Koaxialkabel

Flexibles RG-59-Koaxialkabel, bestehend aus:

Äußerer Kunststoffmantel
Abschirmung aus Kupfergeflecht
Innerer dielektrischer Isolator
Kupferseele ⓘ

Koaxialkabel oder Koax (ausgesprochen /ˈkoʊ.æks/) ist eine Art elektrisches Kabel, das aus einem Innenleiter besteht, der von einer konzentrischen leitenden Abschirmung umgeben ist, wobei die beiden durch ein Dielektrikum (Isoliermaterial) getrennt sind; viele Koaxialkabel haben auch eine schützende äußere Hülle oder einen Mantel. Der Begriff koaxial bezieht sich darauf, dass der Innenleiter und die äußere Abschirmung eine gemeinsame geometrische Achse haben. ⓘ

Koaxialkabel sind eine Art von Übertragungsleitung, die dazu dient, elektrische Hochfrequenzsignale mit geringen Verlusten zu übertragen. Es wird z. B. für Telefonleitungen, Breitband-Internet-Netzwerke, Hochgeschwindigkeits-Computerdatenbusse, Kabelfernsehsignale und die Verbindung von Funksendern und -empfängern mit ihren Antennen verwendet. Es unterscheidet sich von anderen abgeschirmten Kabeln dadurch, dass die Abmessungen des Kabels und der Steckverbinder kontrolliert werden, um einen präzisen, konstanten Leiterabstand zu erhalten, der für eine effiziente Funktion als Übertragungsleitung erforderlich ist. ⓘ

In seinem britischen Patent aus dem Jahr 1880 zeigte Oliver Heaviside, wie Koaxialkabel Signalstörungen zwischen parallelen Kabeln beseitigen können. ⓘ

Koaxialkabel wurden bei der ersten (1858) und den folgenden transatlantischen Kabelinstallationen verwendet, aber ihre Theorie wurde erst 1880 von dem englischen Physiker, Ingenieur und Mathematiker Oliver Heaviside beschrieben, der das Design in diesem Jahr patentierte (britisches Patent Nr. 1.407). ⓘ

Koaxialkabel Schnittmodell:
1. Seele oder Innenleiter
2. Isolation oder Dielektrikum zwischen Innenleiter und Kabelschirm
3. Außenleiter und Abschirmung
4. Schutzmantel ⓘ

Der Zwischenraum ist ein Isolator bzw. Dielektrikum. Das Dielektrikum kann anteilig oder vollständig aus Luft bestehen (siehe Luftleitung). Meist ist der Außenleiter durch einen isolierenden, korrosionsfesten und wasserdichten Mantel nach außen hin geschützt. Der mechanische Aufbau und insbesondere das Dielektrikum des Kabels bestimmt den Leitungswellenwiderstand sowie die von der Frequenz abhängige Dämpfung der Kabel. ⓘ

„Fliegende“ Koaxialkabel ohne feste Verlegung werden häufig als Antennenkabel für Radio- oder Fernsehempfang oder als Cinch-Verbindung vor allem im Audio-Bereich verwendet. ⓘ

Übliche Koaxialkabel haben einen Außendurchmesser von 2 bis 15 mm, Sonderformen von 1 bis 100 mm. Es gibt auch eine koaxiale Bauform von Freileitungen, die Reusenleitung. ⓘ

Anwendungen

Koaxialkabel werden als Übertragungsleitung für Hochfrequenzsignale verwendet. Zu seinen Anwendungen gehören Zuleitungen, die Radiosender und -empfänger mit ihren Antennen verbinden, Computernetzwerke (z. B. Ethernet), digitale Audioverbindungen (S/PDIF) und die Verteilung von Kabelfernsehsignalen. Ein Vorteil von Koaxialkabeln gegenüber anderen Arten von Funkübertragungsleitungen besteht darin, dass in einem idealen Koaxialkabel das elektromagnetische Feld, in dem das Signal übertragen wird, nur im Raum zwischen den inneren und äußeren Leitern existiert. Dadurch können Koaxialkabel in der Nähe von Metallobjekten wie Dachrinnen verlegt werden, ohne dass es zu Leistungsverlusten kommt, wie sie bei anderen Arten von Übertragungsleitungen auftreten. Koaxialkabel schützen das Signal auch vor externen elektromagnetischen Störungen. ⓘ

Beschreibung

Schnitt durch ein Koaxialkabel (nicht maßstabsgetreu) ⓘ

Koaxialkabel leiten elektrische Signale mit Hilfe eines Innenleiters (in der Regel ein massiver Kupfer-, Kupferlitzen- oder verkupferter Stahldraht), der von einer Isolierschicht umgeben und von einer Abschirmung umschlossen ist, die in der Regel aus einer bis vier Lagen Metallgeflecht und Metallband besteht. Das Kabel ist durch einen äußeren Isoliermantel geschützt. Normalerweise wird die Außenseite der Abschirmung auf Erdpotential gehalten, und an den Mittelleiter wird eine signalführende Spannung angelegt. Bei der Verwendung von Differenzialsignalen bietet das Koaxialkabel den Vorteil, dass die elektrischen und magnetischen Felder des Signals auf das Dielektrikum beschränkt werden und es außerhalb der Abschirmung kaum zu Leckagen kommt. Außerdem werden elektrische und magnetische Felder außerhalb des Kabels weitgehend davon abgehalten, Signale innerhalb des Kabels zu stören, wenn ungleiche Ströme am empfangenden Ende der Leitung herausgefiltert werden. Diese Eigenschaft macht Koaxialkabel zu einer guten Wahl sowohl für die Übertragung schwacher Signale, die keine Störungen aus der Umgebung vertragen, als auch für stärkere elektrische Signale, die nicht in benachbarte Strukturen oder Stromkreise einstrahlen oder einkoppeln dürfen. Kabel mit größerem Durchmesser und Kabel mit mehreren Abschirmungen haben weniger Leckagen. ⓘ

Zu den üblichen Anwendungen von Koaxialkabeln gehören die Video- und CATV-Verteilung, die HF- und Mikrowellenübertragung sowie Datenverbindungen für Computer und Messgeräte. ⓘ

Die charakteristische Impedanz des Kabels ( $Z 0$ ) wird durch die Dielektrizitätskonstante des inneren Isolators und die Radien der inneren und äußeren Leiter bestimmt. In Hochfrequenzsystemen, bei denen die Kabellänge mit der Wellenlänge der übertragenen Signale vergleichbar ist, ist ein einheitlicher Kabelwellenwiderstand wichtig, um Verluste zu minimieren. Die Impedanzen von Quelle und Last werden so gewählt, dass sie mit der Impedanz des Kabels übereinstimmen, um eine maximale Leistungsübertragung und ein minimales Stehwellenverhältnis zu gewährleisten. Weitere wichtige Eigenschaften von Koaxialkabeln sind die Dämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz, die Spannungsbelastbarkeit und die Qualität der Abschirmung. ⓘ

Konstruktion

Die Wahl des Aufbaus eines Koaxialkabels wirkt sich auf die physische Größe, die Frequenzleistung, die Dämpfung, die Strombelastbarkeit, die Flexibilität, die Festigkeit und die Kosten aus. Der Innenleiter kann ein- oder mehrdrähtig sein; mehrdrähtig ist flexibler. Um eine bessere Hochfrequenzleistung zu erzielen, kann der Innenleiter versilbert werden. Verkupferter Stahldraht wird häufig als Innenleiter für Kabel in der Kabelfernsehindustrie verwendet. ⓘ

Der Isolator, der den Innenleiter umgibt, kann aus festem Kunststoff, einem Schaumstoff oder Luft mit Abstandshaltern bestehen, die den Innenleiter stützen. Die Eigenschaften des dielektrischen Isolators bestimmen einige der elektrischen Eigenschaften des Kabels. Eine gängige Wahl ist ein fester Isolator aus Polyethylen (PE), der in Kabeln mit geringeren Verlusten verwendet wird. Festes Teflon (PTFE) wird ebenfalls als Isolator verwendet, und zwar ausschließlich in Kabeln mit Plenum-Bewertung. Einige Koaxialkabel verwenden Luft (oder ein anderes Gas) und haben Abstandshalter, um zu verhindern, dass der Innenleiter den Schirm berührt. ⓘ

Bei vielen herkömmlichen Koaxialkabeln bildet ein geflochtener Kupferdraht die Abschirmung. Dadurch ist das Kabel zwar flexibel, aber es gibt auch Lücken in der Abschirmungsschicht, und die innere Abmessung der Abschirmung variiert leicht, da das Geflecht nicht flach sein kann. Manchmal ist das Geflecht versilbert. Für eine bessere Abschirmung haben einige Kabel eine doppellagige Abschirmung. Die Abschirmung kann auch nur aus zwei Geflechten bestehen, aber es ist heute üblicher, eine dünne Folienabschirmung mit einem Drahtgeflecht zu verwenden. Manche Kabel haben mehr als zwei Abschirmungsschichten, wie z. B. "Quad-Shield", bei dem vier abwechselnde Schichten aus Folie und Geflecht verwendet werden. Andere Abschirmungsdesigns opfern die Flexibilität für eine bessere Leistung; einige Abschirmungen bestehen aus einem massiven Metallrohr. Diese Kabel können nicht stark gebogen werden, da die Abschirmung geknickt wird, was zu Verlusten im Kabel führt. Bei der Verwendung einer Folienabschirmung erleichtert ein kleiner, in die Folie eingearbeiteter Drahtleiter das Anlöten der Abschirmung. ⓘ

Für die Hochfrequenzübertragung bis etwa 1 GHz gibt es Koaxialkabel mit einem massiven Kupferaußenleiter in Größen ab 0,25 Zoll. Der Außenleiter ist wie ein Balg gewellt, um Flexibilität zu ermöglichen, und der Innenleiter wird durch eine Kunststoffspirale in Position gehalten, um ein Luftdielektrikum zu simulieren. Ein Markenname für ein solches Kabel ist Heliax. ⓘ

Koaxialkabel benötigen eine innere Struktur aus einem isolierenden (dielektrischen) Material, um den Abstand zwischen dem Mittelleiter und der Abschirmung aufrechtzuerhalten. Die dielektrischen Verluste nehmen in dieser Reihenfolge zu: Ideales Dielektrikum (kein Verlust), Vakuum, Luft, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylenschaum und festes Polyethylen. Ein inhomogenes Dielektrikum muss durch einen nicht kreisförmigen Leiter kompensiert werden, um Hotspots zu vermeiden. ⓘ

Während viele Kabel ein festes Dielektrikum haben, haben viele andere ein Schaumstoffdielektrikum, das so viel Luft oder ein anderes Gas wie möglich enthält, um die Verluste durch die Verwendung eines Mittelleiters mit größerem Durchmesser zu verringern. Schaumstoffkoaxialkabel haben eine um etwa 15 % geringere Dämpfung, aber einige Arten von Schaumstoffdielektrikum können in feuchten Umgebungen Feuchtigkeit absorbieren, insbesondere an den vielen Oberflächen, was die Verluste erheblich erhöht. Stern- oder speichenförmige Träger sind noch besser, aber teurer und sehr anfällig für das Eindringen von Feuchtigkeit. Noch teurer waren die Luft-Koaxialkabel, die Mitte des 20. Jahrhunderts für die Kommunikation zwischen Städten verwendet wurden. Der Mittelleiter wurde alle paar Zentimeter durch Polyethylenscheiben aufgehängt. Bei einigen verlustarmen Koaxialkabeln wie dem Typ RG-62 wird der Innenleiter von einem spiralförmigen Polyethylenstrang gestützt, so dass zwischen dem größten Teil des Leiters und der Innenseite des Mantels ein Luftraum besteht. Die niedrigere Dielektrizitätskonstante von Luft ermöglicht einen größeren Innendurchmesser bei gleicher Impedanz und einen größeren Außendurchmesser bei gleicher Grenzfrequenz, was die ohmschen Verluste verringert. Innenleiter werden manchmal versilbert, um die Oberfläche zu glätten und Verluste durch den Skin-Effekt zu verringern. Eine raue Oberfläche verlängert den Strompfad und konzentriert den Strom an den Spitzen, was die ohmschen Verluste erhöht. ⓘ

Der Isoliermantel kann aus vielen Materialien hergestellt werden. Eine gängige Wahl ist PVC, aber manche Anwendungen erfordern auch feuerfeste Materialien. Bei Anwendungen im Freien muss der Mantel gegen ultraviolettes Licht, Oxidation, Nagetierschäden oder direktes Eingraben beständig sein. Bei gefluteten Koaxialkabeln wird ein wasserabweisendes Gel verwendet, um das Kabel vor dem Eindringen von Wasser durch kleine Schnitte in den Mantel zu schützen. Bei internen Gehäuseanschlüssen kann der Isoliermantel weggelassen werden. ⓘ

Signalausbreitung

Zweidrahtleitungen haben die Eigenschaft, dass sich die elektromagnetische Welle, die sich in der Leitung ausbreitet, in den Raum um die parallelen Drähte herum erstreckt. Diese Leitungen haben einen geringen Verlust, weisen aber auch unerwünschte Eigenschaften auf. Sie können nicht gebogen, eng verdrillt oder anderweitig geformt werden, ohne ihren Wellenwiderstand zu verändern, was zu einer Reflexion des Signals zurück zur Quelle führt. Sie können auch nicht vergraben oder entlang von oder an etwas Leitendem verlegt werden, da die ausgedehnten Felder Ströme in den nahe gelegenen Leitern induzieren, was zu unerwünschter Strahlung und Verstimmung der Leitung führt. Um sie von parallelen Metallflächen fernzuhalten, werden Abstandsisolatoren verwendet. Koaxialleitungen lösen dieses Problem weitgehend, indem sie praktisch die gesamte elektromagnetische Welle auf den Bereich innerhalb des Kabels beschränken. Koaxialleitungen können daher gebogen und leicht verdreht werden, ohne dass dies negative Auswirkungen hat, und sie können an leitenden Trägern befestigt werden, ohne dass sie unerwünschte Ströme induzieren, sofern Vorkehrungen getroffen werden, um differentielle Signalisierungs-Push-Pull-Ströme im Kabel sicherzustellen. ⓘ

Bei Hochfrequenzanwendungen bis zu einigen Gigahertz breitet sich die Welle hauptsächlich im transversalen elektrisch-magnetischen Modus (TEM) aus, d. h. das elektrische und das magnetische Feld stehen beide senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz können sich jedoch auch transversale elektrische (TE) oder transversale magnetische (TM) Moden ausbreiten, wie sie in einem Hohlleiter auftreten. In der Regel ist es unerwünscht, Signale oberhalb der Grenzfrequenz zu übertragen, da sich dann mehrere Moden mit unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten ausbreiten und sich gegenseitig stören können. Der Außendurchmesser ist ungefähr umgekehrt proportional zur Grenzfrequenz. Eine sich ausbreitende Oberflächenwellenmode, die nur den Mittelleiter betrifft, existiert ebenfalls, wird aber in Koaxialkabeln mit herkömmlicher Geometrie und gemeinsamer Impedanz wirksam unterdrückt. Die elektrischen Feldlinien für diesen TM-Modus haben eine Längskomponente und erfordern Leitungslängen von einer halben Wellenlänge oder mehr. ⓘ

Koaxialkabel können als eine Art Wellenleiter betrachtet werden. In der TEM-Mode wird die Leistung durch das radiale elektrische Feld und das magnetische Feld in Umfangsrichtung übertragen. Dies ist der dominante Modus von der Nullfrequenz (DC) bis zu einer Obergrenze, die durch die elektrischen Abmessungen des Kabels bestimmt wird. ⓘ

Steckverbinder

Ein F-Stecker, der mit herkömmlichen RG-6-Kabeln verwendet wird

Ein N-Stecker

Die Enden von Koaxialkabeln werden normalerweise mit Steckern abgeschlossen. Koaxialsteckverbinder sind so konstruiert, dass sie über die gesamte Verbindung eine koaxiale Form beibehalten und die gleiche Impedanz wie das angeschlossene Kabel haben. Steckverbinder sind in der Regel mit hochleitfähigen Metallen wie Silber oder anlaufbeständigem Gold beschichtet. Aufgrund des Skineffekts wird das HF-Signal nur bei höheren Frequenzen von der Beschichtung getragen und dringt nicht in den Steckerkörper ein. Silber läuft jedoch schnell an, und das entstehende Silbersulfid ist schlecht leitend, was die Leistung des Steckverbinders verschlechtert, so dass Silber für diese Anwendung nicht geeignet ist. ⓘ

Wichtige Parameter

Das Koaxialkabel ist eine besondere Art von Übertragungsleitung, daher sind die für allgemeine Übertragungsleitungen entwickelten Schaltungsmodelle geeignet. Siehe Gleichung des Telegraphen. ⓘ

Schematische Darstellung der elementaren Bestandteile einer Übertragungsleitung ⓘ

Schematische Darstellung einer koaxialen Übertragungsleitung mit Angabe des Wellenwiderstandes

Z_{0}

ⓘ

Physikalische Parameter

Im folgenden Abschnitt werden diese Symbole verwendet:

Länge der Leitung, $h$ .
Außendurchmesser des Innenleiters, $d$ .
Innendurchmesser der Abschirmung, $D$ .
Dielektrizitätskonstante des Isolators, $\epsilon$ . Die Dielektrizitätskonstante wird oft als relative Dielektrizitätskonstante angegeben $\epsilon _{r}$ bezogen auf die Dielektrizitätskonstante des freien Raums $\epsilon _{0}$ : $\epsilon =\epsilon _{r}\epsilon _{0}$ . Handelt es sich bei dem Isolator um ein Gemisch verschiedener dielektrischer Materialien (z. B. Polyethylenschaum ist ein Gemisch aus Polyethylen und Luft), so wird häufig der Begriff effektive Dielektrizitätskonstante $\epsilon _{eff}$ häufig verwendet.
Magnetische Permeabilität des Isolators, $\mu$ . Die Permeabilität wird oft als relative Permeabilität angegeben $\mu _{r}$ bezogen auf die Permeabilität des freien Raums $\mu _{0}$ : $\mu =\mu _{r}\mu _{0}$ . Die relative Permeabilität wird fast immer 1 sein. ⓘ

Grundlegende elektrische Parameter

Shunt-Kapazität pro Längeneinheit, in Farad pro Meter.

\left({\frac {C}{h}}\right)={2\pi \epsilon  \over \ln(D/d)}={2\pi \epsilon _{0}\epsilon _{r} \over \ln(D/d)}

Serieninduktivität pro Längeneinheit, in Henrys pro Meter.

\left({\frac {L}{h}}\right)={\mu  \over 2\pi }\ln(D/d)={\mu _{0}\mu _{r} \over 2\pi }\ln(D/d)

Reihenwiderstand pro Längeneinheit, in Ohm pro Meter. Der Widerstand pro Längeneinheit ist nur der Widerstand des Innenleiters und der Abschirmung bei niedrigen Frequenzen. Bei höheren Frequenzen erhöht der Skineffekt den effektiven Widerstand, da die Leitung auf eine dünne Schicht jedes Leiters beschränkt wird.
Shunt-Leitwert pro Längeneinheit, in Siemens pro Meter. Der Nebenschlussleitwert ist in der Regel sehr gering, da Isolatoren mit guten dielektrischen Eigenschaften verwendet werden (sehr niedriger Verlusttangens). Bei hohen Frequenzen kann ein Dielektrikum einen erheblichen Widerstandsverlust aufweisen. ⓘ

Abgeleitete elektrische Parameter

Charakteristische Impedanz in Ohm (Ω). Die komplexe Impedanz $Z$ einer unendlichen Länge der Übertragungsleitung ist:

Z={\sqrt {\frac {R+sL}{G+sC}}}

R

ist der Widerstand pro Längeneinheit,

L

ist die Induktivität pro Längeneinheit, G ist der Leitwert pro Längeneinheit des Dielektrikums,

C

ist die Kapazität pro Längeneinheit und

s = jω = j 2 πf

ist die Frequenz. Die Größen "pro Längeneinheit" heben sich in der Impedanzformel auf.

Bei Gleichstrom sind die beiden reaktiven Terme Null, so dass die Impedanz reellwertig und extrem hoch ist. Sie sieht wie folgt aus

Z_{\mathrm {DC} }={\sqrt {\frac {R}{G}}}

.

Mit zunehmender Frequenz werden die reaktiven Komponenten wirksam und die Impedanz der Leitung wird komplexwertig. Bei sehr niedrigen Frequenzen (Audiobereich, der für Telefonsysteme von Interesse ist) ist

G

normalerweise viel kleiner als

sC

, so dass die Impedanz bei niedrigen Frequenzen gleich

Z_{\mathrm {LowFreq} }={\sqrt {\frac {R}{sC}}}

,

die einen Phasenwert von -45 Grad hat.

Bei höheren Frequenzen überwiegen in der Regel die reaktiven Terme R und

G

, und die Kabelimpedanz wird wieder reellwertig. Dieser Wert ist

Z 0

, die charakteristische Impedanz des Kabels:

Z_{0}={\sqrt {\frac {sL}{sC}}}={\sqrt {\frac {L}{C}}}

.

Unter der Annahme, dass sich die dielektrischen Eigenschaften des Materials im Inneren des Kabels über den Betriebsbereich des Kabels nicht nennenswert ändern, ist die charakteristische Impedanz oberhalb des Fünffachen der Abschirmgrenzfrequenz frequenzunabhängig. Bei typischen Koaxialkabeln liegt die Abschirmgrenzfrequenz zwischen 600 (RG-6A) und 2.000 Hz (RG-58C).

Die Parameter

L

und

C

werden aus dem Verhältnis des inneren (d) und äußeren (D) Durchmessers und der Dielektrizitätskonstante (

ε

) bestimmt. Die charakteristische Impedanz ist gegeben durch

Z_{0}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {\mu }{\epsilon }}}\ln {\frac {D}{d}}\approx {\frac {59.9\Omega }{\sqrt {\epsilon _{r}}}}\ln {\frac {D}{d}}\approx {\frac {138\Omega }{\sqrt {\epsilon _{r}}}}\log _{10}{\frac {D}{d}}

Dämpfung (Verlust) pro Längeneinheit, in Dezibel pro Meter. Diese ist abhängig von den Verlusten im dielektrischen Material, mit dem das Kabel gefüllt ist, sowie von den Widerstandsverlusten im Mittelleiter und in der äußeren Abschirmung. Diese Verluste sind frequenzabhängig, wobei die Verluste mit steigender Frequenz zunehmen. Die Skin-Effekt-Verluste in den Leitern können durch Vergrößerung des Kabeldurchmessers verringert werden. Ein Kabel mit dem doppelten Durchmesser hat den halben Skin-Effekt-Widerstand. Lässt man die dielektrischen und anderen Verluste außer Acht, würde das größere Kabel den dB/Meter-Verlust halbieren. Bei der Entwicklung eines Systems berücksichtigen die Ingenieure nicht nur die Verluste im Kabel, sondern auch die Verluste in den Steckern.
Ausbreitungsgeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von der Dielektrizitätskonstante und der Permeabilität ab (die normalerweise 1 beträgt).

v={1 \over {\sqrt {\epsilon \mu }}}={c \over {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}

Singlemode-Band. In Koaxialkabeln ist die dominante Mode (die Mode mit der niedrigsten Grenzfrequenz) die TEM-Mode, die eine Grenzfrequenz von Null hat; sie breitet sich bis hinunter zu Gleichstrom aus. Der Modus mit der nächstniedrigeren Grenzfrequenz ist der TE₁₁-Modus. Dieser Modus hat eine "Welle" (zwei Umkehrungen der Polarität), die um den Umfang des Kabels läuft. In guter Näherung ist die Bedingung für die Ausbreitung der TE₁₁-Mode, dass die Wellenlänge im Dielektrikum nicht größer ist als der durchschnittliche Umfang des Isolators, d. h. die Frequenz beträgt mindestens

f_{c}\approx {1 \over \pi ({D+d \over 2}){\sqrt {\mu \epsilon }}}={c \over \pi ({D+d \over 2}){\sqrt {\mu _{r}\epsilon _{r}}}}

.

Daher ist das Kabel von Gleichstrom bis zu dieser Frequenz einmodig und kann in der Praxis bis zu 90 % dieser Frequenz verwendet werden.

Spitzenspannung. Die Spitzenspannung wird durch die Durchbruchspannung des Isolators bestimmt:

V_{p}=\,E_{d}\,{\frac {d}{2}}\,\ln \left({\frac {D}{d}}\right)

wobei

Ed ist die Durchbruchspannung des Isolators in Volt pro Meter

d ist der Innendurchmesser in Metern

D ist der Außendurchmesser in Metern

Die berechnete Spitzenspannung wird häufig um einen Sicherheitsfaktor reduziert. ⓘ

Wahl der Impedanz

Die besten Koaxialkabelimpedanzen für Anwendungen mit hoher Leistung, hoher Spannung und geringer Dämpfung wurden 1929 in den Bell Laboratories experimentell mit 30, 60 bzw. 77 Ω ermittelt. Bei einem Koaxialkabel mit Luftdielektrikum und einer Abschirmung eines bestimmten Innendurchmessers wird die Dämpfung minimiert, indem der Durchmesser des Innenleiters so gewählt wird, dass sich eine charakteristische Impedanz von 76,7 Ω ergibt. Werden gebräuchlichere Dielektrika berücksichtigt, sinkt die verlustärmste Impedanz auf einen Wert zwischen 52 und 64 Ω. Die maximale Belastbarkeit wird bei 30 Ω erreicht. ⓘ

Die ungefähre Impedanz, die zur Anpassung einer mittengespeisten Dipolantenne im freien Raum (d. h. ein Dipol ohne Bodenreflexionen) erforderlich ist, beträgt 73 Ω, so dass für den Anschluss von Kurzwellenantennen an Empfänger üblicherweise 75 Ω-Koax verwendet wurde. Diese haben in der Regel eine so geringe HF-Leistung, dass die Leistungs- und Hochspannungsdurchbrucheigenschaften im Vergleich zur Dämpfung unwichtig sind. Ähnlich verhält es sich bei CATV: Obwohl viele Fernsehsender und CATV-Kopfstationen 300 Ω-Dipolantennen für den Empfang von Off-the-Air-Signalen verwenden, eignet sich 75 Ω-Koaxialkabel als 4:1-Balun-Transformator für diese Antennen, da es eine geringe Dämpfung aufweist. ⓘ

Das arithmetische Mittel zwischen 30 Ω und 77 Ω beträgt 53,5 Ω, das geometrische Mittel 48 Ω. Die Wahl von 50 Ω als Kompromiss zwischen Belastbarkeit und Dämpfung wird im Allgemeinen als Grund für diese Zahl genannt. 50 Ω sind auch deshalb akzeptabel, weil sie ungefähr der Speisepunktimpedanz eines Halbwellendipols entsprechen, der etwa eine Halbwelle über der "normalen" Erde angebracht ist (idealerweise 73 Ω, aber bei tief hängenden horizontalen Drähten reduziert). ⓘ

RG-62 ist ein 93 Ω-Koaxialkabel, das ursprünglich in den 1970er und frühen 1980er Jahren in Großrechnernetzen verwendet wurde (es war das Kabel, das für den Anschluss von IBM 3270-Terminals an IBM 3274/3174 Terminal-Cluster-Controller verwendet wurde). Später übernahmen einige Hersteller von LAN-Ausrüstung, wie Datapoint für ARCNET, RG-62 als Standard für Koaxialkabel. Dieses Kabel hat im Vergleich zu anderen Koaxialkabeln ähnlicher Größe die geringste Kapazität pro Längeneinheit. ⓘ

Alle Komponenten eines Koaxialsystems sollten die gleiche Impedanz haben, um interne Reflexionen an den Verbindungen zwischen den Komponenten zu vermeiden (siehe Impedanzanpassung). Solche Reflexionen können zu einer Signalabschwächung führen. Sie führen zu stehenden Wellen, die die Verluste erhöhen und bei der Übertragung hoher Leistungen sogar zum Durchschlag des Kabels führen können. In analogen Video- oder TV-Systemen führen Reflexionen zu Geisterbildern; mehrere Reflexionen können dazu führen, dass das ursprüngliche Signal von mehr als einem Echo verfolgt wird. Wenn ein Koaxialkabel offen ist (am Ende nicht angeschlossen), hat der Abschluss einen nahezu unendlichen Widerstand, was zu Reflexionen führt. Wenn das Koaxialkabel kurzgeschlossen ist, ist der Abschlusswiderstand nahezu Null, was zu Reflexionen mit entgegengesetzter Polarität führt. Reflexionen werden nahezu eliminiert, wenn das Koaxialkabel mit einem reinen Widerstand abgeschlossen wird, der seiner Impedanz entspricht. ⓘ

Koaxialkabel für Hochfrequenzanwendung werden im Allgemeinen in Leitungsanpassung betrieben. Der Lastwiderstand des Kabels soll möglichst genau dem Wellenwiderstand entsprechen, damit am Leitungsende keine Reflexionen auftreten, die stehende Wellen und erhöhte Verluste hervorrufen können. Der Grad der Fehlanpassung wird mit Stehwellenmessgeräten oder Zeitbereichsreflektometrie ermittelt. Bei Signalen geringer Bandbreite kann der Wert des Lastwiderstandes durch einen Resonanztransformator geändert werden. ⓘ

Reflexionen und frequenzabhängige Eigenschaften des Dielektrikums verändern auch die Flankensteilheit digitaler Signale (vgl. Dispersion und Impulsfahrplan). ⓘ

Reflexionen entstehen an allen Stellen, an denen sich der Wellenwiderstand ändert, auch bei ungeeigneten Verbindungsstellen (Stecker) bei höheren Frequenzen. ⓘ

Herleitung des Wellenwiderstandes von Koaxialkabeln

Man nimmt den Wellenwiderstand bei hohen Frequenzen, ⓘ

$Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}$ ⓘ

Man sollte auch die Induktivität und die Kapazität der beiden konzentrischen zylindrischen Leiter, also des Koaxialkabels, kennen. Durch die Definition $C=Q/V$ und erhält das elektrische Feld durch die Formel des elektrischen Feldes einer unendlichen Leitung, ⓘ

${\vec {E}}={\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}}}{\frac {\hat {r}}{r}}$ ⓘ

wobei $Q$ ist die Ladung, $\epsilon _{o}$ ist die Dielektrizitätskonstante des freien Raums, $r$ ist der radiale Abstand und ${\hat {r}}$ der Einheitsvektor in der Richtung von der Achse weg. Die Spannung, V, ist ⓘ

$V=-\int _{d/2}^{D/2}E\cdot {\hat {r}}dr=-\int _{d/2}^{D/2}{\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}r}}dr={\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}}}\ln {\frac {D}{d}}$ ⓘ

wobei $D$ ist der Innendurchmesser des Außenleiters und $d$ ist der Durchmesser des Innenleiters. Die Kapazität kann dann durch Substitution gelöst werden, ⓘ

$C={\frac {Q}{V}}={\frac {2\pi \epsilon _{o}}{\ln {\frac {D}{d}}}}$ ⓘ

und die Induktivität wird aus dem Ampere'schen Gesetz für zwei konzentrische Leiter (Koaxialdraht) und mit der Definition der Induktivität entnommen, ⓘ

$B={\frac {\mu _{o}I}{2\pi r}}$ und $L={\frac {\phi }{I}}=\int {\frac {B}{I}}dS$ ⓘ

wobei $B$ ist die magnetische Induktion, $\mu _{o}$ ist die Permeabilität des freien Raums, $\phi$ ist der magnetische Fluss und $dS$ die Differentialfläche ist. Nehmen Sie die Induktivität pro Meter, ⓘ

$L=\int \limits _{d}^{D}{\frac {\mu _{o}}{2\pi r}}dr={\frac {\mu _{o}}{2\pi }}\ln {\frac {D}{d}}$ , ⓘ

Substituiert man die abgeleitete Kapazität und Induktivität und verallgemeinert sie für den Fall, dass ein Dielektrikum mit Permeabilität $\mu$ und Dielektrizitätskonstante $\epsilon$ zwischen den inneren und äußeren Leitern verwendet wird, ⓘ

$Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {\mu }{\epsilon }}}\ln {\frac {D}{d}}$ ⓘ

Fragen

Signalverluste

Signalstreuung ist der Durchgang elektromagnetischer Felder durch die Abschirmung eines Kabels und tritt in beiden Richtungen auf. Ingress ist der Durchgang eines externen Signals in das Kabel und kann zu Rauschen und Störungen des gewünschten Signals führen. Der Austritt ist der Durchgang von Signalen, die im Kabel verbleiben sollen, in die Außenwelt und kann zu einem schwächeren Signal am Ende des Kabels und zu Hochfrequenzstörungen bei Geräten in der Nähe führen. Schwerwiegende Leckagen resultieren in der Regel aus unsachgemäß installierten Steckern oder Fehlern in der Kabelabschirmung. ⓘ

In den Vereinigten Staaten werden beispielsweise Signalverluste von Kabelfernsehsystemen von der FCC reguliert, da Kabelsignale dieselben Frequenzen nutzen wie die der Luftfahrt und der Funknavigation. CATV-Betreiber können sich auch dafür entscheiden, ihre Netze auf Lecks zu überwachen, um ein Eindringen zu verhindern. Fremde Signale, die in das Kabel eindringen, können unerwünschtes Rauschen und Geisterbilder verursachen. Übermäßiges Rauschen kann das Signal überwältigen und es unbrauchbar machen. Das Eindringen in den Kanal kann digital durch Ingress Cancellation entfernt werden. ⓘ

Eine ideale Abschirmung wäre ein perfekter Leiter ohne Löcher, Lücken oder Beulen, der mit einer perfekten Masse verbunden ist. Eine glatte, massive und hochleitfähige Abschirmung wäre jedoch schwer, unflexibel und teuer. Ein solches Koaxialkabel wird für geradlinige Zuführungen zu kommerziellen Funktürmen verwendet. Wirtschaftlichere Kabel müssen Kompromisse zwischen der Wirksamkeit der Abschirmung, der Flexibilität und den Kosten eingehen, wie z. B. die gewellte Oberfläche von flexiblen Hardline-, flexiblen Geflecht- oder Folienabschirmungen. Da Abschirmungen keine perfekten Leiter sein können, erzeugt der auf der Innenseite der Abschirmung fließende Strom ein elektromagnetisches Feld auf der Außenfläche der Abschirmung. ⓘ

Betrachten Sie den Skin-Effekt. Die Stärke eines Wechselstroms in einem Leiter nimmt mit dem Abstand unter der Oberfläche exponentiell ab, wobei die Eindringtiefe proportional zur Quadratwurzel des spezifischen Widerstands ist. Das bedeutet, dass bei einer Abschirmung mit endlicher Dicke immer noch ein kleiner Teil des Stroms auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Leiters fließt. Bei einem perfekten Leiter (d. h. mit einem Widerstand von Null) würde der gesamte Strom an der Oberfläche fließen, ohne in und durch den Leiter zu dringen. Echte Kabel haben eine Abschirmung aus einem unvollkommenen, wenn auch meist sehr guten Leiter, so dass immer ein gewisses Leck vorhanden sein muss. ⓘ

Die Lücken oder Löcher lassen einen Teil des elektromagnetischen Feldes auf die andere Seite durchdringen. Zum Beispiel haben geflochtene Schirme viele kleine Lücken. Bei einer Folienabschirmung (Vollmetall) sind die Lücken kleiner, aber es gibt immer noch eine Naht, die sich über die gesamte Länge des Kabels erstreckt. Die Folie wird mit zunehmender Dicke immer starrer, so dass eine dünne Folienschicht oft von einem Metallgeflecht umgeben ist, das bei einem bestimmten Querschnitt mehr Flexibilität bietet. ⓘ

Signalverluste können schwerwiegend sein, wenn der Kontakt an der Schnittstelle zu den Steckern an beiden Enden des Kabels schlecht ist oder wenn die Abschirmung unterbrochen ist. ⓘ

Um Signalverluste in oder aus dem Kabel um einen Faktor von 1000 oder sogar 10.000 zu reduzieren, werden supergeschirmte Kabel häufig in kritischen Anwendungen eingesetzt, z. B. für Neutronenflusszähler in Kernreaktoren. ⓘ

Supergeschirmte Kabel für den Einsatz in Kernkraftwerken sind in der IEC 96-4-1, 1990, definiert. Da es jedoch lange Lücken beim Bau von Kernkraftwerken in Europa gab, verwenden viele bestehende Anlagen supergeschirmte Kabel nach der britischen Norm AESS(TRG) 71181, auf die in der IEC 61917 verwiesen wird. ⓘ

Erdschleifen

Ein kontinuierlicher Strom, auch wenn er gering ist, entlang der unvollkommenen Abschirmung eines Koaxialkabels kann sichtbare oder hörbare Störungen verursachen. In CATV-Systemen, die analoge Signale verteilen, kann der Potenzialunterschied zwischen dem Koaxialnetz und dem elektrischen Erdungssystem eines Hauses einen sichtbaren "Brummton" im Bild verursachen. Dieser erscheint als breiter horizontaler Verzerrungsbalken im Bild, der langsam nach oben wandert. Solche Potenzialunterschiede können durch eine ordnungsgemäße Verbindung mit einer gemeinsamen Masse am Haus verringert werden. Siehe Erdungsschleife. ⓘ

Rauschen

Externe Felder erzeugen eine Spannung an der Induktivität der Außenseite des Außenleiters zwischen Sender und Empfänger. Der Effekt ist geringer, wenn mehrere Kabel parallel verlegt sind, da dies die Induktivität und damit die Spannung verringert. Da der Außenleiter das Bezugspotenzial für das Signal auf dem Innenleiter führt, misst der Empfangskreis die falsche Spannung. ⓘ

Transformator-Effekt

Der Transformator-Effekt wird manchmal genutzt, um die Auswirkungen der in der Abschirmung induzierten Ströme abzuschwächen. Die Innen- und Außenleiter bilden die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators, und der Effekt wird bei einigen hochwertigen Kabeln mit einer Außenschicht aus Mu-Metall noch verstärkt. Durch diesen 1:1-Transformator wird die oben erwähnte Spannung über den Außenleiter auf den Innenleiter transformiert, so dass die beiden Spannungen vom Empfänger aufgehoben werden können. Viele Sender und Empfänger verfügen über Mittel, um die Leckage noch weiter zu reduzieren. Sie erhöhen den Transformatoreffekt, indem sie das gesamte Kabel ein- oder mehrmals durch einen Ferritkern leiten. ⓘ

Gleichtaktstrom und Strahlung

Gleichtaktströme treten auf, wenn Streuströme in der Abschirmung in dieselbe Richtung fließen wie der Strom im Mittelleiter, wodurch das Koaxialkabel abstrahlt. Sie sind das Gegenteil der gewünschten "Push-Pull"-Differenzsignalströme, bei denen die Signalströme auf dem Innen- und Außenleiter gleich groß und entgegengesetzt sind. ⓘ

Der größte Teil des Abschirmeffekts bei Koaxialkabeln resultiert aus gegenläufigen Strömen im Mittelleiter und in der Abschirmung, die entgegengesetzte Magnetfelder erzeugen, die sich aufheben und daher nicht abstrahlen. Derselbe Effekt kommt auch bei der Oberleitung zum Tragen. Allerdings reagiert die Leiterleitung extrem empfindlich auf umliegende Metallobjekte, die in die Felder eindringen können, bevor sie sich vollständig aufheben. Bei Koax besteht dieses Problem nicht, da das Feld von der Abschirmung eingeschlossen ist. Dennoch ist es möglich, dass sich zwischen der Abschirmung und anderen angeschlossenen Objekten, z. B. der Antenne, die das Koaxialkabel speist, ein Feld bildet. Der Strom, der durch das Feld zwischen der Antenne und der Koaxialabschirmung gebildet wird, würde in dieselbe Richtung fließen wie der Strom im Mittelleiter und somit nicht aufgehoben werden. Die Energie würde vom Koax selbst abstrahlen und das Strahlungsdiagramm der Antenne beeinflussen. Bei ausreichender Leistung könnte dies eine Gefahr für Personen in der Nähe des Kabels darstellen. Ein richtig platzierter und richtig bemessener Balun kann Gleichtaktstrahlung in Koaxialkabeln verhindern. Ein Trenntransformator oder ein Sperrkondensator kann zur Kopplung eines Koaxialkabels mit einem Gerät verwendet werden, wenn es wünschenswert ist, Hochfrequenzsignale durchzulassen, aber Gleichstrom oder niederfrequente Leistung zu blockieren. ⓘ

Normen

Die meisten Koaxialkabel haben einen Wellenwiderstand von 50, 52, 75 oder 93 Ω. Die HF-Industrie verwendet standardisierte Typenbezeichnungen für Koaxialkabel. Dank des Fernsehens ist RG-6 das am häufigsten verwendete Koaxialkabel für den Hausgebrauch, und die meisten Verbindungen außerhalb Europas erfolgen über F-Stecker. ⓘ

Für militärische Zwecke wurde eine Reihe von Standardtypen von Koaxialkabeln in der Form "RG-#" oder "RG-#/U" festgelegt. Sie stammen aus dem Zweiten Weltkrieg und wurden im 1962 veröffentlichten MIL-HDBK-216 aufgeführt. Diese Bezeichnungen sind inzwischen veraltet. Die Bezeichnung RG steht für Radio Guide; die Bezeichnung U steht für Universal. Die aktuelle Militärnorm ist MIL-SPEC MIL-C-17. MIL-C-17-Nummern, wie z. B. "M17/75-RG214", werden für militärische Kabel und Katalognummern der Hersteller für zivile Anwendungen angegeben. Die Bezeichnungen der RG-Serie waren jedoch über Generationen hinweg so gebräuchlich, dass sie immer noch verwendet werden, obwohl kritische Benutzer wissen sollten, dass es seit der Rücknahme des Handbuchs keinen Standard gibt, der die elektrischen und physikalischen Eigenschaften eines als "RG-#-Typ" beschriebenen Kabels garantiert. Die RG-Kennungen werden hauptsächlich verwendet, um kompatible Steckverbinder zu identifizieren, die zu den Abmessungen des Innenleiters, des Dielektrikums und des Mantels der alten RG-Serie passen. ⓘ

Typ	Impedanz (Ohm)	Kern (mm)	Dielektrikum				Äußerer Durchmesser		Schirme	Bemerkungen	Max. Dämpfung, 750 MHz (dB/100 ft) ⓘ
Typ	Impedanz (Ohm)	Kern (mm)	Typ	(VF)	(in)	(mm)	(in)	(mm)	Schirme	Bemerkungen	Max. Dämpfung, 750 MHz (dB/100 ft) ⓘ
RG-6/U	75	1.024	PF	0.75	0.185	4.7	0.270	6.86	Doppelt	Geringer Verlust bei hoher Frequenz für Kabelfernsehen, Satellitenfernsehen und Kabelmodems	5.650
RG-6/UQ	75	1.024	PF	0.75	0.185	4.7	0.298	7.57	Vierfach	Dies ist das "vierfach geschirmte RG-6". Es hat vier Lagen Abschirmung; normales RG-6 hat nur eine oder zwei.	5.650
RG-7	75	1.30	PF		0.225	5.72	0.320	8.13	Doppelt	Geringer Verlust bei hoher Frequenz für Kabelfernsehen, Satellitenfernsehen und Kabelmodems	4.570
RG-8/U	50	2.17	PE		0.285	7.2	0.405	10.3		Amateurfunk; Thicknet (10BASE5) ist ähnlich	5.967
RG-8X	50	1.47	PF	0.82	0.155	3.9	0.242	6.1	Einfach	Eine dünnere Version, die einige der elektrischen Eigenschaften von RG-8U bei einem Durchmesser ähnlich dem von RG-59 aufweist.	10.946
RG-9/U	51		PE				0.420	10.7
RG-11/U	75	1.63	PE	0.66-0.85	0.285	7.2	0.412	10.5	Zweifach/Dreifach/Vierfach	Geringer Verlust bei hohen Frequenzen für Kabel- und Satellitenfernsehen. Wird für lange Abzweigungen und unterirdische Kabelkanäle verwendet, ähnlich wie RG7, aber im Allgemeinen mit geringerem Verlust.	3.650
RG-56/U	48	1.4859					0.308	7.82	Doppelt geflochten und geschirmt	Bemessen bis 8000 Volt, Gummidielektrikum
RG-58/U	50	0.81	PE	0.66	0.116	2.9	0.195	5.0	Einfach	Wird für Funkkommunikation und Amateurfunk, dünnes Ethernet (10BASE2) und NIM-Elektronik verwendet, Verlust 1,056 dB/m @ 2,4 GHz. Gebräuchlich.	13.104
RG-59/U	75	0.64	PE	0.66	0.146	3.7	0.242	6.1	Einfach	Wird für die Übertragung von Basisband-Video im geschlossenen Fernsehsystem verwendet, früher für das Kabelfernsehen eingesetzt. Im Allgemeinen hat es eine schlechte Abschirmung, kann aber ein HQ-HD-Signal oder Video über kurze Entfernungen übertragen.	9.708
RG-59A/U	75	0.762	PF	0.78	0.146	3.7	0.242	6.1	Einfach	Ähnliche physikalische Eigenschaften wie RG-59 und RG-59/U, jedoch mit einem höheren Geschwindigkeitsfaktor. 8,9@700 MHz	8.900
3C-2V	75	0.50	PE	0.85		3.0		5.4	Einfach	Wird für die Übertragung von Fernseh- und Videoüberwachungssystemen sowie für andere Anwendungen verwendet. PVC-Mantel.
5C-2V	75	0.80	PE	0.82±0.02	0.181	4.6	0.256	6.5	Doppelt	Wird für Innenleitungen für Überwachungssysteme, CCTV-Zuleitungen, Verkabelung zwischen Kamera und Steuereinheit und Videosignalübertragung verwendet. PVC-Mantel.
RG-60/U	50	1.024	PE				0.425	10.8	Einfach	Wird für hochauflösendes Kabelfernsehen und Hochgeschwindigkeits-Internet über Kabel verwendet.
RG-62/U	92		PF	0.84			0.242	6.1	Einfach	Wird für ARCNET- und Autoradio-Antennen verwendet.
RG-62A	93		ASP				0.242	6.1	Einfach	Verwendet für NIM-Elektronik
RG-63	125	1.2	PE				0.405	10.29	Doppeltes Geflecht	Verwendet für die Luft- und Raumfahrt	4.6
RG-142/U	50	0.94	PTFE		0.116	2.95	0.195	4.95	Doppeltes Geflecht	Verwendet für Testgeräte	9.600
RG-174/U	50	0.5 (7×0.16)	PE	0.66	0.059	1.5	0.100	2.55	Einfach	Üblich für Wi-Fi-Pigtails: flexibler, aber höherer Verlust als RG58; wird mit LEMO 00-Steckern in NIM-Elektronik verwendet.	23.565
RG-178/U	50	0.31 (7×0.1)	PTFE	0.69	0.033	0.84	0.071	1.8	Einfach	Wird für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet. 42,7 @ 900 MHz, Kernmaterial: Ag-beschichteter Cu-ummantelter Stahl	42.700
RG-179/U	75	0.31 (7×0.1)	PTFE	0.67	0.063	1.6	0.098	2.5	Einfach	VGA RGBHV, Aderwerkstoff: Ag-beschichtetes Cu
RG-180B/U	95	0.31	PTFE		0.102	2.59	0.145	3.68	Einfach versilbertes Kupfer	VGA RGBHV, Aderwerkstoff: Ag-beschichteter Cu-ummantelter Stahl
RG-188A/U	50	0.5 (7×0.16)	PTFE	0.70	0.06	1.52	0.1	2.54	Einfach	26,2 @ 1000 MHz, Kernmaterial: Ag-beschichteter Cu-ummantelter Stahl	26.200
RG-195	95	0.305	PTFE		0.102	2.59	0.145	3.68	Einfach	PTFE-Mantel, geeignet für direkte Erdverlegung, Kernmaterial: Ag-beschichteter Cu-ummantelter Stahl
RG-213/U	50	2.26 (7×0.75)	PE	0.66	0.285	7.2	0.405	10.3	Einfach	Für Funkkommunikation und Amateurfunk, EMV-Testantennenkabel. In der Regel geringerer Verlust als RG58. Gebräuchlich.	5.967
RG-214/U	50	2.26 (7×0.75)	PE	0.66	0.285	7.2	0.425	10.8	Doppelt	Wird für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet.	6.702
RG-218	50	4.963	PE	0.66	0.660 (0.680?)	16.76 (17.27?)	0.870	22	Einfach	Großer Durchmesser, nicht sehr flexibel, geringer Verlust (2,5 dB/100 ft @ 400 MHz), 11 kV dielektrische Festigkeit.	2.834
RG-223/U	50	0.88	PE	0.66	0.0815	2.07	0.212	5.4	Doppelt	Versilberte Abschirmungen. Muster RG-223-Datenblatt	11.461
RG-316/U	50	0.51 (7×0.17)	PTFE	0.695	0.060	1.5	0.098	2.6	Einfach	Verwendet mit LEMO 00-Steckern in NIM-Elektronik	22.452
RG-400/U	50	1.0 (19×0.20)	PTFE			2.95		4.95	Doppelt		12.566
RG-402/U	50	0.93	PTFE			3.0	0.141	3.58	Einfaches versilbertes Kupfer	Halbsteif, 0,91 dB/m@5 GHz	27.700
RG-405/U	50	0.51	PTFE			1.68	0.0865	2.20	Einfach versilberter kupferkaschierter Stahl	Halbsteif, 1,51 dB/m@5 GHz	46.000
H155	50	1.41 (19×0.28)	PF	0.79	0.0984	2.5	0.2126	5.4	Doppelt	Geringerer Verlust bei hohen Frequenzen für Funkkommunikation und Amateurfunk
H500	50	2.5	PF	0.81	0.1772	4.5	0.386	9.8	Doppelt	Niedriger Verlust bei hoher Frequenz für Funkkommunikation und Amateurfunk, 4,45 @ 1000 MHz	4.450
LMR-100	50	0.46	PE	0.66	0.0417	1.06	0.110	2.79	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 1,36 dB/Meter @ 2,4 GHz	20.7
LMR-195	50	0.94	PF	0.80	0.073	1.85	0.195	4.95	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,620 dB/Meter bei 2,4 GHz	10.1
LMR-200 HDF-200 CFD-200	50	1.12	PF	0.83	0.116	2.95	0.195	4.95	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,554 dB/Meter bei 2,4 GHz	9.0
LMR-240 EMR-240	50	1.42	PF	0.84	0.150	3.81	0.240	6.1	Doppelt	Amateurfunk, verlustarmer Ersatz für RG-8X	6.9
LMR-300	50	1.78	PF	0.82	0.190	4.83	0.300	7.62	Folie, Geflecht	Dämpfungsarme Kommunikation	5.5
LMR-400 HDF-400 CFD-400 EMR-400	50	2.74	PF	0.85	0.285	7.24	0.405	10.29	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,223 dB/Meter @ 2,4 GHz, Kernmaterial: Cu-ummanteltes Al	3.5
LMR-500	50	3.61	PF	0.86	0.370	9.4	0.500	12.7	Doppelt	Kommunikation mit geringen Verlusten, Kernmaterial: Cu-ummanteltes Al	2.8
LMR-600	50	4.47	PF	0.87	0.455	11.56	0.590	14.99	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,144 dB/Meter @ 2,4 GHz, Kernmaterial: Cu-ummanteltes Al	2.3
LMR-900	50	6.65	PF	0.87	0.680	17.27	0.870	22.10	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,098 dB/Meter bei 2,4 GHz, Kernmaterial: BC-Rohr	1.5
LMR-1200	50	8.86	PF	0.88	0.920	23.37	1.200	30.48	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,075 dB/Meter bei 2,4 GHz, Kernmaterial: BC-Rohr	1.3
LMR-1700	50	13.39	PF	0.89	1.350	34.29	1.670	42.42	Doppelt	Verlustarme Kommunikation, 0,056 dB/Meter bei 2,4 GHz, Kernmaterial: BC-Rohr	0.8
LDF4-40A	50	4.826	FPE		0.51	12.954	0.55	13.97	gewelltes Kupfer	Heliax Cellflex verlustarm und halbflexibel	1.90
LDF5-50A	50	8.712	FPE		0.93	23.622	0.98	24.892	gewelltes Kupfer	Heliax Cellflex verlustarm und halbflexibel	1.07
QR-320	75	1.80	PF		0.395	10.03			Einfach	Verlustarme Leitung, die in den meisten Anwendungen RG-11 ersetzt	3.340
QR-540	75	3.15	PF		0.610	15.49			Einfach	Harte Leitung mit geringem Verlust	1.850
QR-715	75	4.22	PF		0.785	19.94			Einfach	Harte Leitung mit geringem Verlust	1.490
QR-860	75	5.16	PF		0.960	24.38			Einfach	Harte Leitung mit geringem Verlust	1.240
QR-1125	75	6.68	PF		1.225	31.12			Einfach	Harte Leitung mit geringem Verlust	1.010

Codes für dielektrische Materialien ⓘ

FPE ist geschäumtes Polyethylen
PE ist festes Polyethylen
PF ist Polyethylenschaum
PTFE ist Polytetrafluorethylen;
ASP ist Luftraum-Polyethylen ⓘ

VF ist der Geschwindigkeitsfaktor; er wird durch den effektiven $\epsilon _{r}$ und $\mu _{r}$ ⓘ

VF für festes PE ist etwa 0,66
VF für Schaum-PE beträgt etwa 0,78 bis 0,88
VF für Luft beträgt ca. 1,00
VF für festes PTFE beträgt ca. 0,70
VF für Schaum-PTFE beträgt ca. 0,84 ⓘ

Es gibt auch andere Bezeichnungen für Koaxialkabel wie die Serien URM, CT, BT, RA, PSF und WF. ⓘ

RG-6-Koaxialkabel ⓘ

RG-142-Koaxialkabel ⓘ

RG-405 halbsteifes Koaxialkabel ⓘ

Hochwertiges Koaxial-Audiokabel (S/PDIF) ⓘ

Verwendet

Kurze Koaxialkabel werden häufig zum Anschluss von Heimvideogeräten, in Amateurfunkanlagen und in NIM verwendet. Während sie früher häufig für die Implementierung von Computernetzwerken, insbesondere Ethernet ("thick" 10BASE5 und "thin" 10BASE2), verwendet wurden, haben Twisted-Pair-Kabel sie in den meisten Anwendungen ersetzt, mit Ausnahme des wachsenden Marktes für Kabelmodems für den Breitband-Internetzugang. ⓘ

Koaxialkabel für große Entfernungen wurden im 20. Jahrhundert für die Verbindung von Rundfunk-, Fernseh- und Fernsprechnetzen verwendet, sind aber inzwischen weitgehend durch neuere Methoden (Glasfaser, T1/E1, Satellit) abgelöst worden. ⓘ

Kürzere Koaxialkabel übertragen immer noch Kabelfernsehsignale zu den meisten Fernsehempfängern, und für diesen Zweck wird der größte Teil der Koaxialkabelproduktion verwendet. In den 1980er und frühen 1990er Jahren wurde Koaxialkabel auch in Computernetzwerken verwendet, vor allem in Ethernet-Netzwerken, wo es Ende der 1990er bis Anfang der 2000er Jahre durch UTP-Kabel in Nordamerika und STP-Kabel in Westeuropa ersetzt wurde, beide mit modularen 8P8C-Steckern. ⓘ

Mikrokoaxialkabel werden in einer Reihe von Verbrauchergeräten, militärischen Ausrüstungen und auch in Ultraschall-Scangeräten verwendet. ⓘ

Die gebräuchlichsten Impedanzen sind 50 oder 52 Ohm und 75 Ohm, obwohl auch andere Impedanzen für spezielle Anwendungen erhältlich sind. Die 50/52-Ohm-Kabel werden häufig für industrielle und kommerzielle Zwei-Wege-Hochfrequenzanwendungen (einschließlich Radio und Telekommunikation) verwendet, während die 75-Ohm-Impedanz üblicherweise für Fernseh- und Radioübertragungen genutzt wird. ⓘ

Koaxialkabel werden häufig verwendet, um Daten/Signale von einer Antenne zu einem Empfänger zu übertragen - von einer Satellitenschüssel zu einem Satellitenempfänger, von einer Fernsehantenne zu einem Fernsehempfänger, von einem Funkmast zu einem Funkempfänger usw. In vielen Fällen führt dasselbe Koaxialkabel auch Strom in die entgegengesetzte Richtung, nämlich zur Antenne, um den rauscharmen Verstärker zu betreiben. In einigen Fällen überträgt ein einziges Koaxialkabel (unidirektional) Strom und bidirektionale Daten/Signale, wie bei DiSEqC. ⓘ

Arten

Harte Leitung

15⁄8 Zoll (41 mm) flexible Leitung ⓘ

1-5/8" Heliax-Koaxialkabel ⓘ

Hardline wird im Rundfunk und bei vielen anderen Formen der Funkkommunikation verwendet. Es handelt sich dabei um ein Koaxialkabel, das als Abschirmung runde Kupfer-, Silber- oder Goldrohre oder eine Kombination aus diesen Metallen verwendet. Bei einigen minderwertigen Kabeln kann die Abschirmung auch aus Aluminium bestehen. Aluminium ist jedoch leicht oxidierbar, und im Gegensatz zu Silberoxid verliert Aluminiumoxid drastisch an effektiver Leitfähigkeit. Daher müssen alle Verbindungen luft- und wasserdicht sein. Der Mittelleiter kann aus massivem Kupfer oder kupferbeschichtetem Aluminium bestehen. Da der Skin-Effekt bei HF ein Problem darstellt, bietet eine Verkupferung ausreichend Oberfläche für einen effektiven Leiter. Die meisten Hardline-Varianten, die für externe Gehäuse oder im Freien verwendet werden, haben einen PVC-Mantel; bei einigen internen Anwendungen kann der Isoliermantel jedoch weggelassen werden. Hardline kann sehr dick sein, in der Regel mindestens einen halben Zoll oder 13 mm und bis zu einem Vielfachen davon, und hat selbst bei hoher Leistung einen geringen Verlust. Diese groß dimensionierten Leitungen werden fast immer für die Verbindung zwischen einem Sender am Boden und der Antenne auf einem Turm verwendet. Hardline kann auch unter Markennamen wie Heliax (CommScope) oder Cablewave (RFS/Cablewave) bekannt sein. Größere Hardline-Varianten haben einen Mittelleiter, der entweder aus starrem oder gewelltem Kupferrohr besteht. Das Dielektrikum in Hardline-Leitungen kann aus Polyethylenschaum, Luft oder einem unter Druck stehenden Gas wie Stickstoff oder getrockneter Luft (getrocknete Luft) bestehen. Bei gasbeaufschlagten Leitungen werden harte Kunststoffe wie Nylon als Abstandshalter verwendet, um die Innen- und Außenleiter zu trennen. Die Zugabe dieser Gase in den dielektrischen Raum reduziert die Verunreinigung durch Feuchtigkeit, sorgt für eine stabile Dielektrizitätskonstante und verringert das Risiko interner Lichtbogenbildung. Gasgefüllte Leitungen werden in der Regel bei Hochleistungs-HF-Sendern wie Fernseh- oder Radiosendern, militärischen Sendern und Hochleistungs-Amateurfunkanwendungen eingesetzt, können aber auch bei einigen kritischen Anwendungen mit geringerer Leistung, z. B. im Mikrowellenbereich, verwendet werden. Im Mikrowellenbereich werden jedoch für Anwendungen von Sender zu Antenne oder von Antenne zu Empfänger häufiger Hohlleiter als feste Leitungen verwendet. Auch die verschiedenen Abschirmungen, die bei Hardline-Leitungen verwendet werden, unterscheiden sich. Einige Formen verwenden starre Rohre, während andere ein gewelltes Rohr verwenden, das das Biegen erleichtert und das Knicken reduziert, wenn das Kabel entsprechend gebogen wird. Bei einigen Hochfrequenzanwendungen, insbesondere bei Geräten im Mikrowellenbereich, können kleinere Varianten von Festkabeln intern verwendet werden, um Interferenzen zwischen den einzelnen Stufen des Geräts zu verringern. ⓘ

Strahlende

Abstrahlende Kabel oder Leckkabel sind eine weitere Form von Koaxialkabeln, die ähnlich wie harte Kabel aufgebaut sind, jedoch mit abgestimmten Schlitzen in der Abschirmung. Diese Schlitze sind auf die spezifische HF-Wellenlänge des Betriebs oder auf ein bestimmtes Funkfrequenzband abgestimmt. Dieser Kabeltyp sorgt für einen abgestimmten bidirektionalen "gewünschten" Leckeffekt zwischen Sender und Empfänger. Sie werden häufig in Aufzugsschächten, auf Schiffen der US-Marine, in unterirdischen Transporttunneln und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen eine Antenne nicht möglich ist. Ein Beispiel für diesen Kabeltyp ist Radiax (CommScope). ⓘ

RG-6

RG-6 ist in vier verschiedenen Typen erhältlich, die für unterschiedliche Anwendungen konzipiert sind. Darüber hinaus kann der Kern aus kupferummanteltem Stahl (CCS) oder blankem Vollkupfer (BC) bestehen. "Einfaches" oder "Haus"-RG-6 ist für die Innen- oder Außenverkabelung von Häusern vorgesehen. "Geflutetes" Kabel ist mit wasserabweisendem Gel für die Verwendung in unterirdischen Rohren oder für die direkte Erdverlegung getränkt. "Messenger"-Kabel können eine gewisse Wasserdichtigkeit aufweisen, zeichnen sich aber durch einen zusätzlichen Stahldraht entlang der Länge aus, um die Spannung zu halten, die bei einem Abwurf von einem Strommast entsteht. "Plenum"-Verkabelung ist teuer und wird mit einem speziellen Außenmantel auf Teflonbasis geliefert, der für die Verwendung in Lüftungskanälen entwickelt wurde, um die Brandschutzvorschriften zu erfüllen. Es wurde entwickelt, da die Kunststoffe, die als Außenmantel und Innenisolierung in vielen "einfachen" oder "Haus"-Kabeln verwendet werden, bei Verbrennung giftige Gase abgeben. ⓘ

Triaxiales Kabel

Triaxialkabel oder Triax ist ein Koaxialkabel mit einer dritten Schicht aus Abschirmung, Isolierung und Ummantelung. Die äußere Abschirmung, die geerdet ist, schützt die innere Abschirmung vor elektromagnetischen Störungen von außen. ⓘ

Zweiachsiges Kabel

Das Zwillings-Axialkabel oder Twinax ist ein symmetrisches, verdrilltes Paar in einer zylindrischen Abschirmung. Es ermöglicht eine nahezu perfekte differentielle Signalübertragung, die sowohl abgeschirmt als auch symmetrisch ist. Manchmal wird auch ein mehradriges Koaxialkabel verwendet. ⓘ

Halbstarre

Halbstarre Koaxialkabel ⓘ

Halbstarres Koaxialkabel, installiert in einem Agilent N9344C 20GHz Spektrumanalysator ⓘ

Halbstarre Kabel sind Koaxialkabel mit einer massiven Kupferumhüllung. Diese Art von Koaxialkabel bietet im Vergleich zu Kabeln mit einem geflochtenen Außenleiter eine bessere Abschirmung, insbesondere bei höheren Frequenzen. Der größte Nachteil besteht darin, dass das Kabel, wie der Name schon sagt, nicht sehr flexibel ist und nicht dafür gedacht ist, nach der ersten Formung gebogen zu werden. (Siehe § Harte Leitung) ⓘ

Das anpassungsfähige Kabel ist eine flexible, umformbare Alternative zum halbstarren Koaxialkabel und wird dort eingesetzt, wo Flexibilität erforderlich ist. Konformes Kabel kann von Hand abisoliert und geformt werden, ohne dass spezielle Werkzeuge erforderlich sind, ähnlich wie bei Standard-Koaxialkabeln. ⓘ

Starre Leitung

Eine starre Leitung ist eine Koaxialleitung, die aus zwei Kupferrohren besteht, die mit Hilfe von PTFE-Halterungen alle zwei Meter konzentrisch gehalten werden. Starre Leitungen können nicht gebogen werden, so dass sie oft Bögen benötigen. Die Verbindung mit starren Leitungen erfolgt mit einem Innenrohr/einer Innenstütze und einem Flansch oder einem Verbindungssatz. In der Regel werden starre Leitungen mit standardisierten EIA-HF-Steckverbindern verbunden, deren Bullet- und Flanschgrößen den Standardleitungsdurchmessern entsprechen. Für jeden Außendurchmesser können entweder 75- oder 50-Ohm-Innenrohre bezogen werden. Starre Leitungen werden üblicherweise in Innenräumen für die Verbindung zwischen Hochleistungssendern und anderen HF-Komponenten verwendet, aber robustere starre Leitungen mit wetterfesten Flanschen werden im Freien an Antennenmasten usw. eingesetzt. Um Gewicht und Kosten zu sparen, besteht die äußere Leitung bei Masten und ähnlichen Konstruktionen oft aus Aluminium, und es muss besonders darauf geachtet werden, dass keine Korrosion auftritt. Mit einer Flanschverbindung ist es auch möglich, von einer starren Leitung zu einer harten Leitung überzugehen. Viele Rundfunkantennen und Antennenverteiler verwenden die geflanschte Schnittstelle für starre Leitungen auch beim Anschluss an flexible Koaxialkabel und harte Leitungen. Starre Leitungen werden in verschiedenen Größen hergestellt:

Größe	Äußerer Leiter		Innenleiter ⓘ
Größe	Außendurchmesser (nicht geflanscht)	Innendurchmesser	Äußerer Durchmesser	Innendurchmesser
7/8"	22,2 mm	20 mm	8,7 mm	7,4 mm
1 5/8"	41,3 mm	38,8 mm	16,9 mm	15,0 mm
3 1/8"	79,4 mm	76,9 mm	33,4 mm	31,3 mm
4 1/2"	106 mm	103 mm	44,8 mm	42,8 mm
6 1/8"	155,6 mm	151,9 mm	66,0 mm	64,0 mm

zum Beispiel Kabelfernsehen, Sat-TV
- RG-59
  - Wellenwiderstand 75 Ω
  - Durchmesser 0,25 Zoll (6,4 mm)
S-Video-Kabel. ⓘ

Im Vereinigten Königreich verwendete Kabel

Zu Beginn der analogen Satellitenfernsehübertragungen im Vereinigten Königreich durch Sky wurde ein 75-Ohm-Kabel, das so genannte RG6, verwendet. Dieses Kabel hatte einen 1 mm dicken Kupferkern, ein Polyethylen-Dielektrikum mit Luftabstand und ein Kupfergeflecht auf einem Aluminiumfolienschirm. Bei ungeschützter Verlegung im Freien wurde das Kabel durch UV-Strahlung beeinträchtigt, wodurch der PVC-Außenmantel rissig wurde und Feuchtigkeit eindringen konnte. Die Kombination aus Kupfer, Aluminium, Feuchtigkeit und Luft verursachte eine schnelle Korrosion, die manchmal das Aussehen einer "Schlange, die ein Ei verschluckt hat" hatte. Daher wurde das RG6-Kabel trotz der höheren Kosten zugunsten des CT100-Kabels aufgegeben, als Sky seine digitalen Sendungen einführte. ⓘ

Von etwa 1999 bis 2005 (als der CT100-Hersteller Raydex sein Geschäft aufgab) blieb das CT100 das 75-Ohm-Kabel der Wahl für Satellitenfernsehen und insbesondere für Sky. Es verfügte über ein Polyethylen-Dielektrikum mit Luftpolsterung, einen 1 mm dicken Kupferkern und ein Kupfergeflecht auf einer Kupferfolie als Abschirmung. CT63 war ein dünneres Kabel in "Shotgun"-Bauweise, d. h. es handelte sich um zwei miteinander verschmolzene Kabel. Es wurde hauptsächlich von Sky für die Doppelverbindung verwendet, die für den Sky+-Satellitenfernsehempfänger erforderlich ist, der ein Festplattenaufzeichnungssystem und einen zweiten, unabhängigen Tuner enthält. ⓘ

Im Jahr 2005 wurden diese Kabel durch das WF100 bzw. das WF65 ersetzt, die von Webro hergestellt wurden und einen ähnlichen Aufbau, aber ein Schaumstoffdielektrikum hatten, das die gleiche elektrische Leistung wie ein Luftkabel bot, aber robuster war und weniger leicht gequetscht werden konnte. ⓘ

Zur gleichen Zeit, als die Kupferpreise stetig stiegen, wurde das ursprüngliche RG6 zugunsten einer Konstruktion mit einem kupferummantelten Stahlkern und einem Aluminiumgeflecht auf Aluminiumfolie aufgegeben. Der niedrigere Preis machte es für Antenneninstallateure attraktiv, die einen Ersatz für das so genannte verlustarme Kabel suchten, das traditionell für terrestrische Antennenanlagen im Vereinigten Königreich verwendet wurde. Dieses Kabel wurde mit einer abnehmenden Anzahl von Litzen hergestellt, da die Kupferpreise stiegen, so dass die Abschirmungsleistung billigerer Marken auf bis zu 40 % sank. Mit dem Aufkommen digitaler terrestrischer Übertragungen im Vereinigten Königreich war dieses verlustarme Kabel nicht mehr geeignet. ⓘ

Das neue RG6 zeigte aufgrund des Skineffekts im Kupfermantel immer noch gute Leistungen bei hohen Frequenzen. Allerdings hatte die Aluminiumabschirmung einen hohen Gleichstromwiderstand und der Stahlkern einen noch höheren. Dies führte dazu, dass dieser Kabeltyp nicht zuverlässig in Satellitenfernsehanlagen eingesetzt werden konnte, wo er eine beträchtliche Strommenge übertragen musste, da der Spannungsabfall den Betrieb des rauscharmen Block-Downconverters (LNB) an der Schüssel beeinträchtigte. ⓘ

Ein Problem bei allen oben genannten Kabeln ist, dass bei der Stromdurchleitung elektrolytische Korrosion in den Verbindungen auftreten kann, wenn Feuchtigkeit und Luft nicht ausgeschlossen werden. Daher wurden verschiedene Lösungen zum Ausschluss von Feuchtigkeit vorgeschlagen. Die erste bestand darin, die Verbindung durch Umwickeln mit einem selbstverschweißenden gummierten Band abzudichten, das sich bei Aktivierung durch Dehnung mit sich selbst verbindet. Der zweite Vorschlag, der von der amerikanischen Firma Channel Master (heute im Besitz der Andrews Corp.) bereits 1999 gemacht wurde, bestand darin, die Verbindungsdrähte mit Silikonfett zu schmieren. Der dritte Vorschlag bestand darin, einen selbstdichtenden Stecker in das Kabel einzubauen. Alle diese Methoden sind einigermaßen erfolgreich, wenn sie richtig angewendet werden. ⓘ

Interferenzen und Fehlersuche

Die Isolierung von Koaxialkabeln kann sich verschlechtern, so dass das Kabel ausgetauscht werden muss, insbesondere wenn es ständig den Elementen ausgesetzt war. Die Abschirmung ist normalerweise geerdet, und wenn auch nur ein einziger Faden des Geflechts oder des Folienfadens den Mittelleiter berührt, wird das Signal kurzgeschlossen, was zu einem erheblichen oder vollständigen Signalverlust führt. Dies tritt am häufigsten bei unsachgemäß installierten Endsteckern und Spleißen auf. Außerdem muss der Stecker oder Spleiß ordnungsgemäß an der Abschirmung befestigt sein, da diese den Pfad zur Erde für das Störsignal darstellt. ⓘ

Trotz Abschirmung können auf Koaxialkabelleitungen Störungen auftreten. Die Störanfälligkeit hat wenig mit den allgemeinen Bezeichnungen der Kabeltypen (z. B. RG-59, RG-6) zu tun, sondern hängt stark von der Zusammensetzung und Konfiguration der Kabelabschirmung ab. Beim Kabelfernsehen mit Frequenzen bis weit in den UHF-Bereich hinein wird in der Regel eine Folienabschirmung verwendet, die eine vollständige Abdeckung sowie eine hohe Wirksamkeit gegen hochfrequente Störungen bietet. Die Folienabschirmung wird in der Regel durch ein verzinntes Kupfer- oder Aluminiumgeflecht ergänzt, das einen Abdeckungsgrad von 60 bis 95 % aufweist. Das Geflecht ist für die Wirksamkeit der Abschirmung wichtig, weil es (1) niederfrequente Störungen effektiver verhindert als Folie, (2) eine höhere Leitfähigkeit zur Erde bietet als Folie und (3) das Anschließen eines Steckers einfacher und zuverlässiger macht. "Vierfach abgeschirmte Kabel mit zwei Aluminiumgeflechtabschirmungen mit geringer Abdeckung und zwei Folienschichten werden häufig in Situationen verwendet, in denen es zu störenden Interferenzen kommt, sind aber weniger wirksam als eine einzelne Folienschicht und eine einzelne Kupfergeflechtabschirmung mit hoher Abdeckung, wie sie bei Präzisionsvideokabeln in Rundfunkqualität zu finden ist. ⓘ

In den Vereinigten Staaten und einigen anderen Ländern werden in Kabelfernsehverteilungssystemen ausgedehnte Netze von Koaxialkabeln für den Außenbereich verwendet, die oft mit Verteilungsverstärkern ausgestattet sind. Leckagen von Signalen in und aus Kabelfernsehsystemen können Störungen bei Kabelabonnenten und bei Rundfunkdiensten verursachen, die dieselben Frequenzen wie das Kabelsystem verwenden. ⓘ

Geschichte

Frühe Koaxialantennenzuleitung des 50-kW-Radiosenders WNBC, New York, 1930er Jahre ⓘ

AT&T-Koaxialkabel-Fernleitung zwischen der Ostküste und dem Mittleren Westen, installiert 1948. Jedes der 8 Koaxial-Unterkabel konnte 480 Telefongespräche oder einen Fernsehkanal übertragen. ⓘ

1858 - Koaxialkabel wird im ersten (1858) transatlantischen Kabel verwendet.
1880 - Koaxialkabel wird in England von Oliver Heaviside patentiert, Patent Nr. 1.407.
1884 - Siemens & Halske patentieren Koaxialkabel in Deutschland (Patent Nr. 28.978, 27. März 1884).
1894 - Nikola Tesla (U.S. Patent 514,167)
1929 - Das erste moderne Koaxialkabel wird von Lloyd Espenschied und Herman Affel von den Bell Telephone Laboratories von AT&T patentiert.
1936 - Erste geschlossene Übertragung von Fernsehbildern über Koaxialkabel, von den Olympischen Sommerspielen 1936 in Berlin nach Leipzig.
1936 - Verlegung eines Unterwasser-Koaxialkabels zwischen Apollo Bay in der Nähe von Melbourne, Australien, und Stanley, Tasmanien. Das 300 km lange Kabel kann einen 8,5-kHz-Rundfunkkanal und sieben Telefonkanäle übertragen.
1936 - AT&T installiert ein experimentelles Koaxial-Telefon- und Fernsehkabel zwischen New York und Philadelphia mit automatischen Verstärkerstationen alle 16 km. Das im Dezember fertig gestellte Kabel kann 240 Telefongespräche gleichzeitig übertragen.
1936 - Verlegung eines Koaxialkabels durch das General Post Office (heute BT) zwischen London und Birmingham, das 40 Telefonkanäle bereitstellt.
1941 - Erste kommerzielle Nutzung in den USA durch AT&T, zwischen Minneapolis, Minnesota und Stevens Point, Wisconsin. L1-System mit einer Kapazität von einem Fernsehkanal oder 480 Telefonleitungen.
1949 - Am 11. Januar werden acht Stationen an der US-Ostküste und sieben Stationen im Mittleren Westen über ein Fernkoaxialkabel miteinander verbunden.
1956 - Das erste transatlantische Koaxialkabel wird verlegt, TAT-1. ⓘ

1962 - Inbetriebnahme des 960 km langen Koaxialkabels zwischen Sydney und Melbourne, das 3 x 1.260 gleichzeitige Telefonverbindungen und gleichzeitige Fernsehübertragungen zwischen den Städten ermöglicht. ⓘ

Aufbau

Koaxialkabel, entmantelt ⓘ

Flexible Koaxialkabel besitzen meist Innenleiter aus dünnen, geflochtenen oder verseilten Kupferdrähten und Kabelschirme aus ebenfalls geflochtenen Kupferdrähten, wobei der Schirm durch eine Folie ergänzt sein kann. Das Geflecht darf dann einen geringeren Bedeckungsgrad aufweisen. Rigid-Koaxialkabel für hohe Leistungen oder hohe Schirmungsfaktoren sind mit einem starren Außenleiter in Form eines Rohres aufgebaut. ⓘ

Sonderformen von Koaxialkabeln verfügen über zwei Innenleiter oder mehrere, koaxial angeordnete Außenleiter. Diese Kabel mit zwei Außenleitern sind unter Bezeichnungen wie Triaxialkabel erhältlich und werden unter anderem in der Videotechnik eingesetzt, wenn die Schirmfunktion zum Beispiel vom Außenleiter getrennt werden soll. Eine weitere Sonderform ist ein Koaxialkabel mit Ferritummantelung. Die Ferritummantelung wirkt als Gleichtaktdrossel, die ein Gegentaktsignal transformatorisch stützt und auf ein Gleichtaktsignal induktiv dämpfend wirkt. Die Transferimpedanz als Kenngröße der Schirmwirkung wird vom Ferrit nicht beeinflusst, wohl aber die Schirmdämpfung. ⓘ

Eine Variante des Koaxialkabels ist das Schlitzkabel, das als langgestreckte Antenne eingesetzt wird. Das Schlitzkabel ist ein Koaxialkabel mit unvollständiger Abschirmung. Sein Außenleiter hat Schlitze oder Öffnungen, durch die über die ganze Länge des Kabels kontrolliert HF-Leistung abgegeben und aufgenommen werden kann. ⓘ

Verwendungen

Ferrit-ummanteltes und übliches Koaxialkabel RG-58 im Querschnitt. ⓘ

Koaxiales High-end Audiokabel mit BNC Steckern, adaptiert auf Cinch. ⓘ

Koaxialkabel sind dazu geeignet, im Frequenzbereich von einigen kHz bis zu einigen GHz hochfrequente, breitbandige Signale zu übertragen. Das können hochfrequente Rundfunksignale, Radarsignale oder einfach Messsignale in einem Prüflabor sein. Auch für Ethernet-Netzwerke wurden bis in die 1990er Jahre Koaxialkabel verwendet. Für einige Anwendungen, zum Beispiel für Mikrofone, wird gelegentlich eine Gleichspannung mit übertragen, um einen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen (Fernspeisung, Tonaderspeisung, Phantomspeisung). ⓘ

Koaxialkabel werden zur Übertragung hochfrequenter unsymmetrischer Signale eingesetzt; der Außenleiter führt dabei üblicherweise das Referenzpotenzial, nämlich die Masse, der Innenleiter führt die Signalspannung oder bei der Fernspeisung auch die Versorgungsspannung. Zur Übertragung hochfrequenter symmetrischer Signale wird die Bandleitung eingesetzt. ⓘ

Eine Sonderanwendung finden Koaxialkabel bei der Erzeugung von Hochleistungsimpulsen in der Radartechnik. Dabei werden keine Signale übermittelt, sondern hier wirkt das Kabel als Hochspannungsquelle mit genau definiertem Innenwiderstand, die ihre gesamte gespeicherte Ladung nach definierter Zeit abgegeben hat. ⓘ

Koaxialkabel werden auch für die elektrische Übertragung digitaler Stereo- oder Mehrkanal-Audiosignale zwischen verschiedenen Geräten benutzt. Die dafür übliche S/PDIF Schnittstelle findet sich bei CD-Spielern, DAT-Recordern, bei MiniDisc, zwischen DVD-Player und Heimkinoreceiver, Audioanlagen in Fahrzeugen und bei digitalen Audiokarten in PCs. ⓘ

Störende Beeinflussung

Ingress-Messung ohne Sperrfilter 5–18 MHz ⓘ

Ingress-Messung mit Sperrfilter 5–18 MHz, zu sehen an der Abwesenheit des Signals im linken Bereich des Diagramms ⓘ

Unter Ingress (engl. ‚Eindringen‘), auch Einstrahlung genannt, versteht man die störende Beeinflussung von Signalen durch elektromagnetische Felder, die von außen in Koaxialkabel eindringen. Egress beschreibt die gegenteilige Erscheinung, nämlich das Austreten von Störfeldern aus Koaxialkabeln. Störende Beeinflussungen können jedoch auch aus der fehlerhaften Anpassung von Endgeräten resultieren. ⓘ

Quellen störender Beeinflussungen sind u.a. Sendeanlagen, Haushaltsgeräte, Schaltnetzteile und Starkstromleitungen. ⓘ

Zu den Ursachen einer unzureichenden abschirmenden Wirkung von Koaxialkabeln zählen Mängel des Außenleiters, Bruchstellen oder defekte Steckverbindungen. Andere Fehlerquellen wären Schäden an Abzweigen oder unterirdischen Verteilern. Weiterhin sollte die Qualität des Kabels und insbesondere das Schirmungsmaß den Anforderungen entsprechen. Gute Kabel für TV-Anwendungen erreichen ein Verhältnis elektromagnetischer Feldstärken auf Innen- und Außenseite von etwa 100dB. Kritische Anwendungen wie in nuklearen Reaktoren setzen mitunter supergeschirmte Kabel ein, beispielsweise entsprechend des UK-Standards AESS(TRG) 71181. ⓘ

Außerdem kommt es beim Anschluss symmetrischer Antennen über naturgemäß unsymmetrische Koaxialkabel ohne den Einsatz von Symmetriergliedern (Balun) zu Wechselwirkungen. Hierbei gelangen hochfrequente Wechselströme (sogenannte Mantelwellen) auf den Außenleiter, die das Speisekabel zum Teil der Antenne machen. Dies wäre ein Beispiel für störende Beeinflussungen aufgrund fehlerhafter Anpassung von Endgeräten. Aber auch fehlerhafte Steckverbindungen haben diesen Effekt, soweit sich die Stromflüsse auf Innen- und Außenleiter nicht mehr gegenseitig aufheben und nicht nur am Stecker, sondern über die Länge des angeschlossenen Kabels elektromagnetische Felder austreten. ⓘ

Kabeltypen

Koaxialkabel für hohe Übertragungsleistungen. Das Dielektrikum ist großteils Luft. Zur Gewährleistung der mechanischen Abmessungen dienen Abstandshalter zwischen Innen- und Außenleiter ⓘ

Rigid-Koaxialkabel mit 1,5 Zoll Außenleiterdurchmesser ⓘ

Kabelbezeichnung

Im Joint Electronics Type Designation System (JETDS, MIL-STD-196), als ein vom U.S. Kriegsministerium während des Zweiten Weltkrieges entwickeltes System zur Benennung von elektronischem Equipment, wurden Koaxialkabel mit den Buchstaben RG für Radio Guide bezeichnet. Mit der Revision D im Januar 1985 wurde die Bezeichnung gestrichen. Aus diesem Grund entsprechen Kabel, die heute unter dem Label RG-xx verkauft werden, nicht unbedingt den militärischen Spezifikationen. ⓘ

Für Bus-Topologie im Basisband

10BASE5: 10 Mbit/s, Baseband (Basisband), 500 m
- RG-8 – Thick Ethernet oder YellowCable
  - Wellenwiderstand 50 Ω
  - max. Länge 500 m pro Segment
  - max. 100 Anschlüsse pro Segment
  - min. Abstand der Anschlüsse 2,5 m
  - min. Biegeradius 0,2 m
  - 5-4-3-Regel:
    - max. fünf Segmente
    - max. vier Repeater
    - max. drei Segmente mit Rechneranschlüssen (populated segments)
  - Durchmesser 1,27 cm
  - Anschluss der Rechner mit Invasivstecker (auch Vampirklemme, Vampirabzweige oder Vampire Tap genannt)
10BASE2: 10 Mbit/s, Baseband (Basisband), ca. 185 m
- RG-58 – Thin Ethernet oder CheaperNet
  - Wellenwiderstand 50 Ω
  - max. Länge 185 m pro Segment
  - max. 30 Anschlüsse pro Segment
  - min. Abstand der Anschlüsse 0,5 m
  - min. Biegeradius 0,05 m (=5 cm)
  - 5-4-3-Regel:
    - max. fünf Segmente
    - max. vier Repeater
    - max. drei Segmente mit Rechneranschlüssen (populated segments)
  - Durchmesser 0,64 cm
  - Anschluss der Rechner mit T-Stück
    - RG-58 U – Innenleiter massives Kupfer
    - RG-58 A/U – Innenleiter Kupferlitze
    - RG-58 C/U – militärische Spez. von RG-58 A/U ⓘ

Für Stern-Topologie im Basisband

ARCNET:
- RG-62
  - Wellenwiderstand 93 Ω
  - max. Länge 300 m ⓘ

Low Noise

Diese Kabelfamilie wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen mechanische Kräfte wie z. B. Erschütterungen, Biege- oder Torsionsbewegungen auf das Kabel einwirken. Bei herkömmlichen Kabeln können erhebliche Störungen durch solche von außen wirkenden Kräfte entstehen. Low-Noise-Kabel hingegen besitzen ein spezielles halbleitendes Dielektrikum zur Minimierung dieser Störungen. ⓘ

Technische Daten

Die technischen Daten einiger ausgewählten Kabeltypen:

Bezeichnung	Außen- durch- messer (mm)	min. Biege- radius (mm)	Leitungs- wellen- widerstand	Dämpfung bei (dB/100 m)			Ver- kürzungs- faktor	Schirm- maß^{a ⓘ}
Bezeichnung	Außen- durch- messer (mm)	min. Biege- radius (mm)	Leitungs- wellen- widerstand	145 MHz	432 MHz	1,3 GHz	Ver- kürzungs- faktor	Schirm- maß^{a ⓘ}
RG174A/U	2,60	15	50±2 Ω	38,4	68,5	>104,2	0,66
RG58C/U	4,95	25		17,8	33,2	64,5
RG213/U	10,30	50		8,5	15,8	30,0		60 dB
Aircell 5	5,00	30		11,9	20,9	39,0	0,82
Aircell 7	7,30	25		7,9	14,1	26,1	0,83	83 dB
Aircom Plus	10,30	55		4,5	8,2	15,2	0,85	85 dB
Ecoflex 10	10,20	44		4,8	8,9	16,5	0,86	>90 dB
Ecoflex 15	14,60	150		3,4	6,1	11,4		>90 dB
Ecoflex 15 Plus	14,60	140		3,2	5,8	10,5		>90 dB
H1000	10,30	75		4,3^b	9,1^c	18,3	0,83	>85 dB

^a Die Angabe eines Schirmmaßes ohne Angabe der Frequenz oder der gewählten Bezugsgrößen (z. B. Stromstärke, Spannung oder Feldstärke) ist nicht eindeutig. Die Schirmwirkung einer Koaxialleitung ist stark frequenzabhängig. Näheres über die Schirmwirkung von Koaxialkabeln und deren normgerechte Messung steht im Artikel Transferimpedanz.

^b bei 100 MHz

^c bei 400 MHz ⓘ