Kabel & Steckverbindungen
Die im Sender erzeugte Sendeleistung möchte man möglichst vollständig und ohne Verluste von der Antenne abstrahlen. Aus diesem Grund werden spezielle Antennenleitungen benötigt, die in der Fachsprache als Übertragungsleitungen bezeichnet werden.
Am weitesten verbreitet ist das Koaxialkabel (Abbildung 81). In der Umgangssprache wird häufig verkürzt von Koaxkabeln gesprochen. Koaxialkabel bestehen aus je einem voneinander isolierten Innen- und Außenleiter. Sie sind rohrförmig und mit einem Schutzmantel umgeben. Koaxialkabel gibt es in verschiedensten Ausführungen:
- dick oder dünn
- mit flexiblem oder starrem Innenleiter
- mit Außenleitern aus Drahtgeflecht und/oder Folie oder sogar aus massivem Kupferrohr
Aber auch im besten Koaxialkabel entsteht ein Verlust, weil ein Teil der Sendeleistung in Wärme umgesetzt wird. Wie hoch die Verluste einer Übertragungsleitung sind, gibt die sogenannte Kabeldämpfung an, die in Datenblättern meist in Dezibel (dB) je 100 m angegeben wird. Je länger ein Koaxialkabel ist, umso höher ist der Verlust durch Dämpfung. Auch die Frequenz der elektrischen Schwingung spielt eine Rolle: Mit zunehmender Frequenz steigt die Kabeldämpfung.
PL-Stecker (UHF Steckvervinder)
Im Prinzip handelt es sich bei dem UHF-Steckverbinder um einen abgeschirmten 4-mm-Bananenstecker. Im Gegensatz zu anderen Hochfrequenz-Steckverbindern haben UHF Stecker keine definierte Wellenimpedanz, sie liegt je nach Ausführung, Hersteller und Frequenz manchmal bei 30 Ω, bei anderen bei 50 Ω. Aus diesem Grund kann für UHF-Steckverbinder auch kein Stehwellenverhältnis angegeben werden, was ihre Verwendung bei hochwertigen Geräten ausschließt.
Wichtig: UHF-Steckverbinder sind trotz ihres Namens nicht für Frequenzen im UHF-Bereich geeignet. Die Bezeichnung entstand, als Frequenzen oberhalb 300 MHz nur selten erreicht wurden. Auch wenn diese Steckverbinder von Herstellern als geeignet zur Benutzung bis 200 oder 300 MHz angegeben werden, nehmen unerwünschte Absorption und Reflexion von HF-Signalen bereits darunter deutlich zu. Scherzhaft wird daher oft behauptet, dass hier UHF das Akronym für “Ungeeignet für HochFrequenz” wäre.
N-Stecker
Der N Stecker mit Schraubverriegelung wird für Hochfrequenzen bis etwa 11 GHz mit einem definierten Wellenwiderstand von 50 Ohm eingesetzt. Dieser Stecker findet in der Antennentechnik seinen Einsatz und hat einen geringen Übergangswiderstand.
Der N Stecker ist äusserlich fast doppelt so gross wie ein vergleichbarer TNC Stecker.
BNC Stecker
Einer der gebräuchlichsten Koaxialstecker ist der BNC Stecker. Seine hauptsächlichen Anwendungsgebiete sind die Funk-, Video- und Messtechnik. BNC Steckverbinder verfügen über einen Bajonettverschluss und sind bis zu einer Frequenz von 4 GHz verwendbar. Sie haben einen definierten Wellenwiderstand von 50 oder 75 Ohm.
SMA Stecker
Koaxkabel gibt es in sehr vielen Varianten, für jede Anwendung. Die wichtigsten Differenzierungsmerkmale sind Durchmesser und die Dämpfung. Beides hängt unmittelbar zusammen – je dünner das Kabel desto höher ist die Dämpfung. Je nach Anwendungsfall kann die hohe Dämpfung hinnehmbar sein, oder es ist halt kein Platz für dickere Kabel.
Andere Unterscheidungsmerkmale sind die Art der Schirmung, das verwendete Material, Aufbau des Innenleiters (und damit die Flexibilität), maximal zulässige Sendeleistung und viele andere Kriterien.
Koaxialkabel
Koaxkabel gibt es in sehr vielen Varianten, für jede Anwendung. Die wichtigsten Differenzierungsmerkmale sind Durchmesser und die Dämpfung. Beides hängt unmittelbar zusammen – je dünner das Kabel desto höher ist die Dämpfung. Je nach Anwendungsfall kann die hohe Dämpfung hinnehmbar sein, oder es ist halt kein Platz für dickere Kabel.
Andere Unterscheidungsmerkmale sind die Art der Schirmung, das verwendete Material, Aufbau des Innenleiters (und damit die Flexibilität), maximal zulässige Sendeleistung und viele andere Kriterien.
Wellenwiderstand
Aber auch im besten Koaxialkabel entsteht ein Verlust, weil ein Teil der Sendeleistung in Wärme umgesetzt wird. Wie hoch die Verluste einer Übertragungsleitung sind, gibt die sogenannte Kabeldämpfung an, die in Datenblättern meist in Dezibel (dB) je 100 m angegeben wird. Je länger ein Koaxialkabel ist, umso höher ist der Verlust durch Dämpfung. Auch die Frequenz der elektrischen Schwingung spielt eine Rolle: Mit zunehmender Frequenz steigt die Kabeldämpfung.
Eine weiteres wichtiges Merkmal von Übertragungsleitungen ist der sogenannte Wellenwiderstand, der in Ohm angegeben wird. Dabei handelt es sich um eine Eigenschaft, die vom Aufbau der Leitung abhängt, unter anderem vom Abstand zwischen Innen- und Außenleiter. Die Länge der Leitung hat keine Auswirkung auf den Wellenwiderstand.
Wenn man Übertragungsleitungen mit unterschiedlichem Wellenwiderstand verbindet, dann kommt es an der Verbindungsstelle zu unerwünschten Reflexionen von hochfrequenten Schwingungen. Dadurch wird ein Teil der Sendeleistung zurück in den Sender reflektiert und kann daher nicht abgestrahlt werden und im schlimmsten Fall sogar den Sender beschädigen.
Der Antennenanschluss von Amateurfunkgeräten ist fast immer auf einen Wellenstand von 50 Ω ausgelegt. Entsprechend haben im Amateurfunk gängige Koaxialkabel einen Wellenwiderstand von 50 Ω. In der Fernsehtechnik sind auch Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ω üblich. Seltener finden sich Koaxialkabel mit 60 Ω.
Der Wellenwiderstand ist der Widerstand, den eine Leitung der Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle entgegenbringt.
Der Wellenwiderstand ZW eines Kabels wird benötigt, um den realen Widerstandswert zu ermitteln, um Reflexionen der übertragenen Signale zu verhindern.