Beim Anschluss von Antennen möchten wir erreichen, dass nur die Antenne Signale abstrahlt bzw. aufnimmt, nicht jedoch die Speiseleitung selbst, die im Haus verlegt sein könnte. Hierzu eigenen sich geschirmte Leitungen, z. B. Koaxialkabel, da diese im Idealfall selbst keine elektromagnetischen Wellen abstrahlen oder aufnehmen, sondern das Signal abgeschirmt von der Außenwelt (also z. B. der Hauselektrik) durch das Kabel leiten.
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Schließt man jedoch eine symmetrische Antenne, z. B. einen Halbwellendipol, an ein Koaxialkabel an, so kann es dennoch dazu kommen, dass das Koaxkabel trotz Abschirmung strahlt! Dies liegt daran, dass auf der Oberfläche der Außenseite des metallischen Außenleiters hochfrequente Ströme fließen können, die von einem elektromagnetischen Feld um die äußere Isolierung herum begleitet werden (vgl. Abbildung NEA-19.54.1). Diesen Effekt bezeichnen wir als Mantelwellen, welche sowohl beim Senden andere Geräte im Haus stören können, als auch zu Empfangsstörungen führen können, da das Koaxialkabel gewissermaßen zum Teil der Antenne wird und damit störende Einflüsse im Haus leichter vom Funkgerät aufgenommen werden können. Die zusätzlichen Mantelströme "fehlen" dann auf einem der beiden Dipolschenkel, wodurch es außerdem zu einer Verformung der Richtcharakteristik kommt.
Prüfungsfrage EG405
Mantelwellen auf dem Koaxialkabel zur Antenne ...
Prüfungsfrage EG406
Welche Effekte treten auf, wenn ein Halbwellendipol mit einem Koaxkabel gleicher Impedanz mittig gespeist wird?
Abbildung NEA-19.54.1 verdeutlicht, wie ein Teil des Stroms, der eigentlich in den Dipolschenkel fließen sollte, auf dem Koaxschirm zurückfließt.
Mantelströme fließen tatsächlich weitgehend auf der Oberfläche des Außenleiters. Dies hängt mit dem sogenannten *Skineffekt* zusammen, der dafür sorgt, dass hochfrequente Ströme weitgehend auf der Oberfläche von metallischen Leitern fließen. Insofern kann man sich ein Koaxialkabel auch als ein Dreileitersystem vorstellen:
Außenseite des Innenleiters
Innenseite des Außenleiters
Außenseite des Außenleiters
Der Strom auf der Außenseite des Innenleiters und der Strom auf der Innenseite des Außenleiters haben immer den gleichen Betrag und sind entgegengerichtet ($I_1$). Der Strom auf der Außenseite des Außenleiters ($I_3$) stellt den Mantelstrom dar.
Prüfungsfrage EG404
Die Darstellung zeigt die bei Ankopplung eines Koaxialkabels an eine Antenne auftretenden Ströme. Wie wird der mit $I_3$ bezeichnete Strom genannt?
Mantelwellen lassen sich beispielsweise dadurch verhindern, dass man ein sogenanntes Symmetrierglied, einen Balun, zur Verbindung von Koaxialkabel und Antenne verwendet.
Prüfungsfrage EG407
Wozu wird ein Symmetrierglied (Balun) beispielsweise verwendet?
Eine weitere Bauform für einen Balun ist es, ein Koaxialkabel um einen Ferritkern zu wickeln. Dies stellt eine sogenannte stromkompensierte Drossel dar und wird auch als Mantelwellensperre bezeichnet. Für Gegentaktsignale hat sie eine geringe Impedanz, da, wenn im Innenleiter der umgekehrte Strom wie im Außenleiter fließt, keine nennenswerte Wechselwirkung mit dem Ferritmaterial stattfindet. Für Mantelwellen jedoch wirkt der Aufbau wie eine (verlustbehaftete) Spule.
Prüfungsfrage EG408
Auf einem Ferritkern sind einige Windungen Koaxialkabel aufgewickelt. Mit diesem Aufbau ...
