Mantelwellensperre

Mantelwellen Hintergrundwissen

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Mantelwellen:

                     
    

Eine Mantelwelle ist eine Form einer elektromagnetischen Welle auf Leitungen. Auf einem Leiter verläuft sie zum Beispiel entlang des Außenmantels einer Koaxialleitung. Den Rückleiter bildet das den Außenleiter umgebende Massesystem; dies kann zum Beispiel aus einem räumlich nahen oder fernen Erdpotential bestehen.

Mantelwellen können auch durch Induktion des eigentlichen Sendesignals auf der Außenseite des Koaxschirms entstehen. Hier muss die Mantelwellensperre allerdings nicht am Anfang oder am Ende der Leitung angebracht werden, sondern im Strombauch der Mantelwelle. Dies ist Frequenzabhängig und bei Mehrbandantennen sehr problematisch. Dies geschieht vorwiegend dann, wenn die Antennenzuleitung parallel zur (Draht)-Antenne geführt wird.

Mantelwellen können bei Sendeanlagen den Wirkungsgrad senken und wegen der mit der Mantelwelle verknüpften ungewollten Aussendung elektromagnetischer Funkwellen elektronische Geräte in der Nähe stören. Außerdem führen Mantelwellen, die durch Unterschiede im Massepotential an den Enden eines Koaxialkabels entstehen, zu Gleichtaktsigalen, die dem Nutzsignal als Störspannung überlagert werden. Mantelwellen können Ursache von Brummschleifen sein.

 

Maßnahmen zur Verringerung von Mantelwellen

   

Hochfrequente Mantelwellen lassen sich mittels eines Mantelstromfilters (auch Mantelwellenabsorber oder -sperre), der im oder nahe dem Gerät auf eine  Koaxialleitung aufgebracht wird, bedämpfen oder verhindern. Im einfachsten Fall ist das ein Ferritkern; er umfasst beim Koaxialkabel Innen- und Außenleiter und wirkt als stromkompensierte Drossel oder Gleichtaktdrossel. Gleichzeitig wirkt ein Ferritkern transformatorisch, so dass ein Nutzsignal als Gegentaktsignal gestützt wird. Zur Erhöhung der Induktivität gegenüber dem ungewollten Gleichtaktsignalanteil kann das Kabel auch mehrmals durch den Kern geführt werden.

Außerdem werden oft kapazitive Mantelstromfilter eingesetzt. Weitere Informationen stehen im Artikel Mantelstromfilter.

Mit einem Balun können sich Mantelwellen vermeiden lassen, wenn eine symmetrische Leitung an eine unsymmetrische Leitung, z. B. ein Koaxialkabel, angeschlossen wird. Ohne Einsatz des Balun entstünden Mantelwellen auf der unsymmetrischen Leitung. Ein Anwendungsfall hierfür ist die Verbindung einer symmetrischen Dipolantenne mit einer Koaxialleitung.

Ein Ferritkern ist ein Bauteil aus Ferrit, das als Kern einer Spule (Drossel oder Transformator) deren Induktivität erhöht oder das magnetische Feld führt.

Im einfachsten Fall besteht die „Spule“ oder Wicklung nur aus einem durch einen Ring- oder Lochkern hindurchgeführten Draht oder einer elektrischen Leitung.

 

Mantelwellenfilter

    

Elektronische Geräte, die hochfrequente Störungen verursachen, wie z. B. Computer, können hochfrequente Energie über angeschlossene Kabel unerwünschterweise abstrahlen. Dabei wird die Störung als Mantelwelle, also als Gleichtaktstörung aus dem Gerät geführt und vom Kabel abgestrahlt – das gesamte Kabel bzw. dessen Abschirmung wirkt dabei als Antenne.

Um diese Störungen zu dämpfen, werden die Kabel im gesamten Querschnitt (ggf. auch mehrfach) durch einen Ferritkern geführt. Für die Gleichtaktstörung wirkt diese Anordnung durch ihre Induktivität wie eine Drossel mit einer bzw. ggf. mehreren Windungen. Das Nutzsignal jedoch, welches als Gegentaktsignal übertragen wird, sieht keine Induktivität, da sich die Magnetfelder der auf verschiedenen Adern innerhalb des Kabels hin- und rückfließenden Ströme kompensieren. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen von stromkompensierten Drosseln, die oft ebenfalls aus Ringkernen aufgebaut sind.

Mantelwellenfilter werden z. B. bei folgenden Kabeln benutzt:

  • USB-Kabel (besonders bei USB 2.0)
  • IEEE-1394-Kabel (aka FireWire)
  • VGA-Kabel
  • Zuleitung und Ausgangsleitungen von Schaltnetzteilen
  • Flachbandkabel in Geräten (Flachbandkabelferrite)
  • Besonders gut für Mantelwellensperren z.B.RG 142, RG 58, RG 213 und Aircell und viele anderen Kabeln.

Zum nachträglichen Anbringen von Entstörkernen um Leitungen gibt es geteilte, rastbare Ring- und Flachbandkabelferrite welche an elektrischen Leitungen angebracht werden können. Diese Mantelwellenfilter werden auch als Klappferrite bezeichnet.

Mantelwellenfilter werden meistens aus den Materialien wie Eisen-Nickel-Zink hergestellt aber es gibt sie auch aus Eisen-Mangan-Zink. Erstere sind für Störungen zwischen 10 MHz bis zu 2 GHz geeignet, zweitere sind eher für Störungen im unteren Frequenzbereich im Bereich von 500 kHz bis 20 MHz als Filter anzuwenden.

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