Elektrische Elemente/ Hochfrequenzleiter

Allgemein gilt, dass solche Leiter empfindlich sind.

Jede noch so kleine Beschädigung kann die Eigenschaften dramatisch verschlechtern.

Angaben wie minimaler Biegeradius und der Temperaturbereich sind deshalb unbedingt einzuhalten.

Phänome

Skineffekt

Je höher die Frequenz ist, desto stärker wird der Strom nach außen zur Oberfläche (Englisch Skin) „getrieben“. Das heisst, der Strom fliesst nicht mehr im ganzen Leiter, sondern im Wesentlichen nur noch auf oder knapp unter der Oberfläche.

Übersprechen

Darunter versteht man die gegenseitige Beeinflussung von Signalen bei benachbarten Leitern. Es gibt zwei Arten der Kopplung: induktiv und kapazitiv.

Induktive Kopplung:

Jedes elektrische Signal in einem Leiter entspricht einen Stromfluss. Wenn Strom fließt, dann entsteht um den Leiter immer ein magnetisches Feld, dessen Stärke von der Stromstärke abhängig ist. Dieses Feld verursacht seinerseits in einem benachbarten Leiter einen Stromfluß durch Induktion, der das Signal in diesem Leiter beeinflusst. Das Prinzip ist vergleichbar mit der Kopplung in einem Trafo.

Kapazitive Kopplung:

Wenn zwei oder mehr Leitungen nebeneinander liegen, bilden diese durch den relative geringen Abstand trotz der kleinen Flächen eine gewisse Kapazität. Über diese Kapazität beeinflusst eine Spannungsänderung (vor allem ein Spannungssprung) auf einer Leitung die Spannungen der Nachbarleitungen.

Aufgrund der Eigenarten dieser Kopplungsprinzipien sind hochohmige Verbindungen empfindlicher für kapazitive Kopplung und niederohmige empfindlicher für induktive Kopplung.

Reflexionen

Wellenimpedanz der Leitung, Abschlusswiderstände sowie die Wellenimpedanz aller verwendeten Stecker sollten übereinstimmen, um Reflexionen zu vermeiden.

Details unter Skin-Effekt, Gegeninduktion, Kapazitive Kopplung, Wellenimpedanz und Abschlusswiderstand.

Lösungen

Zwar nicht so feindrähtig, dennoch sind die mehreren Drähte, die zur Verringerung der Skineffekts benutzt wurden, gut zu erkennen

Hochfrequenzlitze

Die einzelnen feinen Drähte sind beispielsweise mit Lack gegeneinander isoliert. Sonst wäre aufgrund des Skineffektes nur ein kleiner Teil des Drahtquerschnitts effektiv am Stromfluss beteiligt.

Koaxialkabel

Beispiel eines Koaxialkabels (hier RG-213 mit 10,3 mm Durchmesser), welches sehr oft im Amateurfunk verwendet wird.

Oft auch einfach nur Koaxkabel genannt.

Seele beziehungsweise Innenleiter.
Isolation beziehungsweise Dielektrikum zwischen Innenleiter und Kabelschirm.
Aussenleiter (hier einmal ausgeführt).
Schutzmantel.

Twisted-Pair

Bei differenzellen Signalen drängt sich der Einsatz von Twisted-Pair Kabeln auf.

Die Überlegung ist, das sich eine Störung in beiden Leitern genau gleich auswirkt und folglich die Differenz gleich bleibt.

Nachteilig ist, das jenach System zwischen Erde und GND der Schaltung ein hohes Potential bestehen kann.

Details unter Hochfrequenzlitze, Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel und symmetrische Signalübertragung.