Kabel sind passives Transportmedium für elektrische Signale. Insofern sind sie fester Bestandteil von HiFi- und anderen elektronischen Systemen. Dieser Artikel soll mit dem grundsätzlichen Aufbau von Kabeln bekanntmachen.
In weiteren Abschnitten werden zunächst Leitertypen - und schliesslich Kabeltypen nach Aufbau (Layout) beschrieben. Der Abschnitt "Elektrische Eigenschaften & Leitungsparameter" stellt die Grundlagen für den Abschnitt "Probleme und Qualitätsfaktoren" bereit, der sich ausführlich mit den einzelnen Parametern, wie sie jedes Kabel aufweist, auseinandersetzt. Dabei wird mehr oder weniger die ganze Palette bekannter Kabelprobleme zur Sprache kommen. Eine Übersicht über Kabeltypen nach Verwendungszweck gibt die Möglichkeit, für jeden Verwendungszweck eines Kabels die geeignete Orientierung zur Verfügung zu stellen. Schliesslich gibt der letzte Abschnitt Antworten auf häufig gestellte Fragen, die sich aus der paktischen Verwendung von Kabeln und nicht selten im Konflikt zu scheinbaren HiFi-Dogmen ergeben können. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Da es sich bei elektrischer Spannung immer um ein Ausgleichsbestreben von Ladungen handelt, kann sie auch als Potentialdifferenz (heisser Draht - Hinleiter und Bezugspunkt - Rückleiter) bezeichnet werden. Für den Transport einer solchen Differenz aber, sind folglich mindestens zwei Leiter erforderlich. Jeder dieser zwei Leiter wird dabei üblicherweise separat ummantelt (isoliert). Beide Leiter sind dann oft nochmals in einem gemeinsamen Mantel untergebracht. Damit hat man die einfachste Form eines Kabels, von dem diverse Typen unterschieden werden können. Dieser Schirm stellt eine elektrisch leitende Schutzummantelung dar. Er reduziert elektromagnetische Einstreuungen und Interferenzen auf die signalführenden Leiter. Andererseits reduziert er auch Streuungen aus dem Kabel auf die Umwelt. Er kann als loser Drahtmantel, Drahtgeflecht oder Metallfolie ausgeführt sein, welche den Isolator des Leiters oder Kabels umgibt. [ Seitenanfang ]
Man kann verschiedene Arten des elektrischen Leiters (conductor) unterscheiden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass es sich einmal um einen Leiter in der Form eines einzelnen Metallzylinders handelt, ein anderes Mal aber um ein ganzes Büschel feiner Einzelfäden. Im ersten Fall spricht von Draht (solid conductor oder Solid-Core); im zweiten Fall von einem feindrähtigen Leiter oder einer Litze (fine stranded conductor).
Entsprechend dem Prinzip der Einzelldrähtchen gibt es auch Leiter mit mehreren Drähten. Es handelt sich dann um mehrdrähtige Leiter (stranded conductor). Um einen verdichteten Leiter (compacted conductor) handelt es sich, wenn die Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten eines verseilten (in sich gedrehten) Leiters durch mechanische Pressung oder durch Ziehen verkleinert wurde. [ Seitenanfang ]
Kabel lassen sich nach mindestens drei Kriterien unterscheiden: der Anzahl der Leiter bzw. Adern, ob diese eine Schirmung besitzen und wie ihre Anordnung im Raum ist.
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Durch die Art der Schirmung sind diese Kabel deutlich unempfindlicher gegenüber externen Störeinflüssen, weshalb sie nicht nur im Video-, sondern vor allem auch im High-End-Bereich zunehmend an Bedeutung gewinnen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Kabel sollten idealerweise als reine Leiter fungieren. Tatsächlich verhält es sich mit der Leitfähigkeit aber nicht ganz so ideal. Denn jedes Kabel besitzt seinen eigenen Widerstand (auch Scheinwiderstand oder Impedanz genannt).
Dieser Scheinwiderstand setzt sich aus verschiedenen Einzelwiderständen zusammen:
Wellenwiderstand (Z): Zu unterscheiden vom Scheinwiderstand ist unbedingt der Wellenwiderstand. Dieser gilt nämlich nur für Frequenzen, die grösser als 100kHz sind und damit nicht für Frequenzen im Audiobereich. Da bei diesen Frequenzen der induktive und kapazitive Widerstand in den Vordergrund treten, bezieht sich der Wellenwiderstand auch ausschliesslich auf diese beiden Komponenten.
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Die Signalübertragung durch Kabel unterliegt, wie schon das Ersatzschaltbild zeigt, diversen Tücken. Die im Folgenden dargestellten Probleme können sich insbesondere bei minderwertigeren Kabeln einstellen, sind aber auch bei hochwertigsten nicht gänzlich zu eleminieren. Unter Einsatz bester Materialien, raffinierter Layouts und jahrelanger Erfahrung versuchen die Kabelhersteller, den Problemen näherzukommen.
Der spezifische elektrische Widerstand ist eine Materialkonstante. Je nach verwendetem Material (Kupfer, Silber usw.) ist er für eine Länge von 1m und einen Querschnitt von 1mm² definiert. Oft wird der Begriff elektrische Leitfähigkeit verwendet. Die elektrische Leitfähigkeit ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes: Je grösser die Leitfähigkeit, desto geringer der Leiterwiderstand. Da die Leiterfertigung immer einen Kompromiss zwischen Recourcen, Qualität und Bezahlbarkeit darstellt, werden Leiter aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Üblicherweise handelt es sich um Kupfer. Es ist relativ preiswert und hat eine gute elektrische Leitfähigkeit. Teilweise handelt es sich aber auch um Silber oder die Versilberung eines Kupferträgers. Silber als Leitermaterial weist, noch vor Kupfer und Gold, die beste Leitfähigkeit auf. Die Leitfähigkeit von Gold ist hingegen nicht so gut wie die von Kupfer. Findet Gold beipielsweise als Beschichtung elektrischer Kontakte seine Verwendung, so liegt das daran, dass Gold sehr oxidationsbeständig ist und die Kontakte so ihre Leitfähigkeit nicht durch Oxidation einbüssen. Der Reinheitsgrad des verwendeten Materials spielt ebenfalls eine nicht unerhebliche Rolle. Der typische Reinheitsgrad bei Kupfer beträgt etwa 99,98%. Der Leiterwiderstand kann dann zum Problem werden, wenn die Kabel grosse Ströme transportieren müssen. Das ist z.B. bei Lautsprecher- und Netzkabeln der Fall. Insbesondere bei Lautsprecherkabeln fallen, bedingt durch die geringen Wirkwiderstände der Lautsprecher, bereits Verlustleistungen an.
Dieses Phänomen ist allerdings erst bei Frequenzen oberhalb des Audiobereiches deutlich nachweisbar, hat also insbesondere für Videokabel seine Bedeutung. Die Meinung über seine Bedeutung im Audiobereich gehen daher auseinander. Dennoch wird von vielen Autoritäten das Vorhandensein des Skineffektes im Audiobereich als durchaus bedeutend eingeschätzt. Ein Gutes hat der Skineffekt: Phasenverschiebungen, die durch die zu hohen Frequenzen steigende lnduktivität verursacht werden, wirkt er entgegen. Bei Induktivität und Kapazität handelt es sich um ein antagonistisches Paar: Wird der Abstand zweier Leiter in einem Dielektrikum vermindert, verringert sich die lnduktivität und erhöht sich die Kapazität. Eine Erweiterung des Abstandes hat den gegenteiligen Effekt. Dieses bei Standardlayouts zu messende Phänomen gilt als Regel in HiFi-Kreisen. Allerdings gibt es auch Gegenstimmen, die behaupten, dass diese Regel durch entsprechende Kabellayouts durchbrochen (wenn auch nicht aufgehoben) werden kann und so eine Verringerung der Kapazität nicht zwangsläufig eine proportionale Erhöhung der Induktivität zur Folge haben muss. Eine Auswirkung auf die Kapazität haben auch die verwendeten Dielektrika. Dieser Zusammenhang zwischen Dielektrikum und Kapazität kommt in der Permittivität zum Ausdruck. Sie beschreibt die elektrischen Eigenschaften des Dielektrikums. Ausserdem spielt die Wahl verwendeter hochwertiger Dielektria eine grosse Rolle, da über sie direkt auf die Kapazitäten eines Kabels Einfluss genommen werden kann. Ein weiterer Effekt des Dielektrikums ist die Permutivität, ein kapazitiver Effekt, der zu einem Leckstrom und damit zur Ausbildung eines Magnetfeldes zwischen den Einzelleitern führt. Permutivität nun ist die Messung, in welchem Masse ein Dielektrikum das Entstehen eines Magnetfeldes zulässt. Je höher die Permutivität eines Isolators, um so höher sind seine kapazitiven Effekte auf den Leiter. [ Seitenanfang ]
Die vorhergehenden Ausführungen zeigen, dass es das ideale Kabel nicht geben kann. Daher werden je nach Verwendungszweck verschiedene Kabeltypen unterschieden. Allen ist gemein, dass sie möglichst ausschliesslich dem für sie typischen Transport dienen und, wenn es sich um einen Signaltransport handelt, dass sie das Signal auf keine Weise verfälschen, es vor Verfälschungen von aussen schützen und keine Störfelder nach aussen produzieren sollten. Das sind Anforderungen, wie sie sich in der Praxis leider nur schwer erfüllen lassen:
Die Signalstärke ist relativ gering (ca. 200mV) und damit die Anfälligkeit gegen Einstreuungen von aussen wie induktiv und kapazitiv erzeugte Verfälschungen von "innen" gross. Ausserdem sollte das Kabel die Impedanzen von Quelle und Ziel nicht nachhaltig beeinflussen. [ Seitenanfang ]
Kabel dienen in erster Linie der - leider unvermeidlichen - Signalübertragung. Die Vielfalt der Möglichkeiten, unterschiedliche Wünsche und Vorstellungen des Anwenders und die Erforderlichkeiten der Technik führen hier - letztlich auch unter ästhetischen Gesichtspunkten - zu manchem Konflikt:
Muss hingegen bei Kabeln gleicher Länge eines wegen geringerer Distanz zur Enstufe aufgerollt oder anderweitig gewunden werden, so bleibt hier der sich sehr ungünstig auswirkende Effekt verstärkter Induktivitäten zu berücksichtigen. In beiden Fällen handelt es sich also um einen von Mal zu Mal erneut abzuwägenden Kompromiss. Je nach Verwendung wird man mal flexiblere, den weniger flexiblen Kabeln - und umgekehrt - vorziehen. Was die Beständigkeit eines Kabels anbelangt, gilt zu bedenken: Auch Kabel altern! Sie büssen ihre Flexibilität ein, und insbesondere durchsichtige Kabel können gelegentlich vergilben. Die Robustheit ist bei der Installation dann von grosser Bedeutung, wenn Kabel mechanischen Belastungen wie Zug, Druck, Reibung, Wärme, Feuchtigkeit usw. ausgesetzt sein können. Das gilt in grossem Masse auch für die Heiminstallation, wo die kurzfristigen Beanspruchungen zwar geringer sein dürften als beispielsweise im Beschallungswesen, mit den Jahren sich aber doch eine recht starke Belastung für ein Kabel einstellen kann. Schliesslich kauft man eine HiFi-Komponente auch nicht für nur ein Jahr. Ein ähnlich langfristiges Denken kann auch für die Anschaffung von Kabeln von Bedeutung sein. |
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