Koaxialkabel: Alles, was Sie wissen müssen

Obwohl Koaxialkabel mit dem Aufkommen neuer Alternativen wie Twisted-Pair-Kabeln und Glasfaserkabeln an Popularität verloren haben, galten sie einst als zuverlässige Wahl für die Übertragung elektrischer Signale mit geringen Datenverlusten.

Koaxialkabel sind seit Jahrzehnten ein treuer Begleiter und versorgen Fernsehsignale und Internetverbindungen im Alltag der Menschen. Diese Kabel finden auch heute noch Anwendung in älteren Geräten. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die faszinierende Welt der Koaxialkabel.

Fachbegriffe zum Thema Koaxialkabel

Bevor Sie mehr über Koaxialkabel erfahren, sollten Sie sich mit einigen wichtigen Fachbegriffen vertraut machen.

• Einfügungsdämpfung : Die Dämpfung bzw. Einfügungsdämpfung wird häufig in dB gemessen und gibt den Leistungsverlust an. Die Dämpfung kann mit steigender Frequenz zunehmen.
• Biegeradius : Der Biegeradius ist der Radius, bei dem ein Kabel oder Rohr ohne negative Auswirkungen gebogen werden kann.
• Mittelleiter : Dies ist der Draht in der Mitte eines Kabels. Er kann massiv oder mehrdrähtig sein. Der Leiterdurchmesser wird üblicherweise in American Wire Gauge (AWG) gemessen.
• EMI : Der vollständige Name von EMI lautet Elektromagnetische Interferenz. Es handelt sich um unerwünschtes Rauschen oder Störungen in einem Stromkreis. EMI kann die Übertragung elektrischer Signale beeinträchtigen.
• Impedanz : Die Impedanz ist der Widerstand gegen den Stromfluss. Sie wird in Ohm gemessen.
• Frequenz : Die bei Koaxialkabeln verwendete Frequenz wird oft als „Radiofrequenz“ bezeichnet. Die Radiofrequenz wird in Hertz (Hz) angegeben.
• Dielektrikum : Zwischen dem Mittel- und Außenleiter befindet sich das Dielektrikum, das als Isolierung dient und elektrostatische Anziehung und Abstoßung ermöglicht.

Was ist ein Koaxialkabel?

Koaxialkabel, allgemein bekannt als Koaxialkabel, sind vielseitig einsetzbare elektrische Kabel für vielfältige Anwendungen. Die Erfindung des Koaxialkabels geht auf das ^19. Jahrhundert zurück, als Oliver Heaviside entdeckte, dass isolierte Kabel Signalverluste und Störungen reduzieren können. Typischerweise besteht ein Koaxialkabel aus einem Kupferleiter, der von einer Isolierung umgeben ist. Diese Isolierung wird von einem zweiten Leiter, der sogenannten Abschirmung, umhüllt. Der Kabelmantel dient als äußere Schicht. Wissen Sie, warum es Koaxialkabel heißt? Der Begriff bedeutet, dass der innere Kupferleiter und der zweite Leiter die gleiche Achse haben.

In den folgenden Abschnitten geben wir einen kurzen Überblick über die vier wesentlichen Teile eines Koaxialkabels:

• Mittelleiter: Der Innenleiter besteht meist aus Massiv- oder Litzendrähten und ist ein wichtiger Bestandteil der Datenübertragung.
• Isolierung: Die dielektrische Isolierung hilft, den Mittelleiter und die Abschirmung zu trennen
• Schirmung: Als Schirmung bezeichnet man auch den zweiten Leiter des Koaxialkabels, häufig handelt es sich dabei um das Geflecht oder Geflecht- und Foliengeflecht. Die Schirmung dient dem Schutz elektrischer Signale vor elektromagnetischen Störungen.
• Kabelmantel: Der schützende Kunststoffmantel besteht meist aus PVC und schützt die inneren Schichten vor äußeren Beschädigungen.

Wie funktionieren Koaxialkabel?

Das Funktionsprinzip von Koaxialkabeln ist recht komplex und wird in diesem Artikel kurz vorgestellt. Das Koaxialkabel besteht aus einem Innenleiter und einem Außenleiter. Der Innenleiter überträgt elektrische Signale, während der Außenleiter die magnetischen Felder des Signals auf die dielektrische Schicht beschränkt. Dadurch wird verhindert, dass die äußeren Magnetfelder die Signalübertragung im Inneren stören. Das Koaxialkabel kann als Wellenleiter betrachtet werden, und seine elektrische und magnetische Energie wird hauptsächlich im transversal-elektromagnetischen (TEM) Modus übertragen.

Wellenleitermodi: Elektromagnetische Wellen können sich in verschiedenen Modi durch Wellenleiter bewegen. Es gibt drei Hauptwellenleitermodi: TE, TM und TEM.

• Transversale elektrische Welle (TE-Modus): Wird auch als H-Modus bezeichnet. In diesem Modus steht das elektrische Feld immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
• Transversalmagnetwelle (TM-Modus): Auch als E-Modus bekannt. In diesem Modus ist das Magnetfeld rein senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
• Transversaler elektrischer Wellenmodus (TEM-Modus): In diesem Modus verlaufen elektrische und magnetische Felder senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Dieser Modus wird häufig in Koaxialkabeln und Freileitungen verwendet.

Koaxialkabeltypen

Koaxialkabel gibt es in verschiedenen Ausführungen für spezifische Anwendungen und Anforderungen. Diese Kabel haben auch unterschiedliche Wellenwiderstände, die meisten Koaxialkabel auf dem Markt haben jedoch eine Impedanz von 50 oder 75 Ohm (Ω). 50-Ohm- und 75-Ohm-Koaxialkabel haben unterschiedliche Anwendungsgebiete.

50-Ohm-Koaxialkabel sind leistungsstärker als 75-Ohm-Kabel und werden häufig für die bidirektionale Hochfrequenzübertragung verwendet. 50-Ohm-Kabel eignen sich im Allgemeinen für industrielle und kommerzielle Anwendungen mit höherer Leistung, wie z. B. drahtlose Kommunikationssysteme sowie HF-Tests und -Messungen.

75-Ohm-Kabel sind auf einen geringeren Signalverlust ausgelegt und eignen sich daher für Audio- und Videoanwendungen wie Kabelfernseh- und Satellitenfernsehinstallationen, CCTV-Systeme und einige Breitband-Internetanwendungen.

Hier sind einige gängige Koaxialkabel auf dem Markt:

• RG-6-Kabel: RG-6 ist ein im Alltag weit verbreitetes Koaxialkabel. Ein RG-6-Kabel hat üblicherweise eine Impedanz von 75 Ohm und wird häufig für Kabelfernsehen, Satellitenübertragungen und andere professionelle Videoanwendungen verwendet. RG-6-Kabel ähneln RG-59-Kabeln und bieten eine bessere Signalqualität über größere Entfernungen.
• RG-11-Kabel: RG-11-Kabel sind dicke Kabel mit geringer Dämpfung, sodass sie Hochfrequenzen über große Entfernungen übertragen können. Der Betrieb mit RG-11-Kabeln ist jedoch anspruchsvoll.
• RG-58-Kabel: RG-58-Kabel haben normalerweise eine Impedanz von 50 oder 52 Ohm. RG-8-Kabel werden häufig für Ethernet-Netzwerke über kurze Distanzen verwendet.
• RG-59-Kabel: RG-59 hat ebenfalls eine Impedanz von 75 Ohm, aber einen dünneren AWG als RG-6-Kabel. RG-59-Kabel finden sich häufig in älteren Installationen wie Kabelmodems und analogen Videosystemen. Im Vergleich zu RG-6-Kabeln hat RG59 eine geringere Bandbreite und ist daher für hochauflösende Anwendungen weniger geeignet.
• RG-8-Kabel: RG-8-Kabel haben eine Impedanz von 50 Ohm. RG-8-Koaxialkabel sind dicker und robuster als RG58-Kabel und eignen sich für Radioantennen, Radiosender und andere Anwendungen, die hohe Leistung erfordern.
• RG-213-Kabel: RG-213-Kabel haben ebenfalls eine Impedanz von 50 Ohm. RG-213-Kabel ähneln RG-8-Kabeln und werden häufig für professionelle Funkanwendungen und Amateurfunk verwendet.
• RG-316-Kabel: RG-316-Kabel sind für ihren geringen Signalverlust und ihre Flexibilität bekannt. Sie können für LAN- und WAN-Anwendungen verwendet werden.

Tipp: Koaxialkabel werden auch als Hochfrequenzkabel (RF) bezeichnet. RG steht für „Radio Guide“ und wurde einst für militärische Zwecke spezifiziert.

Koaxialkabel lassen sich je nach Flexibilität und Aufbau in halbstarre und formbare Typen unterteilen. Kennen Sie die Unterschiede?

• Halbstarres Koaxialkabel : Das halbstarre Kabel wird auch als „Hardline“-Koaxialkabel bezeichnet. Es handelt sich um ein Koaxialkabel mit einer stabileren Abschirmung als ein geflochtenes Kabel und eignet sich daher ideal für Hochfrequenzanwendungen. Dank seiner stabilen Leistung eignet sich dieses Koaxialkabel für HF- und Mikrowellenanwendungen. Halbstarre Koaxialkabel eignen sich zudem ideal für verschiedene Hochtemperaturanwendungen. Sie lassen sich jedoch nur schwer von Hand biegen, sodass Sie ein professionelles Werkzeug benötigen, um sie in die gewünschte Form zu bringen.
• Formbares Koaxialkabel : Die formbaren Drähte werden mit einem zinngefüllten Kupferaußenleiter hergestellt, der flexibler sein kann als halbstarre Kabel. Dieses Koaxialkabel lässt sich leicht von Hand biegen und behält dabei seine Leistung, sodass es teurer sein kann.

Koaxialkabelstecker

Es gibt verschiedene Koaxialkabelstecker für die Verwendung mit unterschiedlichen Koaxialkabeln. In diesem Artikel finden Sie einige gängige Koaxialstecker.

BNC-Anschluss

Die in den 1980er Jahren entwickelten Bajonett-Neill-Concelman-Steckverbinder (BNC) gehören zu den gängigsten Koaxialkabelsteckverbindern. Der einfache Bajonettverschluss gewährleistet eine schnelle und zuverlässige Verbindung. BNC-Steckverbinder sind in den Ausführungen 50 und 75 Ohm erhältlich und eignen sich ideal für Funk- und HF-Anwendungen wie HF-Testgeräte sowie Audio- und Videoübertragungssysteme.

SMA/SMB-Anschluss

Der Subminiatur-Stecker Version A (SMA) wurde in den 1960er Jahren mit einer einfachen Schraubkupplung entwickelt. Die meisten SMA-Stecker sind in 50-Ohm-Ausführung erhältlich und werden häufig mit RG-58-Kabeln verwendet. SMA-Stecker eignen sich hervorragend für Hochfrequenzanwendungen wie HF-Anwendungen, GPS-Antennen und WLAN-Antennen.

SMB-Steckverbinder sind kleiner als SMA-Steckverbinder, die über eine Schnappverbindung verfügen. SMB-Steckverbinder werden ebenfalls für Hochfrequenzanwendungen mit einer maximalen Übertragungsrate von 4 GHz eingesetzt.

TNC-Anschluss

Der vollständige Name von TNC lautet „Threaded Neil-Concelman“. TNC-Koaxialsteckverbinder sind eine verbesserte Version von BNC-Steckverbindern. Diese Koaxialsteckverbinder verwenden Gewinde, um Leckagen zu reduzieren. Das besondere Merkmal des TNC-Steckverbinders ist seine Wasserbeständigkeit, wodurch er sich für Außenanwendungen eignet. Typische Anwendungsgebiete von TNC-Steckverbindern sind Mobilfunkmasten und HF-Antennen.

MCX-Anschluss

Mikrokoaxial-Steckverbinder wurden in den 1980er Jahren entwickelt und sind kleiner als SMB-Steckverbinder. MCX-Steckverbinder verfügen über eine Schnappverbindung für eine einfache Installation. MCX-Steckverbinder werden im Allgemeinen für digitale Systeme, GPS und HF-Geräte verwendet.

F-Stecker

F-Stecker wurden in den 1950er Jahren erfunden und sind an Fernsehgeräten zu finden. F-Stecker werden mit Koaxialkabeln der Typen RG-59, RG6 und RG11 verwendet und kommen häufig in Satellitenfernsehern und Kabelmodems zum Einsatz.

Cinch-Anschluss

RCA-Anschlüsse (Radio Corporation of America) werden häufig für Audio- und Videoanwendungen verwendet. Sie sind aufgrund ihrer niedrigen Kosten und Verfügbarkeit beliebt. RCA-Anschlüsse finden Sie häufig an Fernsehern, Digitalkameras und Stereoanlagen.

Koaxialkabel vs. Twisted Pair-Kabel vs. Glasfaserkabel

Koaxial-, Ethernet- und Glasfaserkabel sind drei verschiedene Kabeltypen für unterschiedliche Zwecke. Sie können zur Übertragung von Fernseh-, Telefon- und Netzwerkdaten verwendet werden, weisen jedoch einige Unterschiede auf. Sowohl Koaxial- als auch Twisted-Pair-Kabel verfügen über isolierte Kupferdrähte zur Signalübertragung. Glasfaserkabel hingegen nutzen dünne Stränge aus Glas- oder Kunststofffasern zur Datenübertragung. Im Vergleich zu Koaxial- und Twisted-Pair-Kabeln können Glasfaserkabel dasselbe Signal schneller, mit höherer Frequenz und weniger Störungen übertragen.

Im Allgemeinen werden Twisted-Pair-Kabel für Telefon- oder Datennetzwerke verwendet; Koaxialkabel sind für Kabelfernsehen, digitale Audio- und Computernetzwerkverbindungen vorgesehen; und Glasfaserkabel dienen der Datenübertragung über große Entfernungen oder FTTx-Anwendungen auf der letzten Meile.

Heutzutage werden Koaxialkabel in Netzwerkinstallationen zunehmend durch Twisted-Pair-Kabel und Glasfaserkabel ersetzt. Glasfaserkabel scheinen der Zukunftstrend zu sein, um den steigenden Bedarf an hohen Netzwerkgeschwindigkeiten zu decken. Ob Sie sich für Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel oder Glasfaserkabel entscheiden, hängt jedoch von Ihren Anwendungen, Ihrem Budget und der gewünschten Leistung ab.

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