Eine Schirmung ist eine leitfähige Hülle um eine Ader, ein Aderpaar oder
ein ganzes Kabelbündel. Ihre Aufgabe klingt einfach — Störungen sollen
draußen bleiben und das eigene Signal soll nicht nach außen strahlen —,
ihre Wirkung hängt aber an etwas, das nicht im Kabel steckt, sondern an
seinen Enden entsteht.
Um die Adern in einem Kabel liegt oft eine dünne Metallhülle. Sie soll
verhindern, dass Störungen von außen bis ins Signal durchkommen, etwa
von der Stromleitung, die im selben Kanal daneben liegt. Das
funktioniert aber nur, wenn die Hülle an ihren Enden sauber mit dem
Gerät oder der Dose verbunden ist und die Störung dorthin abfließen
kann. Hängt sie lose in der Luft, wirkt sie eher wie eine Antenne als
wie ein Schutz. „Geschirmt" auf dem Karton ist deshalb keine Zusage,
sondern eine Voraussetzung, die auf der Baustelle eingelöst werden
muss.
Der Schirm hält ein Störfeld nicht ab wie eine Mauer. Ein
veränderliches äußeres Feld treibt einen Strom in der leitfähigen Hülle,
und dieser Strom baut ein Gegenfeld auf, das sich dem ursprünglichen
überlagert. Was innen ankommt, ist die Differenz. Ein idealer Schirm
hätte keinen Widerstand und keine Öffnungen, führte den gesamten
Störstrom an den Adern vorbei und ließe nichts übrig. Ein realer Schirm
hat beides, und deshalb bleibt eine kleine Spannung übrig, die entlang
der Innenleiter auftritt.
Diese Restspannung ist die eigentliche Kenngröße. Sie heißt
Kopplungswiderstand oder Transferimpedanz und wird in Milliohm pro
Meter angegeben: Wie viel Spannung entsteht je Meter innen, wenn außen
ein bestimmter Strom über den Schirm fließt? Je kleiner der Wert, desto
besser der Schirm. Oberhalb einiger Megahertz greift diese Beschreibung
nicht mehr, weil das Kabel dann nicht mehr wie eine Leitung mit
punktweise definierten Größen wirkt; dort tritt die Schirmdämpfung
an ihre Stelle, angegeben in Dezibel.
Es gibt zwei gebräuchliche Bauarten, und sie sind nicht zwei
Qualitätsstufen desselben Prinzips, sondern zwei verschiedene
Kompromisse.
Ein Folienschirm ist eine mit Aluminium bedampfte oder kaschierte
Kunststofffolie, die um das Bündel oder um jedes einzelne Paar gewickelt
wird. Sie liegt lückenlos an, hat also keine Öffnungen, durch die ein
hochfrequentes Feld schlüpfen könnte. Die metallische Schicht ist
allerdings sehr dünn und damit vergleichsweise hochohmig — bei tiefen
Frequenzen, wo es auf einen niedrigen Längswiderstand ankommt, kann sie
wenig ausrichten. Dazu kommt ein praktisches Problem, das jeder Monteur
kennt: Eine Folie lässt sich nicht klemmen. Deshalb läuft in
foliengeschirmten Leitungen ein blanker
Beilaufdraht mit, der die Folie überhaupt erst
anschließbar macht.
Ein Geflechtschirm besteht aus verflochtenen, meist verzinnten
Kupferdrähten. Sein Widerstand ist um Größenordnungen niedriger, er
wirkt deshalb schon bei tiefen Frequenzen, er hält mechanische
Beanspruchung aus und er bleibt biegefest — für ein Kabel, das bewegt
oder eng geführt wird, ist das der entscheidende Punkt. Dafür hat ein
Geflecht rautenförmige Öffnungen, und die werden mit steigender Frequenz
durchlässiger.
Die beiden Schwächen liegen also an entgegengesetzten Enden des
Frequenzbereichs, und genau deshalb kombinieren hochwertige Kabel beides:
Geflecht über Folie. Man findet das bei
Koaxialkabeln ebenso wie bei geschirmten
Datenleitungen. Die Zusatzkosten sind gering, der gewonnene Bereich ist
es nicht.
Eine zweite Unterscheidung läuft quer dazu: Gesamtschirm oder
Paarschirm. Ein Gesamtschirm liegt um alle Adern und arbeitet gegen
die Außenwelt. Ein Paarschirm liegt um jedes verdrillte Paar einzeln und
arbeitet vor allem gegen das Nachbarpaar im selben Kabel, also gegen
Übersprechen. Das sind zwei verschiedene Aufgaben, und weil sich beide
frei kombinieren lassen, gibt es dafür eine eigene Kurzschreibweise —
sie steht bei der Schirmungsnotation.
Hier entscheidet sich in der Praxis fast alles. Ein Schirm, der den
Störstrom aufnimmt, muss ihn auch irgendwohin abgeben können; ohne
niederimpedanten Anschluss an beiden Enden sammelt er ihn nur ein.
Drei Größen entscheiden darüber: die Art des Kontakts — rundum
aufliegend oder zu einem Zopf verdrillt —, die Zahl der aufgelegten
Enden samt dem Potentialausgleich, den die beidseitige Auflegung
voraussetzt, und die Lückenlosigkeit der Kette aus Kabel, Modul, Dose,
Patchfeld, Patchkabel und Erdung. Ein einziges offenes Glied macht die
Strecke wirkungslos. Wie das im Einzelnen aussieht, welche
Größenordnungen dahinterstehen und woran man eine fertige Strecke
überhaupt beurteilen kann, steht bei der
Schirmauflegung.
Für den Kabelkatalog bleibt daraus eine Erkenntnis: Die Schirmfrage ist
in Wahrheit keine Produktfrage, sondern eine an die Elektroplanung.
Ein Schirm ist nicht der einzige und oft nicht der wirksamste Weg gegen
Störungen. Zwei Mechanismen arbeiten ohne jede Metallhülle.
Der eine ist die Verdrillung: Zwei eng miteinander verdrillte Adern
fangen ein äußeres Feld auf nahezu gleicher Fläche und damit in gleicher
Größe ein. Wenn die Empfängerseite die Differenz der beiden Leiter
auswertet, fällt die gemeinsam eingefangene Störung heraus. Das ist das
Prinzip der symmetrischen
Übertragung, und es ist der Grund,
warum eine ungeschirmte Netzwerkleitung in einem normalen Wohnhaus
zuverlässig funktioniert.
Der andere ist schlicht Abstand. Kopplung nimmt mit der Entfernung
und mit der Länge der Parallelführung ab, und Geometrie kostet im Rohbau
fast nichts, solange sie in der Planung steht und nicht auf der
Baustelle nachgeholt werden muss. Die Trennungsabstände zwischen
Energie- und Kommunikationsverkabelung sind in EN 50174-2 geregelt.
Und weil die Frage regelmäßig kommt: Ein
Lichtwellenleiter hat das Problem gar
nicht. Er führt keinen Strom, koppelt elektromagnetisch nichts ein und
trennt die beiden Seiten galvanisch. Wo eine Strecke zwischen zwei
Gebäudeteilen mit getrennten Erdungsanlagen läuft, ist das nicht nur die
störfeste, sondern die grundsätzlich saubere Lösung.
„Geschirmt ist besser." Das ist der Satz, der im Fachhandel die meisten
Kabel verkauft, und er stimmt nur unter einer Bedingung, die selten
mitgenannt wird. Ein Schirm, der an keinem Ende sauber aufliegt, nimmt
Störströme auf und führt sie mit — er bringt sie in Kabelform bis an das
Gerät heran, statt sie fernzuhalten. Gegenüber einer sauber verdrillten
ungeschirmten Leitung ist das kein Gewinn, sondern ein Rückschritt. Die
Entscheidung für geschirmt ist deshalb eine Entscheidung für einen
höheren Ausführungsanspruch, nicht für ein besseres Produkt.
Ein zweites steckt im Bild vom Schutzschild. Der Schirm
hält nichts ab, er leitet ab. Wer das einmal so denkt, versteht sofort,
warum der Zopf am Steckerende und der Potentialausgleich im Technikraum
wichtiger sind als die Frage, ob Folie oder Geflecht im Kabel steckt.
Zum Dritten die Rolle des Schirms im Signalweg. Bei einer
unsymmetrischen Verbindung — Cinch, Klinke, auch das analoge
Subwooferkabel — ist der Schirm zugleich der Rückleiter des Signals.
Alles, was auf ihm passiert, liegt damit unmittelbar im Nutzsignal, und
eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Geräten wird zum hörbaren
Brummen. Bei einer symmetrischen Verbindung ist der Schirm dagegen nicht
am Signal beteiligt. Dieselbe Metallhülle hat in den beiden Fällen zwei
völlig verschiedene Funktionen, und Ratschläge aus dem einen Fall lassen
sich nicht in den anderen übertragen.
- Verdrillung: Eine geometrische Maßnahme an den Adern selbst, keine
Hülle. Sie wirkt gegen Einkopplung und gegen Übersprechen und braucht
kein Metall — siehe Twisted Pair.
- Symmetrische Übertragung: Ein Übertragungsverfahren, bei dem die
Empfängerseite die Differenz zweier Leiter auswertet. Es nutzt die
Verdrillung, ist aber nicht dasselbe: Auch eine geschirmte Leitung
kann unsymmetrisch betrieben werden.
- Erdung und Potentialausgleich: Die Anlage im Gebäude, an die ein
Schirm angeschlossen wird. Ohne sie ist ein Schirm ein Stück Metall
ohne Bezug; sie ist Voraussetzung, nicht Bestandteil.
- Schirmungsnotation: Die Kurzschreibweise U/UTP bis S/FTP
beschreibt, wo geschirmt ist, und sagt nichts über die Güte des
Schirms — siehe
Schirmungsnotation.
- Bewehrung: Ein Metallgeflecht oder Wellmantel zum mechanischen
Schutz, etwa gegen Nagetiere im Erdreich. Es kann nebenbei schirmen,
ist aber für eine andere Belastung ausgelegt — siehe
Kabelbauarten für die
Erdverlegung.
Ein Altbau wird saniert. Vom Zählerschrank im Keller bis zum
Technikraum im Obergeschoss gibt es genau einen brauchbaren Schacht, und
in diesem Schacht liegen bereits die Zuleitungen. Der Elektriker fragt,
ob er für die Datenleitungen „das geschirmte Kabel" nehmen soll.
Anders gefragt: Welche Störquelle ist da, wie lang laufen die Leitungen
parallel, und wie weit auseinander lassen sie sich legen? Solange das
offen ist, ist jede Kabelentscheidung geraten. Sehr oft löst die Antwort
das Problem bereits — ein zweiter Kabelkanal, eine andere Trassenführung
oder auch nur ein größerer Abstand über die kritischen Meter ist billiger
als eine geschirmte Installation und hält länger, weil an ihr niemand
etwas falsch machen kann.
Bleibt die Parallelführung unvermeidlich, hilft ein Vorgehen aus drei
Teilen, die zusammen bestellt und zusammen abgenommen werden müssen:
durchgehend geschirmte Komponenten von der Dose bis zum Patchfeld, ein
rundum aufliegender Schirmkontakt an jedem Übergang und ein Anschluss an
den Potentialausgleich im Technikraum. Fehlt einer davon, ist die
geschirmte Installation teurer als die ungeschirmte und nicht besser.
Erst danach kommt die Produktauswahl — und sie ist an dieser Stelle der
einfachste Teil.
Welche Kurzschreibweise die Kombination aus Gesamt- und Paarschirm
festhält, steht bei der
Schirmungsnotation; warum der
Außenleiter eines Koaxialkabels zugleich
Schirm und Rückleiter ist, dort. Den Anschlusspfad eines Folienschirms
beschreibt der Beilaufdraht, das
Übertragungsverfahren dahinter die symmetrische
Übertragung und die
Verdrillung. Was an einem Kabel sonst noch
zu prüfen ist, wenn es fest ins Bauwerk geht, behandelt das
Brandverhalten von Kabeln — dort auch
CPR-Klassen und halogenfreie Mantelwerkstoffe, die mit der Schirmung
nichts zu tun haben. Was an Netzwerkinfrastruktur im Haus zusammenkommt,
steht bei den Grundlagen des
Heimnetzwerks, die Erdungs- und
Verteilerseite beim Technikraum für die
AV-Technik.
Die Prüfverfahren hinter den Kenngrößen Kopplungswiderstand und
Schirmdämpfung stehen in IEC 62153-4-3 und IEC 62153-4-4; Auflegung,
Erdung und die Trennungsabstände zur Energieverkabelung regelt EN
50174-2. Die Kurzschreibweise für Gesamt- und Paarschirm stammt aus
ISO/IEC 11801-1.
