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Kabel, Kabelkonfektionierung

DER SKIN-EFFEKT

Was ist das?
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Eigenschaften von Koaxkabeln

Ein Koaxialkabel hat verschiedene elektrische Eigenschaften, die wir hier kurz erläutern werden. Sie sind maßgeblich für die Auswahl des besten Kabels für die jeweilige Anwendung. Da sind u.a.:

  • die Dämpfung des Kabels, also wie sehr ein Signal geschwächt wird
  • die Impedanz, der Wechselstromwiderstand des Kabels
  • andere Maße wie Schirmmaß, Verkürzungsfaktor, maximal zulässige Leistung usw.
Die Dämpfung
Die Dämpfung eines Koaxialkabels ergibt sich aus den verlustbehafteten, physikalischen Eigenschaften metallischer Leiter. Konkret heißt das, das ein Signal geschwächt wird, es kommt nach der Übertragung über das Kabel mit geringerem Pegel an als zu Beginn. Dabei gilt: dickere Koaxkabel dämpfen weniger als dünne, die Dämpfung steigt mit der Frequenz. Durch dicke Leitungen geht also tatsächlich „mehr durch“, genauer: es geht weniger verloren, weil der Abstand von Mantel und Innenleiter höher ist und damit die Verluste im Dielektrikum sinken (Das Dielektrikum ist der Bereich zwischen Innen- und Außenleiter). Und die Dämpfung ist frequenzabhängig, d.h. sie steigt mit steigenden Frequenzen an. Deswegen ist ein gutes (= dämpfungsarmes) Kabel vor allem auf UKW (2m und höher) besonders wichtig. Die Dämpfung wird mit dem dimensionslosen Faktor Dezibel (dB) angegeben, genauer „x dB Dämpfung auf 100 m Kabellänge“. 3 dB Dämpfung würde einen Faktor 2 bedeuten, also ein Verlust von 50%, 6 dB reduziert um den Faktor 4 (es kommen nur noch 25% an) usw.
Typische Werte für die Verluste eines Koaxkabels reichen von ca. 30 dB/100m bei 144 MHz (hohe Dämpfung) bis unter 4 dB/100m bei 144 MHz (niedrige Dämpfung).
Gerade beim Empfang haben wir es mit extrem kleinen Pegeln zu tun. Daher ist die Dämpfung also mit das wichtigste Auswahlkriterium eines Koaxialkabels. Aber nicht immer ist das dämpfungsärmste Kabel automatisch das Beste, denn wer kann schon mehrere Zentimeter dicke Löcher in die Wand bohren um armdicke Kabel zu verlegen? Es kommt also auf einen sinnvollen Kompromiss aus Dämpfung, Verlegbarkeit, Gewicht und Preis an. Und – man sollte das Kabel immer so kurz wie möglich halten.
Die Impedanz
In der kommerziellen Funktechnik und auch beim Amateurfunk sind heute Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Ohm am stärksten verbreitet. In der Fernsehtechnik sind 75 Ohm Kabel sehr oft zu finden. Der Wert ergibt sich im Wesentlichen aus dem Verhältnis der Durchmesser des Innenleiters zum Abstand des Außenleiters. Kabel mit höherer Impedanz haben meist eine geringere Dämpfung, sind dafür aber im Verhältnis dicker. Der Wert von 50 Ohm wurde gewählt, weil dies ein guter Kompromiss aus Verlust und der Impedanz der anzuschließenden Antennen und anderen Geräten ist. Die Impedanz ist vom Anwender nicht zu beeinflussen, man braucht also bei der Auswahl nur darauf zu achten, dass die Impedanz 50 Ohm beträgt. Das ist der richtige Wert für den Amateurfunk, sowie für nahezu alle WLAN, Mobilfunk, Lora und sonstige Antennen.
Das Schirmmaß
Der Außenleiter eines Koaxialkabels ist meistens aus einem Geflecht aus dünnen Kupferkabeln aufgebaut. Preiswerte Kabel verwenden hier nur relativ wenige Drähte, damit ist das Schirmmaß gering (so um die 60 dB). Das Schirmmaß beschreibt also die Abschirmung des Kabels nach außen. Dieses Maß ist in zwei Richtungen interessant – ein hohes Schirmmaß schützt vor Abstrahlungen nach außen und verhindert Störungen in Anlagen (TV, Netzwerk usw.). Gleichermaßen schützt ein hohes Schirmmaß vor Störungen von außen auf das empfangene Signal.
Je besser das Kabel, desto dichter ist das Geflecht des Außenleiters. Die beste Schirmung erreichen Kabel, die zusätzlich zum Geflecht noch eine darüber liegende Folie verwenden. Solche Kabel haben bis zu 100 dB und mehr Schirmung. Allerdings machen diese Folien die Montage des Steckers wieder etwas aufwendiger, dazu später mehr.
Die Leistung
Durch dicke Kabel geht mehr durch – das betrifft nicht nur die geringeren Verluste, sondern auch eine höhere zulässige Spannung und damit Leistung, weil der Abstand zwischen Innen- und Außenleiter höher ist. Das Dielektrikum erwärmt sich weniger durch Verluste. Auch sind Durchbrüche durch hohe Spannungen erst später zu befürchten. Über ein dünnes Kabel vom Typ „RG-174“ sollte man also nur wenige Watt übertragen. Deshalb ist eine dünne Kabeldurchführung am Fenster für ein Satelliten-Empfangskabel kein Problem, aber für ein von einer Endstufe kommendes Kabel weniger empfehlenswert.
Der Verkürzungsfaktor
Im freien Raum bewegen sich hochfrequente Wellen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Ganz anders auf einem Kabel! Hier liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit deutlich niedriger, meistens so bei 60 bis 70% der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Dieser Wert ist dann wichtig, wenn ich ein Koaxialkabel verwende um ein Signal mit Hilfe der Kabellänge gezielt zu verzögern. Das wird zum Beispiel bei sogenannten Phasenleitungen gemacht, die mehrere Antennen zusammenschalten. Oder bei einem Balun, der als Übertrager die Impedanz einer Antenne an die Kabelimpedanz anpassen soll. Ein weiterer Anwendungsfall ist ein Filter aus einem kurzen Stück Koaxkabel. Auf die richtige Länge zugeschnitten – unter Berücksichtigung des Verkürzungsfaktors - kann man so sehr preiswert Bandfilter zum Beispiel für den Rundfunk bauen.
Aufbau des Innenleiters
Es gibt zwei Möglichkeiten den Innenleiter eines Koaxkabels zu bauen: als Litze aus vielen Einzeldrähten und als solidem Innenleiter aus einem Draht. Beides hat Vor- und Nachteile.
Ein Kabel mit einer Litze ist meistens flexibler. Je mehr Drähte die Litze verwendet, desto besser wird die Flexibilität und umso größer wird die Oberfläche, siehe Skin-Effekt. Allerdings steigt der Fertigungsaufwand, das Kabel wird teurer.
Kabel mit einem soliden Innenleiter sind oft für große Leistungen besser geeignet, dafür werden sie schwerer. Um diesen Nachteil auszugleichen wird häufig ein Volldraht aus Aluminium verwendet, der wegen der besseren Leitfähigkeit außen mit Kupfer beschichtet ist. Das reicht aus, denn -> siehe Skin Effekt. Will man ein Kabel für eine drehbare Antenne um den Rotor herum legen, so gehen beide Kabeltypen (Litze, Volldraht). Litzenkabel sind etwas unproblematischer, das hat auch was mit dem Stecker zu tun, später dazu mehr.

Einzelne Kabeltypen kurz vorgestellt

(unvollständige Auswahl)

RG-58

Das RG-58 Kabel ist eines der bekanntesten und am häufigsten verwendeten Kabel. Es hat 5mm Außendurchmesser und ist ziemlich flexibel. Damit ist es für viele Anwendungsfälle geeignet, auch wo man es in engen Stellen verlegen muss. Allerdings ist die Dämpfung vonRG-58 sehr hoch und es gibt genug moderne Alternativen (H-155, Aircell-5, Airborne-5) mit doppelter Schirmung, deutlich weniger Dämpfung und anderen besseren Eigenschaften. So kann man bei neuen Installationen leicht auf diese besseren Kabeltypen ausweichen.

RG-213

Das ca. 10mm dicke RG-213 gibt es in vielen Ausprägungen, erkennbar an zusätzlichen Buchstaben nach der Bezeichnung wie RG-213CU-MIL-C17 oder ähnlich. Das Kabel ist wegen seiner Robustheit und hohen Verfügbarkeit (= geringerer Preis) sehr beliebt. Es wird fast nur auf Kurzwelle für hohe Leistungen verwendet, denn für UKW hat es eine zu hohe Dämpfung.

Ecoflex-10, Ecoflex-15

Das Ecoflex-10 Kabel des deutschen Herstellers SSB Electronic ist sehr beliebt, weil es auch höchste Qualitätsansprüche erfüllt. So ist es doppelt geschirmt, hat eine verhältnismäßig geringe Dämpfung und ist auch noch recht leicht. Damit ist es gut bis in den WLAN Frequenzbereich einsetzbar, auf den Amateurfunkbändern 2m und 70cm auch über größere Längen.

Das Kabel steht auch in anderen Varianten zur Verfügung, die zum Beispiel als Ecoflex-10 Plus (leichter, höhere Grenzfrequenz) oder als Ecoflex-10 Plus Heatex mit flammhemmenden Eigenschaften für öffentliche Gebäude. Die dickere Variante Ecoflex-15 (15mm Außendurchmesser) hat noch einmal eine deutlich niedrigere Dämpfung. Auch hier gibt es eine Ecoflex-15 ‚Plus‘ Version.

Ultraflex-10, Ultraflex-13

Der Hersteller Messi & Paoloni betreibt in einer eigenen Fertigung in Italien einen sehr hohen Aufwand bei der Herstellung von hochwertigen Koaxialkabeln. Das 10mm Kabel Ultraflex-10 ist bis 6 GHz verwendbar und mit dem Litzeninnenleiter auch noch hinreichend flexibel. Doppelte Schirmung zählt sowieso zum Qualitätsstandard. Als Varianten steht das Kabel auch in 7mm und 13mm Durchmesser zur Verfügung.

Welches Kabel für welche Anwendung?

Bei den Kabeln und Steckern ist das Teuerste nicht automatisch auch das Beste. Es muss zur Anwendung passen. Einige Hinweise haben wir schon gegeben, auf Kurzwelle sind normalerweise (EME & Co. ausgenommen) höhere Leistungen zu handhaben als auf VHF/UHF/SHF, dafür ist in den höheren Bändern eine geringe Dämpfung entscheidend. Zwar führt beides zu Kabeln mit größerem Durchmesser, aber manche Baureihen wie Ecoflex oder Aircom sind besonders für hohe Frequenzen bis 6 GHz oder gar 12 GHz optimiert, andere wie Aircell eher für Kurzwelle und VHF. GSM/LTE/5G ebenso wie WiFi benötigen Kabel für hohe Frequenzen, Leistung wird hier dafür kaum übertragen.

Kurzwelle bis 6m, kleine bis mittlere Leistung
Hier eignen sich Standardkabel wir RG-213. Wer Wert auf geringste Störungen legt sollte zu einem doppelt geschirmten Kabel wie Aircell-7 oder Ultraflex-7 greifen.
Kurzwelle bis 6m, hohe Leistung
Für höhere Leistungen geht auch RG-213 noch in vielen Fällen, ansonsten ist ein gutes 10mm Kabel angesagt. Also Ecoflex.10, Ultraflex-10 usw.
UKW, FM Betrieb (Relais, Seefunk, Betriebsfunk)
Der FM-Betrieb auf UKW benötigt nicht unbedingt das hochwertigste Kabel, die Pegel sind meistens ausreichend, damit man auch mit dünnem 5mm Kabel auskommt. Nehmen sie H-155, Aircell-5 oder Airborne-5, wenn es auf den besten Preis ankommt mag auch RG-58 reichen. Dann sollte die Länge allerdings ca. 10 m nicht überschreiten.
UKW SSB (Weak Signal Modes)
Funkamateure mit Richtantennen für 2m und höher möchten möglichst große Distanzen überbrücken, dementsprechend klein sind die Signale. Hier kommt es auf jedes dB an und so sollte am Kabel nicht gespart werden. Die Längen sollte man so kurz wie möglich halten. Beliebte Kabel in diesem Bereich sind Ecoflex-10, Ecoflex-15, Ultra/Hyperflex-10 und Ultraflex-13. Für extreme Längen muss man sich bemühen auf dem Gebrauchtmarkt ein sehr hochwertiges Stück Kabel aus einer kommerziellen Anlage zu bekommen, wie zum Beispiel Cellflex mit großem Durchmesser. Durchmesser. sind hier ohne weiteres 7/8“ oder gar 1 5/8“.
Wifi, LoRa (Helium Miner)
Bei diesen Anwendungen geht es in die höheren Frequenzbereiche, also 868 MHz (LoRa, Helium) bzw. 2.4 oder 5-6 GHz bei Wifi. Hier kommt es also wirklich auf die Dämpfung des Kabels an. Aber – der Kompromiss macht es, denn für die dicken Kabel stehen die oft verwendeten Mini-Stecker nicht zur Verfügung. D.h. das man oft gezwungen ist mit Kabeladaptern (sog. Pigtails) zu arbeiten. So muss man die gesamte Strecke betrachten und ausrechnen was besser ist – dickes Kabel + Adapter oder dünneres Kabel ohne Adapter. Meistens wird 10mm Kabel verwendet, für große Strecken > 10m auch mal dickes Ecoflex-15 und dann mit einem 20cm langen Pigtail auf das jeweilige Gerät adaptiert.
Aktivantennen für Kurzwelle und UKW
Aktivantennen die nur zum Empfang verwendet werden, haben unmittelbar am Fuß der Antenne einen Verstärker eingebaut. Der Ausgangspegel ist meistens sehr hoch und bei manchen Antennen sogar einstellbar. Dadurch kann man beim Koaxkabel zum Empfänger sparen und das einfachste und dünnste Kabel verwenden, das man findet – es kommt bei diesen mächtigen Pegeln auf die Dämpfung nicht mehr an. So sind auch extreme Kabellängen von 100m oder mehr möglich. Aus mechanischen Gründen verwendet man dann aber eben doch nicht das ganz dünne RG-174, sondern RG-58 oder ähnliches.
Sonderanwendungen
Manchmal braucht man ein Kabel, das eine hohe Leistung verträgt, das aber auf kleinstem Platz. Das ist zum Beispiel beim Wickeln von Baluns der Fall, oder auch bei der geräteinternen Verkabelung. Hier bieten sich Kabel mit besonders widerstandsfähigem Dielektrikum an, nämlich Teflon. Das sind dann Kabeltypen wie RG-316, RG-142 oder RG-400.

Lösungsangebote von WiMo

Dieser Artikel hat Ihnen die technischen Eigenschaften eines Koaxialkabels vorgestellt, und kurz umrissen, welche davon für uns Funkamateure am Wichtigsten sind. Darüber hinaus haben wir verschiedene Kabeltypen und Anwendungsfälle vorgestellt, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Kabels helfen.

WiMo bietet eine große Auswahl an Koaxialkabeln an, von Standard-Typen über sehr hochwertige Kabel aus europäischer Fertigung bis hin zu Sondertypen. Auf der Webseite finden Sie die gesamte Breite des Angebotes, verschiedene Filter helfen bei der Auswahl. So kann man zum Beispiel nach Dicke wählen, denn oft bestimmt diese die Einsatzmöglichkeiten (Loch in der Wand, Auffälligkeit usw.)

Falls Sie das Kabel nicht selbst mit Steckern ausrüsten möchten – greifen Sie bitte auf den Service von WiMo zu. Wir führen neben einem sehr großen Kabellager in Herxheim auch eine Vielzahl von Steckern. Mehrere hochmoderne Kabelmaschinen von Schleuniger (Schweiz) und gut ausgebildete Mitarbeiter helfen uns dabei, schnell und passgenau Kabel kundenspezifisch in Deutschland anzufertigen. Und dies auch zu wettbewerbsfähigen Preisen, mit der hohen Geschwindigkeit eines lokalen Lieferanten.

Bei der Auswahl hilft Ihnen auch der WiMo-Kabelkonfigurator. Hier wählen Sie einfach die beiden Stecker und die Länge (auf den cm genau) – und schon bekommen Sie eine Liste von Koaxialkabel mit allen Varianten die WiMo bieten kann. Inkl. Preis und Lieferzeit!

Konfigurieren Sie hier Ihr Kabel

Was ist der Skin-Effekt?

Bei Hochfrequenz – und dies ist schon auf Mittel- und Kurzwelle der Fall – wird der Strom durch die Induktion an die Oberfläche des Drahts gedrängt. Infolgedessen senkt Verkupfern oder Versilbern von Draht oder Litze die Verluste. Der Innenteil kann sogar aus weniger guten Leitern wie Stahl oder Aluminium bestehen und wird so mechanisch stabiler.

Litze kann durch die größere Oberfläche auch mehr Hochfrequenz führen als ein massiver Innenleiter, es ist auch etwas flexibler.

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  3. Pigtail SMB auf RPSMA, 30cm, Impedanz 50 Ohm
    Pigtail SMB auf RPSMA, 30cm, Impedanz 50 Ohm

    Kurzes Koaxkabel SMB Buchse auf RP-SMA Stecker, ca. 30cm lang, Impedanz 50 Ohm

    Nicht mehr verfügbar

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    inkl. MwSt. zzgl. Versand 4,12 €
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    Art.Nr. 18815.RSMA
  4. M&P: BroadPro50 double jacket
    M&P: BroadPro50 double jacket

    Broad-Pro 50 Doppelmantel, 25m Ring

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    70,00 €
    inkl. MwSt. zzgl. Versand 58,82 €
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