oder Hobbykeller:

• Markenware kaufen: Setzt auf renommierte Hersteller für HF-Verbindungen (z.B. Huber+Suhner, Rosenberger, Radiall, Gore). Gerne auch gebraucht!
  
  
• Adapterketten vermeiden: Jeder Adapter (z.B. SMA auf BNC, dann BNC auf N) bringt eine eigene Dämpfung und Reflexion mit. So wenig Adapter wie möglich nutzen.
  
  
• Drehmomentschlüssel nutzen: HF-Stecker (wie SMA) dürfen nicht einfach "handfest" angezogen, oder mit der Zange angeknallt werden. Sie benötigen ein definiertes Drehmoment (meist 0,9 Nm), um optimale elektrische Eigenschaften zu garantieren. Auch das ist etwas, was ich erst spät gelernt habe - nachdem ich dachte, dass es ein Scherz sei, als man mir sagte, für SMA Stecker einen Drehmomentschlüssel zu nutzen 😂. Übrigens: SMA-Stecker haben eine maximale Lebensdauer von oft nur 500 Steck- bzw. Schraub-zyklen.
  
  
• Kabel wie rohe Eier behandeln: Niemals knicken, nicht fest zusammenbinden, nicht darauf treten. Ein geknicktes HF-Kabel ist ein kaputtes HF-Kabel, auch wenn es von außen unversehrt aussieht.

Kabel und Stecker altern zwar grundsätzlich auch, aber natürlich nicht so sehr, wie Geräte oder elektrische Komponenten / Bauteile. 😎

Deshalb lohnt es sich auch, gebrauchte Kabel und Stecker z.B. auf Online-Plattformen zu kaufen. Die sehen zwar nicht immer brandneu aus, sind aber ebenso gut! Oft sind solche Dinge im Konvolut aus Labor- oder Werkstatt-Auflösungen zu haben - für einen Bruchteil des Neupreises. Da muss man zuschlagen - und ggf. überschüssige Artikel entsorgen.

Ich, für meinen Teil, habe mich von den guten alten, schwarzen RG58 Kabeln gänzlich verabschiedet, nachdem ich auch auf die Nase gefallen bin. Bei der Messung der echten Bandbreite meines Magnova BMO350 mit einem „einfachen“ RG58 Kabel, kam ich auf einen über 40MHz zu niedrigen Wert!. Das ist blöd, wenn man das auch noch „publikumswirksam“ macht. Mit besserem Kabel kam auch ein deutlich besseres Ergebnis.

Ok … vor 45 Jahren haben wir beim Studium nicht mit „so hohen“ Frequenzen herumexperimentiert und nur RG58 Kabel genutzt. Da hat sich zumindest niemand um die besonderen Eigenschaften der Kabel bei höheren Frequenzen im GHz-Bereich Sorgen gemacht 😜

Heute nutze ich zwar für Arbeiten im unteren MHz-Bereich auch oft RG316 Kabel (dünn, biegsam, aber eben nicht perfekt), bei höheren Frequenzen nur noch Kabel von Huber+Suhner (Sucoflex 104 oder EnviroFlex 400 (entspricht glaube ich RG400)). Alle gebraucht gekauft!

Übrigens: Auch Kabel haben Datenblätter 😎

Auch bei den Steckern bin ich vorsichtig geworden: Die billigen Sammlungen, die es „neu“ online zu kaufen gibt, 20 Adapter für 20 € (oder ähnlich) sind auch wirklich „billig“ und für ernsthafte Arbeit nicht zu gebrauchen! Die hatte ich tatsächlich auch - habe sie aber mittlerweile entsorgt. Ich rate davon wirklich ab. Nicht umsonst kosten z.B. Huber+Suhner N-SMA Adapter neu über 200€ … das Stück. Ein bisschen Geduld auf Ebay zahlt sich aus! Es gibt auch günstigere Angebote von anderen - nicht so bekannten Herstellern, die z.B. mit dem Isolator PTFE (Teflon) arbeiten. Auch die kann man probieren. Sie kosten immer noch >30€ das Stück. Das sollte aber das Minimum sein.