Was können Amateure mit der Leistungsangabe bei Koaxkabeln anfangen? Genau genommen nichts, denn die Leistungsangabe berechnet sich aus der Durchbruchfeldstärke und dem Abstand zwischen Innen- und Außenleiter, berücksichtigt aber nicht die Stromdichte im Innenleiter.
Die Feldstärke im Dielektrikum berechnet zu E(r) = U / (r ln(Ra/Ri)) mit r als laufender Abstand im Dielektrikum mit U = angelegte Spannung, r der aktueller Radius innerhalb des Dielektrikums und R die Radien von Innen- und Außenleiter. Die Durchschlagfestigkeit verschiedener Materialien: Luft: ca. 3 kV/mm, PTFE (Teflon): ca. 60 kV/mm und Polyethylen: ca. 20 – 30 kV/mm ist die eine Grenze, die andere weit aus begrenzende ist die Stromdichte im Innenleiter, die besonders vom Skin-Effekt beeinflusst wird und in den meisten Fällen nicht berücksichtigt wird.
Der Amateur übernimmt die Leistungsangabe ohne Sinn und Verstand und vertraut auf die Angaben der Hersteller.
Hier einige Leistungsangaben bekannter Koaxialkabeltypen:
RG 58 C/U: maximale Belastbarkeit 330 W, RG 213/U: maximale Belastbarkeit 1,86 kW, Aircell 7: maximale Belastbarkeit 620 W, Ecoflex 15: maximale Belastbarkeit 1,97 kW, ohne Berücksichtigung der Stromdichte im Innenleiter.
Als Beispiel: Belastbarkeiten für das teure HyperFlex-Kabel 5 bei verschiedenen Frequenzen:
HyperFlex 5:
10 MHz 710 W,
14 MHz 620 W,
21 MHz 510 W,
28 MHz 450 W,
50 MHz 330 W,
100 MHz 235 W,
144 MHz 195 W,
400 MHz 115 W,
1000 MHz 71 W,
2000 MHz 44 W,
3000 MHz 39 W,
4000 MHz 33 W.
Die Werte gelten für S=1 und ohne Berücksichtigung des frequenzabhängigen Skin-Effektes.
Beispiel:
Der Hyperflex Kabel hat Kupferlitzen als Innenleiter, 19 x Drähte, Ø 1,4 mm. Dass ergibt eine Fläche pro Draht A ≈ 1,54 mm2 und die Gesamtfläche: 29,26 mm2. Bei 7.1 MHz reduziert sich die Fläche durch den Skin-Effekt auf 2,0 mm2.
Bei 500 W Sender Leistung an 5O Ohm fließt ein Strom von: I = 3,16 Aeff und die Stromdichte J = 1,58 A/mm, erlaubt sind maximale 6, d.h. das Kabel kann bei 7,1 MHz verwendet werden, allerdings für ein S = 1, denn ein erhöhtes VSWR reduziert die maximal zulässige Spannung zwischen Innen – und Außenleiter.
Bei höheren Frequenzen reduziert sich der effektive Leiterquerschnitt durch den zunehmenden Skin-Effekt. Das kann der interessierte Amateur dann selber mal ausrechnen. Der Wert ist: J ≈ 3,13 A/mm2 und bei 50 MHz J ≈ 4,27 A/mm2, erlaubt sind bei Normal Temperatur 6 A/mm2, immer unter der Voraussetzung eines S = 1.
Wir vergleichen noch mit dem bekannten RG 213. Bei gleichen Werten wird die Stromdichte bei 7,1 MHz und 500 W J ≈ 18,6 A/mm2 und ist dreimal so hoch wie die maximal zulässige Stromdichte, d.h. das Kabel ist für 500 W nicht geeignet.
Wer Spaß haben will berechne mal die Stromdichte eines RG 58 Kabels, das auf einem Ringkern als Mantelwellensperre gewickelt wurde. Stellt sich die Frage: Wer wärmt wen?, die Verluste im Kern das Kabel oder das Kabel den Kern?
Wer mehr wissen will und ob es nicht besser ist eine Zweidrahtleitung als Zuleitung zur Antenne zu verwenden, lese den Beitrag „Die Antenne macht die Musik“:
Immer noch der Meinung, dass eine Antennenanlage hin gefummelt oder berechnet werden sollte?
Dr. Walter Schau, DL3LH
