HF-Kabel für LTE-Antennen

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Lesedauer 4 Minuten

Aktualisiert – Januar 25, 2024

Gute HF-Kabel für den Anschluss von LTE-Antennen an Router sind für optimale Empfangs- und Sendeleistungen unabdingbar, ebenso alle verwendeten Steckverbinder. Generell gilt, je dicker, desto besser, aber auch teurer.

Nun gilt es, wie immer im Leben, den besten Kompromiss zwischen Preis und Leistung zu finden. Welche Daten bei der Auswahl zu berücksichtigen sind, wird nachstehend erläutert.

Rahmenbedingungen

Zunächst gilt es die Rahmenbedingungen zu recherchieren. Wie lang muss das Kabel sein, welche maximalen Biegeradien sind bei der Verlegung möglich?

Im stationären Umfeld (Haus, Grundstück) verändert sich die Entfernung zum Sendemast nicht. So kann man von der, gem. Entfernung zum Sendemast gegebenen, Empfangs-Feldstärke ausgehen und ggf. längere Kabelwege, bzw. qualitativ „schlechtere“ Kabel in Kauf nehmen, solange der Empfang noch den gewünschten Niveau entspricht.

Im mobilen Einsatz sollte man stets von den schlechtesten Bedingungen ausgehen und somit kürzeste Kabelwege, beste Kabel- und Stecker-Qualitäten, bei zwangsläufig größeren Biegeradien, wählen.
Allerdings sind die meist fest montierten Kabel an den Antennen bis zu 5 m lang, was einerseits für nahezu jede Montage geeignet ist, andererseits einen von der Qual der Wahl des richtigen Kabels entbindet. Z.T. zum Leidwesen derer, die gern „optimal“ ausgestattet sein wollen.
Wer Antennen verwendet, die ohne fest angeschlossene Kabel geliefert werden, kann genau diesem Bestreben in vollen Zügen Genüge tun.

Kabelaufbau

Dielektrikum und Abschirmung

Ein Hochfrequenz-(HF-)Kabel besteht aus einem, das Signal übertragenden, Innenleiter, einem Dielektrikum (ein sauerstoffreicher, weißes PE-Kunststoff. Je weicher, desto mehr Sauerstoff ist in den Poren des Kunststoffes eingeschlossen, desto größer auch der zulässige Biegeradius (um ein Zerquetschen der Poren zu vermeiden). Weiter enthält das Kabel mindestens ein, ggf. auch mehrerer Störstrahlung abschirmende(s) Adergeflecht(e) oder / und elektrisch leitende CU-Folien.

Biegeradius

Der Biegeradius ist der isolationstechnisch bedingte kleinstmögliche Radius, in dem das Kabel ohne Beschädigung der innenliegenden HF-Isolierschicht(en) „um die Ecke“ verlegt werden darf. Der beste Isolator wäre Luft. Da dies in einem Kabel nicht realisierbar ist, nutzt man o.g. Kunststoff-Technologie.
Zudem sind die Abschirmfolien durch zu enges Biegen vor Reißen zu bewahren, was zusätzlich einen größeren Biegeradius bedingt. Adergeflechte sind in dem Punkt toleranter.

Mantelmaterial

Der äußere PVC-Mantel, meist schwarz, ggf. UV-beständig ausgerüstet, soll das Kabel vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung schützen.
Halogenfreie Kabelummantelungen sind brandsicher und damit in Wohnumgebungen bevorzugt einzusetzen, weil sie im Brandfall weniger Rauch und keine schädlichen Halogene, wie Brom, Chlor, Fluor oder Jod, bzw. deren Säuregase entwickeln.

Derart ausgerüstete Kabel erfüllen die Bedingungen hinsichtlich:

Entflammbarkeit nach IEC 60332-1
Säuregasentwicklung nach IEC 60754-1 / 60754-2
Rauchentwicklung nach IEC 61034-2

Schirmung

Ein gutes Kabel zeichnet sich durch eine Schirmdämpfung von mindestens etwa 100 dB aus. In Umgebungen mit hohem elektromagnetischem Störpotenzial sind zusätzliche Mantelwellensperren aus Ferrit-Kernen empfehlenswert. Diese werden mit etwa 20 Stück je Kabel aufgebaut, indem sie über das Kabel geschoben werden. Sie sind in unterschiedlichen Innendurchmessern erhältlich. Gängige Durchmesser sind z.B. 4,95 mm / 7 mm / 10,3 mm.

Die Kabelwahl sollte sich daher u.U. auch an den ggf. notwendigen und im Handel verfügbaren Dimensionen der Ferrite orientieren.

HF-Kabel und Daten

Hier ist eine Aufstellung häufig eingesetzter HF-Kabel in absteigender Reihenfolge der Dämpfungswerte. Datenblätter sind mit Klick auf den jeweiligen Kabeltyp in der ersten Spalte verfügbar.

Hier technisch identische, nicht separat aufgeführte, SSB-Kabel vom Typ ECO flex x FRNC, bzw. HEATEX unterscheiden sich von den aufgelisteten Typen ausschließlich durch Halogenfreiheit.


Kabeltyp	Durchm.	Biegerad.	Hersteller	800 MHz	1.600 MHz	2.600 MHz
RG 174	2,80 mm	15 mm	TKD	90 dB	115 dB	187 dB
RG 316	2,50 mm	15 mm	Huber+Suhner	80 dB	121 dB	150 dB
FTS-H 100	2,70 mm	15 mm	FTS-Hennig	65 dB	90 dB	145 dB
RG 58	4,85 mm	25 mm	TKD	48 dB	82 dB	100 dB
RG 233	5,40 mm	30 mm	Huber+Suhner	40 dB	64 dB	80 dB
FTS-H 200	5,00 mm	25 mm	FTS-Hennig	30 dB	47 dB	56 dB
CLF 200	4,95 mm	25mm	Changhong	30 dB	46 dB	56 dB
Aircell 5	5,00 mm	20 mm	SSB	28 dB	40 dB	52 dB
H 155	5,40 mm	35 mm	Belden	26 dB	41 dB	51 dB
WL 240	5,40 mm	30 mm	Biokal	26 dB	40 dB	49 dB
ECO flex 5	5,50 mm	28 mm	SSB	22,9 dB	33,8	45,4 dB
RF 240	6,10 mm	20 mm	Norden	22 dB	36 dB	43 dB
RG-213	10,30 mm	50 mm	TKD	21 dB	34 dB	42 dB
Aircell 7	7,30 mm	25 mm	SSB	18 dB	27 dB	36 dB
ECO flex 7	7,30 mm	30 mm	SSB	15,96 dB	23,8 dB	31,6 dB
ECO flex 10 Plus	10,2 mm	41 mm	SSB	11,88 dB	17,3 dB	23,4 dB
ECO flex 10	10,20 mm	40 mm	SSB	13 dB	20 dB	24 dB
Aircom Plus	10,30 mm	55 mm	SSB	12 dB	19 dB	23 dB
Aircom Premium	7,9 mm	32 mm	SSB	10,55 dB	19,6 dB	19,6 dB
ECO flex 15	14,60 mm	70 mm	SSB	9 dB	14 dB	17 dB
ECO flex 15 Plus	14,6 mm	59 mm	SSB	8,6 dB	12,5 dB	16,9 dB
Aircom 15	14,00 mm	70 mm	SSB	7,6 dB	11,4 dB	15,4 dB

Antennen-Gewinn über alles?

Aus Anwendersicht ist es ideal über höchstmöglichen Antennen-Gewinn zu verfügen, um beste Datentransfer-Raten zu erhalten. Vergleicht man das schlechteste mit dem besten HF-Kabel, so macht der Unterschied eine, je nach Antennengewinn, bis zu zehnfache Erhöhung der (Router-)Sendeleistung (3 W statt etwa 0,32 W) aus!

Der Gesetzgeber (Verfügung 59/2009 Amtsblatt der Bundesnetzagentur Nr. 20/2009 vom 21.10.2009) begrenzt allerdings die Sendeleistung EIRP (equivalent isotropically radiated power) auf 25 dBm, etwa 0,32 W.

Die meisten Router erlauben über die Länder-Einstellungen ein gesetzeskonformes Setup der EIRP auf 23 dBm. Damit sind 2 dBm Reserve einkalkuliert. Die Wahl der Antenne und Kabel entscheiden also konkret über die Einhaltung oder deutliche Überschreitung dieser Grenzwerte.

Theorie des Antennen-Gewinns

Die Gewinn-Angabe bei Antennen suggerieren eine Verstärkung. Dem ist jedoch nicht so. Eine Antenne verstärkt nichts, denn sie ist ein passives Bauteil und leitet lediglich gesendete oder empfangene Leistung weiter.

Aber: eine Richt-Antenne kann mehr Energie aus der Richtung aufnehmen in die sie ausgerichtet ist (verstärkt damit vermeintlich) und hat eine Strahlungscharakteristik in Form einer mehr oder weniger gestreckten Keule.

Eine Stab-Antenne hingegen weist die (theoretische) Strahlungscharakteristik einer Kugel auf, empfängt aus und sendet in allen Richtungen. Eine „Welle“ bildet sich auf dem Antennenstab wie eine Sinus-Welle ab, mit drei Nulldurchgängen und einem Wellenberg und -tal. Die maximale Auslenkung dieser Kurve wird als Antennen-Gewinn erachtet.

Komponentenwahl

Eine Kombination aus 6 m Aircell 5 Kabel, der Antenne LGAM-7-27-24-58 mit 5 dBi Gewinn im 2.600 MHz-Bereich erzeugt eine zulässige Sendeleistung von 24,55 dBm bei 0,29 W.
Die selbe Antenne weist jedoch nur 2 dBi Gewinn in den Bereichen bis 800 – 1.600 MHz aus und emittiert, bei gleicher Kabelart, aber nur 1 m Kabellänge, eine identische Sendeleistung bei 24,71 dBm von 0,3 W.
Verwendet man jedoch in diesem Frequenzbereich die ursprünglichen 6 Meter, beträgt die Sendeleistung nur noch 23,23 dBm, entsprechend 0,21 W!

Um bei gleicher Kabellänge auf annähernd die selbe Sendeleistung zu kommen, müsste man statt Aircell 5 das Kabel EcoFlex 15 verwenden und würde so 24,43 dBm, bzw. 0,28 W erzielen.

Will man in allen Frequenzbereichen die maximale Sendeleistung (im erlaubten Rahmen) ausschöpfen, wird man nicht umhin kommen, mit unterschiedlichen Kabeln (Dämpfungsfaktoren) zu arbeiten. Daraus folgt: das bessere Kabel für 800 – 1.600 MHz, das schlechtere für 2.400 MHz.

Berechnung

Durch Eingabe der jeweiligen Werte des spezifischen Anwendungsfalles in die gelben Felder der nachstehenden Tabelle, werden die relevanten Parameter automatisch berechnet und in den grünen Feldern ausgegeben.
Bzgl. der Dämpfungswerte des Kabels die gewünschte Frequenz beachten (800, 1.600 oder 2.600 MHz), da die Dämpfung mit zunehmender Frequenz gleichfalls größer wird.

Wird der EIRP-Wert mit rotem statt grünem Hintergrund dargestellt, liegt eine Überschreitung des Grenzwertes von 25 dBm vor, die im Feld darunter konkret angegeben wird.
In dem Fall ist entweder ein Kabel mit höherer Dämpfung oder eine größere Kabellänge, bzw. eine Antenne mit geringerem Gewinn zu verwenden, um den gesetzlichen Regularien zu entsprechen.


Grenzwert EIRP	25	dBm
Ausgangsleistung LTE Router	23	dBm
Dämpfung Antennenkabel je 100 m	-9	dB
Antennenkabel Länge	2	m
Antennen-Gewinn	3	dBi
Antennenkabel Dämpfung	-0.18	dB
Dämpfungsfaktor	0.9594
EIRP	25.82	dBm
EIRP Abweichung	0.8200	dBm
Ausgangsleistung Router	0.1995	W
max. erlaubter EIRP	0.3162	W
Geamt-Leistung	0.5743	W
Grenzwert-Überschreitung	1.8160	dB
Gewinn gesamt x-fach	2.8782	-fach

Kabel-Verlegung

Solange es gilt Kabel hinter Fußleisten, in Kabelkanälen oder Zwischendecken zu verlegen, sind Biegeradien relativ unkritisch. Im Wohnmobil sind die Platzverhältnisse enger und Biegeradien eher ein Thema. Fensterdurchführungen sind meist mit einem etwa 20 – 40 cm langen „Flach“kabel realisiert, ziehen damit unweigerlich höhere Dämpfungsverluste nach sich und sollten nur dann eingesetzt werden, wenn es absolut keine andere Möglichkeit gibt.
Ein empfehlenswertes Kabel ist z.B. das von Kabelmeister.

Wie eingangs ausgeführt sollen Biegeradien nicht unterschritten werden, um eine Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften des Kabels zu vermeiden. Selbst ein kurzzeitiges „Knicken“ führt unweigerlich zur irreversiblen Zerstörung des Dielektrikums an dieser Stelle.

Verlängerungen

Von Kabelverlängerungen sollte man absehen, da jede Stecker-Verbindung erneut Dämpfungsverluste zeitigt, die in der Berechnung der EIRP einfließen und durch höhere Antennengewinne kompensiert werden müssen.

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