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23.08.2007

Die ganze Wahrheit

Um Kabel und Stecker rankt sich viel Geheimnisvolles. Gerade im Hi-Fi-Bereich liegen Dichtung und Wahrheit eng beieinander. Wir räumen mit den allgegenwärtigenMythen auf und zeigen, was bei Kabeln wirklich wichtig ist.

Von Hans-Jürgen Humbert

Im Schaltplan erscheint ein Kabel immer als Linie oder Strich und soll somit eine ideale Verbindung zwischen zwei Geräten oder Baugruppen darstellen. So weit die Theorie - in der Praxis dagegen sieht es meist ganz anders aus. Denn ein Kabel zeigt sich im alltäglichen Gebrauch, wie jedes elektrische Bauteil, alles andere als ideal.

Die Stromleitung basiert auf der freien Beweglichkeit von Elektronen in Metallen. Schickt man an einem Ende eines Kabels ein Elektron hinein, so "fällt" quasi am anderen Ende des Leiters eines heraus. Das geschieht mit Lichtgeschwindigkeit, während sich die Elektronen im Leiter nur mit etwa 30 Zentimetern pro Sekunde fortbewegen.

Damit die Elektronen sich überhaupt bewegen, muss ein Potenzialgefälle vorliegen - das heißt, es muss entweder an einem Ende des Leiters ein Überschuss oder ein Mangel an Elektronen vorhanden sein. Dieser Potenzialunterschied wird als Spannung, gemessen in Volt, bezeichnet. Die Anzahl der Elektronen, die pro Zeiteinheit den Leiter passieren, geben den Strom, gemessen in Ampere, an. Beide Einheiten miteinander multipliziert ergeben die übertragene Leistung in Watt. Warum früher im Stromnetz 220 Volt üblich waren, lesen Sie links im Kasten "Warum 220 Volt?"

Von der Theorie zur Praxis

Nun erfolgt die Übertragung der Elektronen leider nicht verlustfrei. Jedes Kabel hat einen gewissen Innenwiderstand. Dieser Widerstand ist abhängig vom Durchmesser des Kabels, vom verwendeten Material (meist Kupfer) und von der Temperatur. Fließt nun ein Strom durch das Kabel, so sorgt der Innenwiderstand für Verluste im Kabel, die das Kabel erwärmen. Und dieser Innenwiderstand kann zu unliebsamen Überraschungen führen.

Als Beispiel nehmen wir einmal eine gewöhnliche Kabeltrommel, wie sie wohl in jeder Werkstatt zu finden ist. Solche Kabel werden in Baumärkten oft auf Kabeltrommeln mit einer Länge von 5 bis 50 Metern angeboten. Gerade Angebote aus Fernost gibt es oft zu äußerst niedrigen Preisen. Ganz klein ist auf den Trommeln vermerkt, dass das Kabel beim Gebrauch immer ganz abgerollt sein soll. Warum?

Ist das Kabel komplett abgerollt, kann die entstehende Verlustwärme an die Umgebung abgegeben werden. Das Kabel wird zwar handwarm, aber mehr passiert nicht. Bleibt das Kabel jedoch aufgerollt, kann die Verlustwärme nicht mehr abgestrahlt werden, und das Kabel wird immer heißer. Da gleichzeitig mit steigender Temperatur sich auch der Innenwiderstand erhöht, schaukelt sich das gesamte System schnell auf - bis schließlich die Kabeltrommel in Flammen aufgeht.

Bessere Ausführungen haben intern einen temperaturabhängigen Schalter integriert, der bei zu starker Erwärmung den Strom einfach abschaltet. Vorteil: Die Kabeltrommel ist geschützt und kann nicht mehr anfangen zu brennen. Bei einigen dieser Modelle schaltet sich allerdings nach der Abkühlung der Strom automatisch wieder an - angeschlossene Maschinen, wie beispielsweise Kreissägen, laufen dann unvermittelt los. Anhand dieses Beispiels lässt sich erkennen, dass allein das nicht ideale Verhalten eines Kabels schnell katastrophale Auswirkungen haben ziehen kann.

Kabel bei Hi-Fi-Geräten

Auch Hi-Fi-Geräte müssen untereinander verkabelt werden. Dabei kommen unterschiedliche Kabelgruppen zum Einsatz. Einmal müssen die einzelnen Komponenten, beispielsweise Verstärker oder CD/DVD-Player, mit Strom versorgt werden. Dann sind die Lautsprecher mit dem Verstärker zu verbinden und schließlich auch die Audiosignale von Gerät zu Gerät weiterzuleiten. Abgesehen von optischen Übertragungen erfolgen alle Verbindungen via Kupferkabel. Im Lauf der Zeit haben sich ganze Industriezweige auf die Produktion von hochwertigen Kabeln spezialisiert.

Bei keiner anderen Gerätegruppe spielt hier so viel Esoterik eine Rolle. Das soll jetzt aber nicht heißen, dass diese Kabel nichts nutzen würden, sie sind in vielen Fällen nur völlig überdimensioniert und damit recht teuer. Messtechnisch lassen sich oft keine Unterschiede zu preiswerteren und dünneren Kabeln feststellen. Einzig Hi-Fi-Freaks glauben, eine bessere Audioqualität heraushören zu können.

Stromversorgung

Beginnen wir mit der Stromversorgung. Während CD/DVD-Player und auch Tuner sich mit geringen Leistungen zufriedengeben, kann die Leistungsaufnahme eines Verstärkers, je nach Ausführung, mehrere hundert Watt betragen. Kleinere Geräte können also ohne Bedenken auch über preiswerte einfache Steckdosenleisten angeschlossen werden. Einzig bei Hochleistungsverstärkern sollten bessere Stromverteiler zum Einsatz kommen.

Doch bei allem Technik-Enthusiasmus sollte eines bedacht werden: Man weiß nie, wie die Verdrahtung hinter der Steckdose aussieht. Gerade in Altbauten ist die Verkabelung in den Wänden oft mehr als abenteuerlich, und auch die besten Stromverteiler können nicht mehr Stromqualität liefern, als die Quelle hergibt.

Brummschleifen

Nach dem Umzug ist die Stereoanlage frisch verkabelt und funktioniert auch, doch leider stört ein tiefes Brummen bei der CD-Wiedergabe den Musikgenuss. Woran liegt es? Einzelgeräte haben jeweils einen eigenen Stromanschluss. Über die Netzleitung kann eine sogenannte Brummschleife eingekoppelt werden. Der Grund liegt in den unterschiedlichen Massepotenzialen der einzelnen Geräte. Abhilfe ist einfach: Drehen Sie einen Netzstecker um 180 Grad und stecken ihn wieder in die Steckdose. Wichtig dabei ist, dass Sie nur einen Stecker umdrehen. Danach ist das Brummen verschwunden.

Leistungskabel für Lautsprecher

Ein Lautsprecherkabel hat die Aufgabe, die verstärkten Audiosignale von der Endstufe zu den Lautsprechern zu transportieren. Die zu übertragende Leistung ist dabei nicht besonders groß. Für Wohnzimmerlautstärke reichen, je nach Wirkungsgrad der Lautsprecher, bereits wenige Watt locker aus. Ein ganz normales Kabel mit einem Querschnitt von 2 x 0,75 Millimetern kann solche und auch größere Leistungen ohne nennenswerte Verluste leicht übertragen. In Hi-Fi-Geschäften werden spezielle Lautsprecherleitungen mit Querschnitten von sechs Quadratmillimetern und mehr zu teilweise exorbitanten Preisen angeboten. Abgesehen von echten High-End-Anlagen mit realen Dauerleistungen von mehreren hundert Watt sind solche Kabel bei den meisten Hi-Fi-Anlagen aber komplett überdimensioniert.

In der Praxis bieten solche Kabel keinen Vorteil, und messtechnisch lassen sich nicht einmal Verbesserungen des Klanges feststellen. Das eben gesagte gilt auch für die extrem teuren sauerstofffreien Kupferkabel. Diese haben zwar einen um wenige Prozent geringeren Innenwiderstand als Standard-Kupferkabel. Der hat jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf die Signalqualität an den Lautsprechern.

Sehr großen Einfluss auf die Signalqualität haben dagegen die Steckverbindungen an Verstärker und Lautsprecherboxen. Besonders die preiswerten Kabelklemmen besitzen recht hohe Übergangswiderstände, die die bessere Qualität von guten Lautsprecherleitungen wieder aufheben. Zu diesem Thema später mehr.

Kabel für Audioeingänge

Kabel für die Audioeingänge brauchen keine Leistungen zu transportieren, deshalb können sie auch sehr dünn ausfallen. Dennoch müssen sie eine hohe Qualität aufweisen, denn sie befinden sich am Anfang der Verstärkerkette. Jedes Fehlverhalten des Kabels wird gnadenlos mitverstärkt und kann die Audioqualität am Lautsprecher gewaltig mindern. In heutigen Anlagen werden hauptsächlich sogenannte Cinch-Stecker und -Buchsen eingesetzt. Diese stellen für jedes Signal (rechts, links) eine eigene Leitung mit eigener Abschirmung zur Verfügung.

Niederfrequenzkabel, kurz NF-Kabel genannt, bestehen aus einem isolierten Innenleiter und einer äußeren Abschirmung, die entweder als Folie oder als Kupfergeflecht den kompletten Innenleiter umschließt. Die äußere Abschirmung dient als Rückleiter und ist in der Regel mit der Gerätemasse verbunden. Bessere Kabel besitzen sogar zwei Abschirmungen, die übereinander gewickelt sind. Beide Abschirmungen sind immer mit der Gerätemasse verbunden. Die Abschirmung verhindert wirkungsvoll die Einstreuung von äußeren Störimpulsen. Die Höhe der Störimpulse beträgt zwar nur wenige Millivolt (tausendstel Volt), nach Verstärkung können sie aber ein lästiges Rauschen oder Brummen in den Lautsprechern erzeugen. Selbst unerwünschter, leiser Radioempfang kann die Folge sein.

Doch kein Vorteil ohne Nachteil: Zusammen mit dem Innenleiter bildet die Abschirmung einen Kondensator, dessen Kapazität mit zunehmender Länge des Kabels immer größer wird. Die Folge: Höhere Frequenzen werden allein durch das Kabel gedämpft und verschwinden. Deshalb sollten die NF-Kabel immer so kurz wie möglich gehalten werden.

Wie schon bei den Lautsprecherkabeln spielt auch bei NF-Kabeln die Qualität der Stecker eine große Rolle. High-End-NF-Kabel besitzen beispielsweise vergoldete Stecker. Das hat den Vorteil, dass Gold nicht korrodieren kann und immer für besten Kontakt sorgt.

Doch bedenken Sie: Beispielsweise werden bei hochwertigen Steckverbindungen in der Industrie die Übergangswiderstände im Datenblatt angegeben - diese Werte gelten allerdings nur fünfmaliges Stecken. Danach ist die Oberfläche der Steckverbindungen verkratzt und kann gar nicht mehr die geforderten Übergangswiderstände bieten.

Das gilt auch für vergoldete NF-Stecker. Die Goldschicht ist nur wenige Mikrometer stark und kann deshalb schnell abgeschabt werden. Aus diesem Grund sollten Sie die Anlage möglichst nicht ständig umbauen. Jedes Stecken erhöht den Übergangswiderstand der NF-Stecker und -Buchsen - das bedeutet: Nach jedem Neuaufbau der Anlage wird der Sound ein wenig schlechter.

Antennenkabel

Als Antennenkabel werden in der Regel sogenannte Koaxkabel eingesetzt. Wie ein NF-Kabel bestehen sie aus einen Innenleiter und einer äußeren Abschirmung. Als Isolationsmaterial dient jetzt aber ein spezieller Kunststoff, meist Teflon, der die Abschirmung in einem genau spezifizierten Abstand zum Innenleiter hält. Je nach Ausführung des Abstandes und Material der Isolierung ergeben sich unterschiedliche Impedanzen beziehungsweise Wellenwiderstände des jeweiligen Koax-Kabels. Diese weisen in der Regel Werte zwischen 50 und 100 Ohm auf. Weiterhin sind die Kabel für bestimmte Frequenzbereiche optimiert. Auch in der Computertechnik wurden früher Koax-Kabel bei Ethernet-Verbindungen eingesetzt, meist Kabel mit der Bezeichnung RG58, mit einem Wellenwiderstand von 58 Ohm. Zur Verkabelung von Satellitenschüsseln und auch fürs Kabelfernsehen sind Koax-Kabel heute immer noch unverzichtbar. Beim Einsatz sollten Sie unbedingt auf den richtigen Wellenwiderstand achten - meist werden Kabel mit 50 Ohm eingesetzt.

Das Verlegen dieser Kabel bedarf einiger Sorgfalt. Wie oben schon erwähnt, befinden sich Innenleiter und Abschirmung in genau definiertem Abstand zueinander. Durch mechanische Belastung, wie beispielsweise einen starken Knick, oder auch durch Überdehnen des Kabels - frei nach dem Motto "Das Kabel passt durch, und man zieht ein wenig stärker" - wird das elektrische Verhalten des Kabels verändert. An diesen Stellen können dann Reflexionen des hochfrequenten Signals auftreten - auf dem Fernseher erkennbar an Geisterbildern auf bestimmten Kanälen.

Koax-Kabel richtig anschließen

Werden nicht fertig konfektionierte Kabel verwendet, so muss der Anwender die Stecker selbst anschließen. Das sollte ebenfalls sehr sorgfältig geschehen. Mit einem scharfen Messer wird zuerst die Außenisolierung aufgeschnitten und auf etwa 1,5 Zentimeter Länge entfernt. Dabei nicht zu tief schneiden, sonst fällt die Abschirmung, bestehend aus einem dünnen versilberten Drahtgeflecht, gleich mit ab. Das Drahtgeflecht wird zusammengedrillt. Dabei unbedingt darauf achten, dass keines der dünnen Drähtchen entwischt.

Danach wird mit dem Messer die Teflon-Innenisolierung vorsichtig auf ungefähr einen Zentimeter Länge entfernt. Der Innenleiter ist jetzt mit der Schraube am Stecker fest anzuziehen. Achtung: Dabei darf sich kein Drähtchen der Abschirmung mit hineinmogeln. Das würde sofort einen Kurzschluss nach sich ziehen und einen eventuell angeschlossenen Antennenverstärker sofort zerstören. Anschließend muss noch das Abschirmgeflecht an den Stecker geklemmt werden - fertig.

Antennenverstärker richtig eingesetzt

Egal ob das Hochfrequenzsignal über den Kabelanschluss ins Haus gelangt oder über eine Antenne, meist ist der Fernseher etliche Meter vom Einspeisepunkt entfernt. Jedes Kabel weist eine gewisse Dämpfung auf, die je nach Länge das Signal mehr oder weniger stark schwächt. Um diese Verluste auszugleichen, hält die Industrie Antennenverstärker bereit. Diese päppeln die schwachen Signale auf und sorgen so für optimale Bildqualität. Dabei gilt zu beachten, dass der Antennenverstärker immer in der Nähe des Einspeisepunktes im Haus montiert wird - also entweder direkt neben denm Kabelanschluss oder direkt am Fuß der Antenne. Denn dadurch kann dieser Verstärker das Signal gleich auf höhere Werte anheben. Montiert man dagegen den Verstärker am anderen Ende, so werden alle eingestrahlten Störungen ins Kabel mitverstärkt und mindern die Bildqualität.