kabel und bandbreiten - dämpfung?

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kabel und bandbreiten - dämpfung?

Neuer Beitragvon Michael____ am Samstag 1. Oktober 2005, 11:30

grüß euch

mir stellt sich gerade die frage warum z.b. ein geschrimets kabel eine höhere bandbreite übertragen kann als z.b. zwei kupferlitzen?

wieso kann eine abschrimung eine dämpfung reduzieren? bzw. woher kommt die dämpfung überhaupt?


grüße

michael
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Neuer Beitragvon anders am Samstag 1. Oktober 2005, 12:48

warum z.b. ein geschrimets kabel eine höhere bandbreite übertragen kann als z.b. zwei kupferlitzen

Das stimmt nicht unbedingt. Ein Koaxkabel ist nicht einfach nur ein abgeschirmtes Kabel.




woher kommt die dämpfung überhaupt?

1.) Verluste aufgrund der endlichen Leitfähigkeit des Kupfers, wie in jedem Netzanschlußkabel auch.
Außerdem findet bei höheren Frequenzen der Stromtransport zumehmend nur noch an der Oberfläche des Leiters statt (Skineffekt), weshalb man dann für die Ader voneinender isolierte verseilte Drähtchen nimmt (HF-Litze) , oder sogar Rohre.
In geringerem Umfang treten diese Verkluste auch in der Abschirmung auf.


2.) Verluste im Dieelektrikum. Auch diese nehmen mit steigender Frequenz zu.
Die dielektrischen Verluste haben wohlgemerkt nichts mit dem Isolationswiderstand zu tun. Durch diesen hervorgerufene Verluste kann man regelmäßig vernachlässigen.

3) Abstrahlung. Diese kann sehr schnell den Hauptanteil der Dämpung ausmachen.
Ein kleines Drahtschleifchen am Stecker kann für die passende Frequenz eine perfekte Antenne darstellen und am anderen Ende kommt praktisch nichts mehr an.

Strahlungsverluste werden durch Koaxkabel minimiert, wobei aber das Abschirmgeflecht manchmal trotzdem nicht 100%ig dicht ist.

Gegenüber offenen Leitungen, z.B. symmetrisch betriebene Bandkabel, haben Koaxkabel aber höhere dieelektrische Verluste.
Solch ein symmetrisch betriebenes Bandkabel hat durchaus Vorteile, aber man muß mit verlustbehafteten Materialien wie Holz, Stein, Eisen in ordentlicher Entfernung bleiben.
anders
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Neuer Beitragvon Michael____ am Samstag 1. Oktober 2005, 13:54

danke für die info!

bin jetzt schlauer.

also das mit dem Dieelektrikum is quasi wie ein tiefpass.
je höher die kapazität des kabel ist desto tiefer liegt die obere grenzfrequenz.


welcher faktor is denn in bezug auf hohe frequenz am stärksten zu bewerten? der Skineffekt?

was ich noch nicht so recht verstande habe, ist warum eine abschrimung, das nutzsignal daran hindert auszustrahlen.
ich stelle mir das so vor, dass die strahlung (z.b. HF) in die abschirmung strahlt und damit nutzlos "wegfließt". wieso íst das nicht so?

wieso "bleibt" das nutzsignal im leiter bzw. wird gehindert auszustrahlen?



grüße und thx


michael
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Neuer Beitragvon anders am Sonntag 2. Oktober 2005, 00:35

das mit dem Dieelektrikum is quasi wie ein tiefpass.
je höher die kapazität des kabel ist desto tiefer liegt die obere grenzfrequenz.

Nein, mit der Kapazität des Kabels hat das weniger zu tun, denn die Kapazität verbraucht ja keine Energie, macht also auch keine Dämpfung.

Die dielektrischen Verluste haben etwas mit der molekularen Struktur der Kunststoffe zu tun.
Vereinfacht gesprochen bewegen sich manche Moleküle, beispielsweise die von PVC, relativ stark im elektrischen Feld und dabei treten Reibungsverluste auf, die zur Erwärmung = Verlust von elektrischer Leistung führen.
Andere Kunststoffe, wie z.B. PE oder PTFE, reagieren aufgrund ihres anderen Aufbaus nicht so stark auf das elektrische Feld und haben dementsprechend weniger Verluste.

Deswegen verwendet man für die Isolation in Hochfrequenzkabeln PE oder PTFE evtl sogar geschäumt (Luft ist auch sehr "gut"), während du PVC dort nicht finden wirst.



welcher faktor is denn in bezug auf hohe frequenz am stärksten zu bewerten? der Skineffekt?

Bei sehr hohen Frequenzen überwiegen in der Tat die Verluste durch den Skineffekt. Bei 4,5 MHz hat ein 2mm dicker Kupferdraht schon etwa 10 mal soviel Widerstand wie bei Gleichstrom.

Für höchste Frequenzen, etwa ab einigen GHz, vermeidet man daher nach Möglichkeit Kabel überhaupt, oder verwendet nur kurze Stücke.
Zum dämpfungsarmen Energietransport verwendet man dort Hohlleiter.
Das sind einfach hohle, meist rechteckige, Rohre aus gut leitenden Metallen wie Kupfer, Aluminium, aber auch Messing ist noch brauchbar.
Der Energietransport findet dort in der praktisch verlustfreien Luft durch eine elektromagnetische Welle statt, die von den Rohrwänden reflektiert wird.
Damit das klappt, muß man aber bestimmte Verhältnisse von Rohrdurchmesser zur Wellenlänge beachten.
Solch ein Hohlleiter hat Hochpassverhalten: Niedrige Frequenzen gehen nicht hindurch.



stelle mir das so vor, dass die strahlung (z.b. HF) in die abschirmung strahlt und damit nutzlos "wegfließt". wieso íst das nicht so?

Trenn dich mal von der "Strahlung". Das ist zu diffus.
Du hast aufgrund der momentanen Spannung ein elektrisches Feld und aufgrund des momentanen Stromes ein magnetisches Feld.
Beide sind miteinander verquickt: Ein veränderliches Magnetfeld induziert bekanntlich (in einer Spule) eine Spannung, und eine veränderliche Spannung hat (an einem Kondensator) einen Strom und somit ein Magnetfeld zur Folge.
Das funktioniert sogar ohne Bauteile. Das ist dann eine elektromagnetische Welle.
"Strahlung" nennt man sie, wenn sie sich frei durch den Raum bewegt, aber sie kann eben auch zwischen Innen- und Außenleiter eines Koaxkabels oder in einem Hohlleiter eingesperrt sein.

Auf den gut leitenden Metallflächen ist das elektrische Feld fast 0, dafür herrschen dort starke Ströme. Das führt dazu, daß die elektromagnetische Welle ihre Ausbreitungsrichtung umkehrt: Sie ist reflektiert worden.
Tatsächlich findet in solchen Kabeln der Energietransport im Dieelektrikum statt. Der Seele und der Kupfermantel dienen nur zur Führung der elektromagnetischen Welle.
anders
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Neuer Beitragvon Stromus am Sonntag 2. Oktober 2005, 19:20

@Michael

Die Dämpfung der Koaxialleitungen ist eine Frequenzabhängige Größe. Sie wird von den Herstellern in db/100m angegeben. Ein doppelt geschirmtes Koaxkabel hat z.B. bei 1700...1800MHz eine Dämpfung von 50dB.
Einen großen Einfluß bei der Übertragung digitaler Signale hat die Bandbreite des Signalweges = höchste übertragbare Frequenz der Leitung. Diese wird durch die Leitungskapazität bzw. -induktivität begrenzt. Dieses Phänomen führt dazu, dass digitale Signale mit steilen Flanken verformt werden => Überschwinger/Unterschwinger im Bereich des Wechsels LOW-HIGH und umgekehrt.
Eine weitere Erscheinung sind die Reflexionen. Dies wird durch den richtigen Abschluss der Leitung vermieden => Abschlußwiderstand = Wellenwiderstand der Leitung (Kombination des induktiven, kapazitiven und ohmschen Anteil des Leitungswiderstandes).

Warum der Schirm die Abstrahlung hindert hängt mit dem Faraday-Effekt zusammen --> Stichwort "Influenz". Es gibt eine Menge Material im Internet darüber. Wenn Du das gelesen hast können wir weiter darüber diskutieren.
Stromus
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Neuer Beitragvon Michael____ am Montag 3. Oktober 2005, 09:42

danke für eure hilfe!

ich bin jetzt schlauer.


grüße

michael
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