Antennenkabel - Kabeldämpfung

Dieser Artikel bezieht sich auf die Messungen und Empfehlungen in der Segeln-Magazin 04/2011 S. 74 "Hoch hinaus"
und schneidet darüberhinaus folgende Themen an:

- Zulässige Kabelverluste laut ISAF
- welche maximale Länge ergibt sich daraus?
- welchen Kabeltyp sollte ich nehmen?
- wie rechne ich mit Dezibel?

Alle UKW Funkgeräte liefern 25 Watt. Das ist soviel Leistung wie eine funzelige Kellerglühbirne an elektrischer Energie aufnimmt.
Dummerweise geht beim Transport vom Funkgerät bis zur Antenne schon einiges von der Abgabeleistung des Funkgerätes verloren.

Dieser Verlust ist abhängig vom Typ des Antennenkabels und hängt im wesentlichen ab von dem verwendeten Material und dem Durchmesser.

1. Zulässige Kabelverluste im Antennenkabel

Die Verluste, die dabei auftreten sind erheblich. Nach den Bestimmungen der ISAF für Offshore-Regatten
http://offshore.ussailing.org/Assets/Offshore/SAS/2010+US+Cat+1+Mo.htm
sind 40% Leistungsverlust noch zulässig. D.h. von 25 Watt Sendeenergie kommen dann noch 15 Watt an der Antenne an.

the following types and lengths of co-axial feeder cable will meet the requirements of OSR 3.29.1 (b)(ii):
(a) up to 15m (50ft) - type RG8X ("mini 8");
(b) 15-28m (50-90ft) - type RG8U;
(c) 28-43m (90-140ft) - type 9913F (uses conventional connectors, available from US supplier Belden);
(d) 43-70m) 140-230ft - type LMR600 (uses special connectors, available from US supplier Times Microwave).

Dies bezieht sich auf Kabel die in den USA gebräuchlich sind.

2. Umrechnung auf die in Deutschland erhältlichen Antennenkabel

Um den Vergleich mit den in Deutschland üblichen Kabeln herszustellen habe ich aus der als maximal zulässigen Länge - in Feet / Metern -
für die Kabel a), b), c) und d) die sich dabei ergebende Dämpfung ermittelt für die UKW Seefunkfrequenz von 162 MHz und bin in allen Fällen auf die Efficiency von 60% gekommen. D.h. 60% der Sendeenergie müssen mindestens an der Antenne ankommen. Je mehr, ums besser.

3. RG 58 erfüllen nicht die ISAF Vorgabe

Die Dämpfungswerte für die in Deutschland verwendeten / erhältlichen Kabel habe ich rot unterlegt.'
Auf 100 Meter Länge bezogen hat RG 58 19,2 Dezibel Dämpfung bei der Marinefrequenz von 162 MHzund weist damit in der Tabelle die höchste Dämpfung auf. Das US Kabel RG8X folgt mit 15,5 Dezibel.

Daraus folgt: Das RG58 verbrät bereits bei einer Länge von 11,1 Metern 40% der Sendenergie.
Es gibt als Alternative für denErsatz auch das Antennenkabel Aircell 5 ebenfalls mit 5 mm Durchmesser.
Wenn beim Refit ein Kabel mit 7 mm Durchmesser durch die Bohrungen des Kbelkanals passt, dann ist die Dämpfung mit 7,9 Dezibel geringer als das RG 213, das ca. 10 mm Durchmesser hat. Bei Ersatz eines RG 213 ist das ECOFLEX 10 eine Alternative.

4. Warum wird in Dezibel gerechnet?

Weil man dadurch aus der Divison eine Subtraktion machen kann:
Nicht nur die Kabel haben eine Dämpfung, sondern auch die Stecker und Buchsen (hier im Beispiel je 1 Dezibel)
Aus der obigen Tabelle ergibt sich für das Kabel RG58 eine Dämpfung von 2,2 Dezibel auf 11,1 Meter; für die Verbindung unter Deck vom Funkgerät zur Decksdurchführung von 5,5 Meter = 1,1 Dezibel
Und für 25 Meter Antennenkabel wird der Dämpfungswert von 19,2 Dezibel durch 4 (=110/25) geteilt und ist 4,8 Dezibel.
Der Weg vom Sender zur Antenne ist in diesem Beispiel so aufgebaut:

Für die geamte Kette der Dämpfung ergibt sich eine Dämpfung von 10. Dezibel..
Oder statt der Verhältnisrechnung: von 25 Watt Sendeleistung kommen nur 2,5 Watt an der Antenne an.

5. Was ist ein Dezibel, was ist ein Bel?

Ein Bel ist eine Verhältniszahl zwischen zwei Werten, z.B der Sendeleistung die an der Antenne ankommt/Leistung des Funkgerätes.
Ein Bel ist die Einheit: Ein Bel ist das Verhältnis 1 zu 10.

In Formeln dargestellt (aus Wikipedia)

Und der zehnte Teil davon ist ein DeziBel (dB)
 

Im obigen Beispiel kommt von der Leistung des Funkgerätes nur 1/10 an der Antenne an, da 10 deziBel genau 1 Bel sind.

6. Potenzrechnung in Excel

In der Beispieltabelle wird nun aus dem Wert für das Verhältnis in DeziBel das Zahlenvehältnis zurückgerechnet:

Dazu muss ich die Formel umstellen. Beträgt das Verhältnis z.B. 3 dB, also 0,3 Bel,
dann komme ich auf das Verhältnis durch 10 hoch 0,3. Das Verhältnis ist 1.995, also recht genau 2.

7. Welchen Vorteil bringt die Berechnung in diesem Beispiel?

Für 1 Dezibel ergibt sich das Verhältnis von 1,259. Rund gerechnet 1.26.

Wenn zwischen dem Sender und der Antenne ein kurzes Kabel mit 1 dB Dämpfung ist, mit einem Stecker (auch 1 DB) an jedem Ende,
dann müsste man ohne DeziBel so rechen:

Die gleiche Rechnung kann man im Kopf machen, wenn man sich gemerkt hat, dass 3 Dezibel das Verhältnis von 2 ist.
Nun kann man auch das Verhältnis von 5 bilden durch 10 / 2 = 5. Und in Dezibel sind das 10 dB - 3 dB = 7 dB.

Bislang habe ich hier nur gerechnet mit dem Verlust an Leistung. Es gibt aber auch einen Gewinn an Leistung, z.B. dem Antennengewinn.

8. In der Praxis:

Die Dämpfungswerte für die Kabel, Stecker und Buchsen liefert der Hersteller.
Da sich beim Hintereinanderschaltung von Stecker, Kabel, etc. die Dämpfungswerte in DeziBel einfach addieren kann die resultierende Dämpfung in DB einfach ermittelt werden durch die Aufaddition. Man muss lediglich zum Schluss aus dem Dezibel-Wert das Verhältnis ermitteln. Entweder im Kopf, oder mit einer Tabelle wie oben.