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Industrie-Steckverbinder

Ethernet plus Modular Jacks

24. November 2016, 14:25 Uhr | Von Thomas Robok et al.

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Schneidklemmverbindungen

Einer der wesentlichen Gründe für den Erfolg von Modularsteckverbindern ist die einfache Montage der Kabel. Die Leiter werden – wie nachfolgend in Bild 3 gezeigt – in den Stecker eingeführt und dann mit einem Crimp-Werkzeug zusammengepresst. Hierdurch entsteht eine sogenannte Schneidklemmverbindung. Diese Verbindung kann wahlweise mit einem kostengünstigen Handwerkzeug oder bei größeren Stückzahlen mit einem leistungsfähigen Automaten hergestellt werden.

Kabelspezifikationen im Überblick

Wie werden Buchsen und Stecker miteinander verbunden? Die Auswahl des am besten geeigneten Übertragungsmediums für eine gegebene Anwendung stellt immer einen Kompromiss zwischen zahlreichen wesentlichen Kriterien dar: Übertragungseigenschaften (Bandbreite, Fehlerleistung usw.), Abstand zwischen den Geräten (Signallaufzeit), physischen Maßen, Bereitstellungsgeschwindigkeit, Kosten für Anschaffung, Bereitstellung und Wartung usw.

Kupferleiter haben sich in Bezug auf Kosten, physischer Flexibilität und elektromagnetischer Eigenschaften in der Vergangenheit als guter Kompromiss erwiesen.

Verdrillte Leiterpaare

Von Anfang an wurden verdrillte Leiterpaare als ausschließliches Übertragungsmedium für Netzwerkanwendungen in der Telekommunikation eingesetzt und sind es bis heute geblieben – auch wenn Glasfaser- und Satellitenverbindungen in zahlreichen Anwendungsbereichen verwendet werden.

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Ein verdrilltes Leiterpaar besteht aus zwei Kupferleitern, die jeweils durch ein Dielektrikum (also ein nicht leitendes Material) wie PVC, Polyethylen, Teflon oder Fluorpolymer isoliert sind. Diese Isolierung trennt die Leiter so voneinander, dass der Stromkreis nicht kurzgeschlossen wird, und schützt sie zudem vor physischer Beschädigung.

Wie Bild 4 zeigt, sind die isolierten Leiter spiralförmig mit einer konstanten Teilung (Abstand) verdreht. Auf diese Weise entsteht eine 360°-Verdrillung. Dieser Vorgang dient der Verbesserung der Signalstärke über längere Distanzen, wenn beide Leiter ein ähnliches Signal übertragen. An jedem beliebigen Punkt des Kabels sind die Signale gleich, aber umgekehrt gepolt, wodurch sich die abgestrahlte Energie verringert. Ein Kabel kann zudem aus mehreren Paaren bestehen.

Geschirmte und ungeschirmte Kabel

Abhängig von der Signalintegrität, die in der jeweiligen Umgebung erforderlich ist (also der Frage, wie stark das Signal gestört sein darf), kann man geschirmte oder ungeschirmte Kabel einsetzen.

Die verwendeten Abkürzungen sind möglicherweise etwas verwirrend, weil manche sich noch an der veralteten Konvention orientieren, während andere schon die neue benutzen. In der nachfolgenden Beschreibung wird die alte Konvention verwendet; zusätzlich jedoch wird die neue Konvention ggf. in Klammern aufgeführt.
Nachfolgend aufgelistet sind die am weitesten verbreiteten Bezeichnungen nach ISO/IEC 11801 (Bild 5):

UTP (U/UTP): Ungeschirmtes verdrilltes Leiterpaarkabel (ungeschirmtes Kabel, ungeschirmte verdrillte Leiterpaare)
FTP (F/UTP): Folienummanteltes verdrilltes Leiterpaarkabel (folienummanteltes Kabel, ungeschirmte verdrillte Leiterpaare), ein Kabeltyp, bei dem alle verdrillten Leiterpaare mit Metallfolie ummantelt sind. Die Metallfolie wird dann häufig mit einem Thermoplastmantel versehen.
STP (U/FTP): Geschirmtes verdrilltes Leiterpaarkabel (ungeschirmtes Kabel, folienummantelte verdrillte Leiterpaare), ein Kabeltyp, bei dem die einzelnen verdrillten Leiterpaare mit einer Folienschirmung versehen sind. Eine Thermoplastschirmung umgibt den gesamten Leiterstrang.
SFTP cat5e (SF/UTP): Geschirmtes folienummanteltes verdrilltes Leiterpaarkabel; nur der äußere Teil wird durch einen Aluminiumschirm und Zinn-/Kupfer-Folie geschirmt. Die einzelnen verdrillten Leiterpaare sind nicht geschirmt. Diese Kategorie ist etwas verwirrend und wird leicht mit FTP verwechselt.
SFTP cat6/7 usw. (S/FTP oder SSTP): Geschirmtes folienummanteltes verdrilltes Leiterpaarkabel, ein Kabeltyp, bei dem die einzelnen verdrillten Leiterpaare mit einer Folienschirmung versehen sind. Ein Schirmungsgeflecht und eine Thermoplastschirmung umgeben den gesamten Leiterstrang. Auch dies kann verwirrend sein, weil SFTP cat5 und cat6 sich unterscheiden. Deswegen wird die Bezeichnung SFTP häufig nur für cat5e und SSTP für cat6 verwendet.
FFTP (F/FTP): Folienummanteltes verdrilltes Leiterpaarkabel; dieser Kabeltyp bietet bestmögliche Schirmung, wobei sowohl die verdrillten Leiterpaare als auch das gesamte Kabel mit einem Aluminiumschirm ummantelt sind. Die Wahl dieses Kabeltypes bedeutet in der Regel auch höhere Kosten bei besserer Robustheit. Die durch die zusätzliche Schirmung erhöhte Steifigkeit des Kabels macht die Installation erheblich komplizierter. Zudem muss die Schirmung bei der Montage sorgfältig vor Schäden geschützt werden.

Kabelkategorien

Die EIA (Electronic lndustries Alliance) hat die Verwendung von UTP- und STP-Kabel durch Definition verschiedener Kategorien standardisiert. Der Standard definiert nicht nur Kabel, sondern auch Vorgaben für Telekommunikations-Verkabelungssysteme. Allgemeiner formuliert, definiert der Standard Folgendes: Kabeltypen, Systemarchitekturen, Abstände, Steckverbinder, Kabelanschluss und Leistungsmerkmale. Im Rahmen dieses Beitrags kann nicht jeder Punkt ausführlich behandelt werden. Deswegen sind in der Tabelle Kabeltypen, Leistungsmerkmale und Steckverbinder als Übersicht zusammengefasst.
Leistungsmerkmale werden nicht für jede Kategorie angegeben. Einige Parameter wie Reflexionsdämpfung und Laufzeitunterschiede sind für niederfrequente Signale weniger kritisch.

Nach Unterlagen von Th. Robok, Dr. R. S. Mroczkowski, R. Jugy, A. Gerfer (Würth Elektronik eiSos)

Literatur

[1] Robok, Th.; Dr. Mroczkowski, R.S.; Jugy, R.; Gerfer, A.: Trilogie der Steckverbinder. 3. Auflage, 384 Seiten. Herausgeber: Würth Elektronik eiSos/Swiridoff Verlag, ISBN 978-3-89929-200-8
[2] Brander, Th.; Gerfer, A.; Rall, B.; Zenkner, H.: Trilogie der induktiven Bauelemente. 4. Auflage, 696 Seiten. Herausgeber: Würth Elektronik eiSos/Swiridoff Verlag, ISBN 978-3-89929-151-3