Sternvierer

Ein Sternvierer führt eine einzige symmetrische Verbindung über vier Adern. Die vier Leiter liegen im Querschnitt kreuzweise um die Kabelachse, und je zwei gegenüberliegende werden an beiden Enden zusammengeschaltet — sie bilden zusammen die eine Signalseite, die anderen beiden die andere. Vier Adern, ein Kanal: Das ist der Punkt, an dem die meisten Missverständnisse zu dieser Bauform beginnen.

Ausführliche Erklärung

Ein verdrilltes Paar bekämpft magnetische Einstreuung dadurch, dass es die von den beiden Adern aufgespannte Fläche klein hält und ihre Orientierung mit jedem halben Schlag umkehrt. Das funktioniert gut, hat aber eine Restschwäche: Die beiden Adern liegen zwangsläufig an verschiedenen Orten im Kabelquerschnitt. In einem Störfeld, das über den Kabeldurchmesser hinweg nicht exakt gleich stark ist — und das ist es in der Nähe einer Stromleitung nie —, sieht die eine Ader ein etwas anderes Feld als die andere. Was übrig bleibt, steht als Differenz zwischen den Adern und damit genau dort, wo das Nutzsignal lebt.

Der Sternvierer setzt an dieser Restschwäche an. Werden die beiden gegenüberliegenden Adern eines Vierers parallelgeschaltet, liegt der elektrische Schwerpunkt dieser Signalseite auf der Verbindungslinie zwischen ihnen — also im Zentrum des Sterns. Für die zweite Signalseite gilt dasselbe. Beide Hälften der Verbindung haben damit denselben geometrischen Ort, obwohl sie aus verschiedenen Drähten bestehen. Ein Störfeld kann sie deshalb kaum noch unterschiedlich treffen; die eingekoppelte Spannung wird zur reinen Gleichtaktgröße, und die räumt der symmetrische Eingang am Ende weg. Zusammenstellungen zur Bauform nennen dafür eine Verbesserung um rund 10 bis 30 dB gegenüber der zweiadrigen Ausführung.

Das Prinzip stammt aus der Fernmeldetechnik, wo Vierer-Verseilungen seit über hundert Jahren gebaut werden. Neben dem Sternvierer gab es dort den Dieselhorst-Martin-Vierer, benannt nach den beiden Fernmeldeingenieuren Dieselhorst und Martin: zwei verdrillte Paare mit unterschiedlicher Schlaglänge, ihrerseits zu einem Vierer verseilt. Er zielte auf niedrigere Kapazität im Phantomkreis und wurde bis in die 1970er-Jahre in Orts- und Fernkabeln der Post verwendet — das Fernkabel Berlin–Hannover von 1914 enthielt 26 solcher Vierer. Durchgesetzt hat sich am Ende die einfachere Sternform, weil der DM-Vierer aufwendiger zu fertigen war und einen spürbar größeren Kabeldurchmesser mit sich brachte.

Die Adernzuordnung ist Geometrie, keine Norm

Für den Sternvierer gibt es keine übergreifend genormte Belegung. Welche Adernfarbe zu welcher Signalseite gehört, legt der Kabelhersteller fest, und die Farbschemata unterscheiden sich zwischen den Baureihen. Was festliegt, ist die Regel dahinter, und die ist rein geometrisch: Es werden immer die beiden Adern zusammengeschaltet, die sich im Querschnitt diagonal gegenüberliegen — nie zwei benachbarte.

An dieser Unterscheidung hängt der ganze Unterschied zwischen einem Sternvierer und einem gewöhnlichen vieradrigen Kabel. Wer benachbarte Adern paart, erhält zwei ganz normale Paare mit ihrem üblichen Restfehler und hat den gesamten Vorteil der Bauform weggeworfen, ohne dass irgendetwas ausfällt. Die Verbindung funktioniert, klingt richtig und brummt bei ungünstiger Verlegung trotzdem. Deshalb gehört die Zuordnung beim Konfektionieren am Kabelmantel nachgesehen und nicht aus dem Gedächtnis gesetzt.

Was die Bauform kostet

Vier Adern in engem Abstand haben eine deutlich größere Fläche gegeneinander als zwei. Die Kapazität eines Sternvierers je Meter fällt entsprechend höher aus — als Größenordnung wird genannt, dass ein Sternvierer sich kapazitiv wie ein zweiadriges Kabel von etwa der 1,5-fachen Länge verhält. Zusammen mit der Ausgangsimpedanz der sendenden Stufe bildet diese Kapazität einen Tiefpass, und der wirkt oben im Übertragungsbereich.

Für ein Mikrofonsignal an einem niederohmigen Ausgang über dreißig Meter ist das folgenlos. An einem hochohmigen Ausgang — etwa einem Röhrengerät oder einem einfachen unsymmetrischen Line-Ausgang — und über größere Längen wird daraus eine hörbare Höhenabsenkung. Und für alles, was mit hohen Frequenzen arbeitet, scheidet die Bauform ohnehin aus: Ein Sternvierer hat keinen definierten Wellenwiderstand im Sinne der Datenübertragung und ist für AES3, für Ethernet oder für Videosignale kein Kandidat.

Dazu kommt der praktische Teil. Ein Sternvierer ist dicker und steifer als ein zweiadriges Kabel gleichen Querschnitts, und beim Anschließen sind acht statt vier Aderenden zu verarbeiten. Bei einer Handvoll Verbindungen fällt das nicht ins Gewicht; bei einer Bühnenverkabelung mit vierzig Wegen ist es eine Entscheidung mit Preisschild.

Häufiges Missverständnis

„Sternvierer heißt vier Adern, also kann ich Stereo darüber schicken." Das ist der teuerste Irrtum zu dieser Bauform, weil er nicht auffällt. Wer die vier Adern als zwei getrennte Paare beschaltet, bekommt zwei funktionierende Kanäle — und ein Kabel, das seine besondere Eigenschaft verloren hat. Schlimmer noch: Zwei benachbarte Adern eines Vierers liegen so eng beieinander und sind so eng mit den beiden anderen verkoppelt, dass das Übersprechen zwischen den beiden so gebildeten Kanälen höher ausfällt als bei einem ordentlichen Zweipaar-Kabel. Die Bauform ist für einen Kanal optimiert, und jede andere Verwendung ist schlechter als das billigere Kabel daneben.

Der zweite verbreitete Kurzschluss lautet, ein Sternvierer sei „besser geschirmt". Schirm und Vierer sind zwei verschiedene Maßnahmen gegen zwei verschiedene Felder. Ein Schirm hält elektrische Felder ab und ist gegen niederfrequente Magnetfelder — das Feld eines Trafos, einer Zuleitung, eines Dimmers — weitgehend machtlos, weil er dafür aus ferromagnetischem Material bestehen müsste. Der Vierer wirkt genau dort, wo der Schirm aufgibt. Deshalb sind fast alle Sternvierer-Kabel zusätzlich geschirmt: Die beiden Maßnahmen ersetzen einander nicht, sondern decken je eine Hälfte des Problems ab.

Nicht zu verwechseln mit

• Vieradriges Kabel mit zwei Paaren: Gleiche Aderzahl, anderer Zweck. Zwei Paare übertragen zwei Kanäle, ein Sternvierer einen.
• Twisted Pair: Die Grundmaßnahme, auf der der Vierer aufsetzt. Die Verdrillung bleibt im Sternvierer erhalten — der Stern kommt dazu.
• Dieselhorst-Martin-Vierer: Ebenfalls eine Viererverseilung, historisch für Phantomkreise in Fernmeldekabeln optimiert und heute ohne Bedeutung in der AV-Technik.
• Schirmung: Wirkt gegen elektrische Felder und gegen hochfrequente Einstreuung. Beim Magnetfeld einer benachbarten Stromleitung übernimmt der Vierer.

In der Planung

In einem Wohnhaus mit Kinoraum im Untergeschoss soll ein aktiver Subwoofer an der Rückwand versorgt werden. Der einzige verfügbare Weg für das Signalkabel verläuft über achtzehn Meter parallel zur Steigleitung des Hauses, mit rund zwanzig Zentimetern Abstand — mehr gibt der Schacht nicht her.

Prüf, ob die Störquelle überhaupt umgangen werden kann. Sie kann es hier nicht: Der Weg liegt fest, der Abstand ebenfalls, und das Feld einer Zuleitung ist niederfrequent und magnetisch. Damit scheidet die Standardantwort „besser schirmen" aus, bevor sie ausgesprochen ist.

Das Vorgehen hat zwei Teile. Erstens die symmetrische Führung, ohne die kein Gleichtaktvorteil überhaupt auswertbar wird. Zweitens die Bauform des Kabels — hier ist der Sternvierer die passende Wahl, weil er genau die Feldart angreift, die übrig bleibt. Achtzehn Meter an einem niederohmigen symmetrischen Ausgang liegen kapazitiv unkritisch, und für ein Subwoofersignal wäre selbst eine leichte Höhenabsenkung ohne Belang.

Zuletzt das Gerät, und dort bleibt genau eine Prüfung übrig: Hat der Subwoofer einen echten symmetrischen Eingang? Hat er ihn nicht, nützt der Vierer wenig, weil niemand die Differenz bildet — dann geht es um einen Übertrager am Geräteende, und die Kabelfrage wird zur zweiten Frage.

Verknüpfte Inhalte

Warum die Verdrillung überhaupt wirkt und was sie mit der Störung macht, steht bei Twisted Pair; warum am Ende ein Empfänger stehen muss, der die Differenz bildet, bei der symmetrischen Übertragung und beim CMRR. Womit sich elektrische Felder abhalten lassen, behandelt der Eintrag zur Schirmung; wie weit Daten- und Energieleitungen auseinander gehören, die Trennklassen.

Quellen

Aufbau und Wirkprinzip sind in Fachdarstellungen zur Bauform übereinstimmend beschrieben; die Zahlenangaben zu Störreduktion und Kapazität stammen aus einer Herstellerunterlage und einer sekundären Zusammenstellung und sind oben entsprechend eingeschränkt. Die fernmeldetechnische Herkunft samt Dieselhorst-Martin-Vierer und dem Fernkabel Berlin–Hannover von 1914 ist über eine unabhängige Zusammenstellung zur Viererverseilung belegt.