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1. Innenleiter, 2. Isolierstoff, 3. Außenleiter, 4. Mantel.

EIN Koaxialkabel (Zusamenfassend Koaxialkabel) ist ein Kabel, dessen zwei Dirigentenkonzentrisch sein. Beide Leiter haben die gleiche Achse, daher der Name koaxial.

Der 'Kern' (innerer Kupferleiter) und der 'Mantel' (Hüllen-Außenleiter, der auf Erdpotential gehalten wird) sind die beiden stromführend Verbindungen. Da die Achsen beider Leiter zusammenfallen, heben sich die elektrischen und magnetischen Felder von Innen- und Außenleiter außerhalb des Kabels praktisch auf, so dass keine oder nur wenige Störsignale ein- oder austreten können.

Ein hochwertiges Koaxialkabel wird verwendet für Hochfrequenz Signale (zum Beispiel a Fernsehsignal oder ein Signal in a Computernetzwerk).

Andere Kabelverbindungen sind oft ebenfalls koaxial. Beispiele sind Cinch-Kabel zwischen Audiogeräten und Scart-Kabel. Sie werden jedoch normalerweise nicht so genannt. Eine Ausnahme gilt für den digitalen Audioausgang eines DVD- oder Blu-ray-Players, der den Namen „coax“ trägt.

Aufbau eines Koaxialkabels

RG-59 flexibles Koaxialkabel
A: Plastikschale
B: Kupfermantel
C: innerer Isolator
D: Kupferkern

Flexibel in Funkqualität Koaxialkabel.

1. In der Mitte des Kabels ist das Innenleiter oder Ader über die das Signal übertragen wird. Dieser ist aus massivem oder geschlagenem Kupfer. Manchmal ist der Kern versilbert, um die Leitfähigkeit zu verbessern.
2. Um den Kern herum befindet sich die elektrisch isolierende Dielektrikum. Manchmal ist das Himmel, in diesem Fall müssen Abstandshalter in das Kabel eingebaut werden.
3. Um das Dielektrikum herum ist das Außenleiter. Dies ist normalerweise Kupfer und kann massiv oder geflochten sein. Die besseren Kabel haben Metallfolie um den geflochtenen Außenleiter.
4. Um den Außenleiter herum befindet sich ein Kunststoffmantel zur Isolierung und zum Schutz des Kabels vor Witterungseinflüssen.

Eigenschaften des Koaxialkabels

Koaxialkabel haben eine Reihe von Eigenschaften, die in ihren Spezifikationen zu finden sind. Nachfolgend sind einige wichtige aufgeführt.

Die bis zu 23 cm dicken Koaxialkabel werden in Fernsehmasten verwendet

Charakteristische Impedanz

Wie jedes elektrische Kabel hat auch ein Koaxialkabel eine gewisse Wellenwiderstand, was für hochfrequente Signale wichtig ist. Das ist der elektrische Spannung geteilt durch die elektrischer Strom in einem unendlich lange Kabel. Das Wellenwiderstand z_k ist ungefähr gleich der Quadratwurzel von Induktivität über die Kapazität pro Längeneinheit.

${displaystyle Z_{mathrm {k} }={sqrt {frac {L}{C}}}}$

Die meisten Kabel auf dem Markt haben einen Wellenwiderstand von:

• 50 Ohm (für Netzwerke und Funkgeräte)
• 75 Ohm (für Radio, Fernsehen und Videoausrüstung)

Um Signalreflexionen zu vermeiden, wenn das Kabel an das Gerät angeschlossen ist, muss dieses Gerät eine Eingangsimpedanz haben, die seiner charakteristischen Impedanz entspricht. Oft ist dieser Eingang hochohmig und ein separater 50 oder 75 Ohm Widerstand, ein sogenannter Terminator, am Ende des Kabels angebracht. Ein hochohmiger Eingang ermöglicht den Anschluss mehrerer Geräte an das gleiche Kabel, beispielsweise mit den ehemaligen „Thin Ethernet“-Netzwerken oder mit SCSI-Peripheriegeräten.

Reflexionen

Wenn das Kabel nicht an beiden Enden mit einem Abschlusswiderstand abgeschlossen ist, wird ein impulsförmiges Signal an diesem Kabelende reflektiert und verzerrt das Originalsignal. Theoretisch wird bei einem offenen (unendlicher Widerstand) oder kurzgeschlossenen (null Widerstand) Ende die gesamte Energie des Signals reflektiert. Siehe dazu weiter den Artikel Übertragungsleitung.

Verlieren

Die beiden Verlusteffekte im Koaxialkabel sind:

1. Hauteffekt
2. dielektrische Verluste

Es Hauteffekt ist das Phänomen, dass die Eindringtiefe der elektromagnetischen Welle in einen Leiter mit einem spezifischen Widerstand ungleich Null von der Frequenz abhängt. Infolgedessen breiten sich sehr hochfrequente Wellen nur in der Haut des Leiters aus, während Wellen unterhalb der Grenzfrequenz der Haut den gesamten Querschnitt nutzen. Die Eindringtiefe ${displaystyle delta_{s}}$ lässt sich wie folgt berechnen:

${displaystyle delta _{mathrm {s} }={sqrt {frac {1}{pi fmu sigma }}}}$,

und die Hautgrenzfrequenz ${displaystyle f_{mathrm {sa} }}$ wie folgt:

${displaystyle f_{mathrm {sa} }={frac {1}{a^{2}pi mu sigma }}}$,

in welchem ${Anzeigestil mu}$ ist die magnetische Permeabilität, ${Displaystil-Sigma}$ die elektrische Leitfähigkeit und ${Anzeigestil a}$ der Radius des Leiters. Das Koaxialkabel RG-58U (siehe auch unten) wird mitgeliefert ${displaystyle f_{mathrm {sa} }}$ um 22kHz.

Die dielektrischen Verluste werden durch die dielektrische Verlustenergie bei höheren Frequenzen aufgrund der dielektrischen Polarisation und Relaxation verursacht.

Übertragungsfunktion

Ein guter Ansatz ${Anzeigestil H(f)}$ der Übertragungsfunktion des Kabels ist wie folgt:

${displaystyle H(f)=e^{-j2pi f au _{0}-{sqrt {j2pi f au _{1}}}-2pi f au _{2}}}$,

wobei die Zeitkonstanten ${displaystyle au _{0}}$, ${displaystyle au _{1}}$ und ${displaystyle au _{2}}$ geben die Laufzeit, die Verluste durch den Skin-Effekt bzw. die dielektrischen Verluste an.

Mittels invers Fourier-Transformation kann die zeitdomäne impulsive Reaktion${displaystyle h_{c}(t)}$ des Koaxialkabels berechnet sich:

${displaystyle h_{c}(t)=h_{0}(t)*h_{1}(t)*h_{2}(t)}$,

in dem die Faltungsintegral zeigt, und in denen

${displaystyle h_{0}(t)=delta (t-au_{0})quad}$

(${Anzeigestil-Delta(t)}$ ist der dirac impuls),

${displaystyle h_{1}(t)={frac {sqrt { au _{1}}}{2t{sqrt {pi t}}}}e^{-{ frac { au _{1}}{4t}} }}$, und

${displaystyle h_{2}(t)={frac {1}{pi au _{2}}}{frac {1}{1 left({frac {t}{ au _{2}}}ight)^{ 2}}}}$,

Übertragung von 100 Metern Koaxialkabel RG-58U

Es sollte erwähnt werden, dass ${displaystyle h_{2}(t)}$ ist eigentlich weniger symmetrisch (links kürzer).

Dämpfung

Das elektrische Dämpfung pro Längeneinheit, normalerweise 100 Meter, wird in expressed ausgedrückt Dezibel. Je höher dieser Wert ist, desto mehr Signal geht im Kabel verloren. Die Dämpfung ist abhängig von der Frequenz des vom Kabel getragenen Signals. Als Beispiel zeigt die nebenstehende Abbildung die Dämpfung von 100 Metern RG-58U-Kabel. Dies ist ein preiswertes, gängiges Standard-Koaxialkabel, das von ca. 1985 bis ca dünner DrahtComputernetzwerke wurde benutzt. −6dB/100m @ 220MHz

Bei höheren Frequenzen ist die Dämpfung größer. Dies ist ein wichtiger Grund, warum Kabelfernsehnetze die Sender auf niedrigere Frequenzen umwandeln.

Bandbreite

Als Bandbreite wird die Frequenz verwendet, bei der die Dämpfung des Kabels 3 . beträgtdB beläuft sich auf. Bei einer Dämpfung von 3 dB ist die Hälfte des elektrische Energie hat verloren; bei einer Dämpfung von 6 dB die Hälfte des elektrische Spannung.

Koaxialkabel für Verbraucher

Ein Koaxialkabel mit den entsprechenden Standardsteckern wird unter anderem verwendet für Kabelfernsehen, von der Steckdose bis zum to Antennenanschluss von einem Fernseher, Recorder oder Decoder. Dieser bringt das Ganze HF Signal über: alle Fernsehprogramme (Bild und Ton) und die Radioprogramme. Eine Verbindung von einem Recorder zu einem Fernseher oder von einem Decoder zu einem Recorder oder Fernseher wird oft mit einem anderen Kabel hergestellt, das dann nur ein Programm überträgt, mit separaten Adern für den Ton, wie z Scart oder HDMI. Außerdem gibt es eventuell noch eine Verbindung mit einem Koaxialkabel, um auch die anderen Programme weiterzuleiten.

Ein gutes Koaxialkabel ist strahlungsarm. Das heißt, die von dem Kabel getragenen Hochfrequenzsignale können nicht austreten. Umgekehrt können keine hochfrequenten Signale von außen eindringen und somit Störungen verursachen.

Koaxialkabel zur Übertragung von Rundfunk- und Fernsehsignalen müssen eine Impedanz von 75 Ohm haben. Für Computernetzwerke werden Kabel mit einer Impedanz von 50 Ohm verwendet. Wichtig für den Aufbau eines Netzes ist, dass die Typen nicht verwechselt werden.

Je größer der Durchmesser eines Koaxialkabels ist, desto geringer ist der Signalverlust. Auch das verwendete Isolationsmedium beeinflusst den Signalverlust. Es ultraviolett Sonnenlicht führt zu einer Verschlechterung der Isolierung im Laufe der Zeit Neues Schaumstoffkabel hat weniger Verluste als Kabel mit solider Kunststoffisolierung. Schaumstoffkabel können daher eine größere Distanz überbrücken als das Kabel mit Vollkunststoff.

Ein Koaxialkabel zum Anschluss der Dachantenne an Radio und Fernsehen hat bei 220 MHz in der Regel eine Dämpfung von 12 dB pro 100 m. Dabei handelt es sich um das nur wenige Meter lange sogenannte 12dB-Kabel.

Siehe auch

• Hybrid-Faser-Koax

Siehe die Kategorie Koaxialkabel von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.