Mantelstromfilter

Mantelstromfilter (kapazitiver Koppler) für 75-Ohm-Antennenkabel

Mantelstromfilter (Ferritkerndrossel auf USB-Kabel)

Ein Mantelstromfilter ist ein Bauteil, das entweder eine Brummschleife über eine zweifache Erd- oder Masseanbindung oder die Ausbreitung hochfrequenter, unerwünschter Gleichtaktsignale auf Koaxialkabeln verhindert.

Mantelstromfilter unterbinden je nach Art Brummen in Audioanlagen, im Bild durchlaufende waagerechte Balken bei AV-Geräten beziehungsweise die Ausbreitung hochfrequenter Störsignale auf Kabeln.

Wirkungsweise verschiedener Mantelstromfilter

Je nach Art des Signals und vorliegender Störsituation werden folgende Arten unterschieden:

Trenntransformator (Übertrager)

Trennübertrager sind Transformatoren für Niederfrequenz für analoge und digitale (S/PDIF) Audioverbindungen oder seltener für Hochfrequenz in Antennenleitungen zwischen Antennendose und Endgerät (Tuner, Videorekorder, Fernsehgerät usw.). Diese Mantelstromfilter unterdrücken durch galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang niederfrequenten Strom auf der Abschirmung (dem Mantel) und der Seele (Innenleiter) von Koaxialkabeln, der durch mehrfache Erdung an unterschiedlichen Potentialen entstehen kann. Sie beeinflussen das Signal aufgrund ihrer oberen und unteren Grenzfrequenz und können daher auch keinen Gleichstrom übertragen. Des Weiteren treten bei analogen Signalen nichtlineare Verzerrungen auf.

Kapazitive Koppler

Schaltungsanordnung

Die Ausbreitung von (niederfrequenten) Brummströmen auf Antennenleitungen kann durch kapazitive Kopplung der beiden Leiter verhindert werden. Solche als Zwischenstecker erhältliche Elemente, werden als Mantelstromfilter (engl.: Ground Loop Isolator) bezeichnete Massetrenner (engl. ground breaker) und besitzen im Signalweg und in der Masseverbindung Koppel-Kondensatoren, die aufgrund ihres Kapazitätswertes (ca. 1 nF) nur in der Lage sind, Frequenzen ab etwa 5 MHz passieren zu lassen - Brummströme können nicht mehr fließen.

Übliche kapazitive Trennzwischenstecker haben eine obere Grenzfrequenz von 1 GHz, so dass auch UHF-Signale sie passieren können. Sie können somit für UKW-Rundfunk sowie analogen und digitalen Fernsehempfang einschließlich Kabelfernsehen eingesetzt werden.

Bei handelsüblichen Satellitenempfängern können solche Massetrenner nicht eingesetzt werden, da niederfrequente Steuersignale und die Versorgungsspannung für den LNB mit übertragen werden müssen.

Ferritkerndrossel

Schaltbild der Stromkompensierten Drossel

Ein Klappferrit wirkt nach dem Prinzip der stromkompensierten Drossel

Ferritkern-Mantelstromfilter (engl.: common-mode choke) bestehen aus einer eine Leitung oder ein Leitungsbündel umfassenden Ferrit-Hülse. Es handelt sich um stromkompensierte Drosseln. Sie bedämpfen hochfrequente Gleichtaktstörsignale auf Leitungen.

Sie wirken gegen hochfrequente Gleichtaktsströme oberhalb etwa 50 MHz und beeinflussen die Signal- und die Masseverbindung nicht hinsichtlich ihrer Niederfrequenzeigenschaften oder Schutzfunktion. Ferritkern-Mantelstromfilter können Brummschleifen nicht wirkungsvoll bedämpfen.

Leitungen zum Anschluss von Computer-Peripheriegeräten besitzen oft eine Ferritkerndrossel. Die Leitung kann zur Erhöhung der Induktivität auch mehrfach durch einen Ferritkern geführt werden.

Ferritkern-Mantelstromfilter können nur dann effizient wirken, wenn ein Gleichtaktstörstrom auf einer Leitung fließen kann. Das ist im Allgemeinen der Fall, wenn ein Leitungsbündel oder eine koaxiale Leitung an beiden Seiten eine Masseverbindung zum geerdeten Gerät aufweist.

Für ein Leitungsbündel zwischen zwei Geräten, von denen nur ein Gerät geerdet ist, wirkt ein Ferritkern-Mantelstromfilter im Allgemeinen nicht. Bei einer solchen Massung würden sich Mantelwellen gegebenenfalls als Stehende Wellen ausbilden. Bei stehenden Wellen wirken Ferritkern-Mantelstromfilter nur an den Orten, an denen sich in Abhängigkeit von Frequenz und Wellenlänge ein Strombauch, aber nicht dort, wo sich ein Stromknoten einstellt.

Ferritkern-Mantelstromfilter gibt es für unterschiedliche Frequenzbereiche und Strombelastbarkeit.

Anwendung

Siehe auch elektromagnetische Verträglichkeit und Brummschleife.

Übertrager-Mantelstromfilter werden in Niederfrequenz-Signalleitungen eingesetzt, wenn eine Brummschleife auf andere Weise nicht verhindert werden kann. Sie besitzen eine galvanische Trennung.

Kapazitive Mantelstromfilter können in Antennen- und Hochfrequenzleitungen verwendet werden, um Brummschleifen zu verhindern. Sie besitzen eine galvanische Trennung.

Ferritkern-Mantelstromfilter werden zur Störunterdrückung (hochfrequente Störungen) eingesetzt. Sie besitzen keine galvanische Trennung und verhindern keine Brummschleifen.

Weblinks

• Selbstbau eines Mantelstromfilters als kapazitiver Koppler
• Selbstbau eines einfachen Mantelstromfilters

Siehe auch

• Mantelwellen