Wellenimpedanz

Einer von vielen Parametern, die mit dem Koaxialkabel verbunden sind, ist seine Wellenimpedanz. Dabei handelt es sich um eine Art elektrischen Widerstand, der in Ω (Ohm) ausgedrückt wird. Die Impedanz ist eine komplex konjugierte Größe und stellt das Verhältnis der Spannung zum Strom an einer beliebigen Stelle im Kabel dar, wenn keine Reflexionen stattfinden und das Kabel im Zustand der vollkommenen Anpassung ist. Das bedeutet, dass die Kabelimpedanz gleich der Ausgangsimpedanz des Transmitters und der Eingangsimpedanz des Empfängers sein sollte. Ebenso wichtig ist die Anpassung der Anschlüsse, die auch mit unterschiedlichen Impedanzen vorkommen.

Es gibt Koaxialkabel mit unterschiedlichen Wellenimpedanzen für unterschiedliche Anwendungen. Nachstehend eine kurze Charakteristik der Kabel mit den am häufigsten angetroffenen Werten, also 75 Ω und 50 Ω. Alle anderen haben eher eine spezielle Anwendung (z. B. Sonden von Messgeräten) und werden im Alltag nicht angetroffen.

Koaxialkabel mit einer Impedanz von 75 Ω – vor allem in der Fernsehtechnik angewandt, auch Industriefernsehen. Angewandt als Antennenkabel für alle TV-Empfangssysteme. Belibige Koaxialkabel mit einer Wellenimpedanz von 75 Ω sind RG-6/U oder TRISET-113, erhältlich im Angebot der Firma Delta.

Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Ω – eingesetzt in der Funkkommunikation (z. B.) Funkgeräte, oder bei der Datenübertragung per Funk (z. B. WLAN 2,4 GHz). Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Ω wurden auch in Computernetzwerken eingesetzt, wurden heutzutage jedoch von Kabeln vom Typ UP und FTP verdrängt, die Twisted-Pair-Kabel genannten werden. Ein Beispiel eines Koaxialkabels mit 50 Ω Wellenimpedanz ist TRI-LAN-240, das auch im Angebot der Firma Delta erhältlich ist.

Die Kabelimpedanz ist eng mit dem Durchmesser der inneren Ader, dem Außendurchmesser des Kabels sowie der dielektrischen Permeabilität der Isolierung verbunden. Aufgrund der allgemein angenommenen Standards, müssen Kabeldurchmesser festgelegte Größen haben, deshalb kann die entsprechende Kabelimpedanz durch Anwendung eines bestimmten Dielektrikums mit entsprechender Permeabilität erzielt werden, z. B. durch Aufschäumen seiner Struktur oder Anwendung eines Dielektrikums aus unterschiedlichen Kunststoffen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist auch die Anwendung entsprechender am Koaxialkabel angebrachter Anschlüsse von Bedeutung (z. B. Stecker oder Buchsen, BNC), die auch in Versionen mit einer Impedanz von 50 Ω oder 75 Ω auftreten. Dies erlaubt die Vermeidung von Reflexionen im Kabel und somit auch von Verformungen des übertragenen Signals.

Sie müssen zugeben, dass das Wort "Impedanz" etwas Geheimnisvolles an sich hat.

Die Hersteller von Koaxialkabeln geben in ihren Etiketten die technischen Parameter für jedes ihrer Produkte an. Wir lesen in den technischen Daten etwa: "Die Impedanz des Kabels beträgt 50 (oder 75) Ohm". Die angeborene Skepsis gegenüber den in Massenmedien angegebenen Informationen sagt mir, dass ich die Glaubwürdigkeit der gedruckten Informationen überprüfen sollte. Hier entsteht ein Problem - mit welchem Gerät sollte ich den Wellenwiderstand eines Kabels messen? Dasselbe Problem entsteht, wenn ich einen mir unbekannten (und nicht gekennzeichneten) Ring eines Koaxialkabels in die Hand bekomme. Sind es 50 oder 75 Ohm?

Und hier schlage ich einen kurzen Test vor.
Wer aus der nachstehenden Tabelle innerhalb von 60 Sekunden jenes Gerät auswählt, das die Messung des Wellenwiderstands von Kabeln ermöglicht - der hat gewonnen!!

1. Ohmmeter
2. Wellenmesser
3. Wellenleiter
4. Wellenbrecher
5. Kabelmeter
6. Unterputz-Kabeldetektor
7. Winston-Churchill-Brücke
8. Abgasanalysator
9. Schneidermaß
10. Komplexe-Zahlen-Messer
11. Variometer
12. Schieblehre
13. Analytische Waage
14. Pseudo-Zufallsgenerator
15. Digitale logarithmische Schublehre

Der Test war relativ schwierig, wer ihn also nicht bestanden hat, sollte sich keine Sorgen machen und einfach weiterlesen.

Das Gerät, das für uns nützlich ist, ist die Schieblehre.

Na gut, vielleicht mit Ausnahme des Permittivitäts-Koeffizienten Er für das untersuchte Kabel. Dieser Koeffizient hängt von der Art des eingesetzten Dielektrikums ab. Für Luft ist Er=1, für volles Polyethylen hingegen Er=2,3. Für geschäumtes Polyethylen hängt Er vom Schäumungsgrad oder der Form der Luftzellen ab. Ohne in Apotheker-Details zu gehen, kann man für geschäumtes Polyethylen Er=1,5 annehmen. Selbst wenn der Koeffizient etwas anders wäre (im Hinblick auf das Verhältnis von Luft zu PE), kann das Ergebnis ohnehin zwei Werte annehmen: 50 oder 75 Ohm, also ist der Fehler unbedeutend. Ich kann ruhig die Behauptung riskieren, dass wir nach einigen Messungen die Kabelimpedanz mit "Augenmaß" bestimmen werden. Eine dickere Ader bedeutet 50 Ohm, eine dünnere 75.

Wenn uns eine Sicherung durchbrennt, "wattieren" wir diese mit einem dickeren Drahtabschnitt und haben für einige Zeit Ruhe. Die Schlussfolgerung bietet sich von alleine an: Je stärker der Draht, umso mehr Strom und somit umso besser für unsere Probleme mit der Energieversorgung. Kann man dieselbe Schlussfolgerung für die Kabelimpedanz übernehmen? Ist es besser oder schlechter, je höher die Kabelimpedanz ist? Bedeutet umso kleinere Impedanz auch mehr Strom?

Weshalb produzieren Hersteller keine Koaxialkabel mit anderen Impedanzen als 50 oder 75 Ohm, z. B. alle 5 Ohm (früher produzierte man 60 Ohm).

Und die letzte Frage: Weshalb wurden gerade 50 Ohm ausgewählt und nicht z. B. 140 oder 30? Wer die letzte Frage beantwortet, der bekommt ein Platin-Diplom des Technikers des Jahres von der Firma DELTA-OPTI. Mir ist auch aufgefallen, dass - unabhängig davon, was wir unter der Bezeichnung Impedanz verstehen - es sich immer lohnt, den Namen in Wort und Schrift zu verwenden, da er in den Augen des Gesprächspartners Respekt und Achtung erweckt.