Warum Übertragung über Kabel nicht abhörbar?

Wissenschaft Physik
1

Hallo,
wenn man ein Signal über Kabel oder „wireless“ überträgt, dann werden doch jeweils elektromagnetische Wellen benutzt.
Bloß dass sich beim ersteren diese im elektrischen Leiter ausbreiten und beim zweiteren in der Luft.
Warum gehen diese Wellen aber nicht aus dem Kabel?
Meine Idee wäre, dass die Grenzschicht von Kabel und Luft so ist, dass so gut wie alle Wellen, die an diese Grenzschicht aus dem Kabel kommen wieder dorthin zurück reflektiert werden, also so ähnlich wie Lichtwellenleiter.

Der Kunststoff, auch Isolator, um die Adern, dient ja nur dazu, um Kurzschlüsse und Stromabflüsse zu vermeiden, oder?

Aber es ergibt sich für mich noch eine Frage und zwar, welche Eigenschaft eines Isolators dazu führt, in diesem keine elektromagnetischen Wellen führen zu können, wie in einem Leiter, auch wenn dieser optisch dichter ist als die Luft außen herum.
Es muss auf jeden Fall was damit zu tun haben, dass die Elektronen in einem Leiter viel weniger Bewegungsfreiheit haben.
Aber wie soll das dazu führen, dass sie die elektromagnetischen Wellen nicht so leiten können wie die Leiter?

Vielen Dank für eine Antwort
Tim

2

Moin,

Warum gehen diese Wellen aber nicht aus dem Kabel?

wer sagt denn das?
Mit einer speziellen Zange kann man den Datenverkehr völlig problemlos abgreifen und mit etwsa mehr Aufwand geht das auch über eine größere Distanz.

Ein Prof der FH Aachen hat mal vor über 20 Jahren Kabel und Monitore entwickelt, die so nicht ‚abhörbar‘ waren und die Erfindung wurde promt als ‚Geheim‘ eingestuft und durfte nicht veröffentlicht werden.

Gandalf

3

Hallo Tim,

das Stichwort zur Lösung deiner beiden Fragen ist: „Faradayscher Käfig“.

Warum gehen diese Wellen aber nicht aus dem Kabel?

Sie gehen dann nicht aus dem Kabel, wenn es eine metallische Abschirmung besitzt. Man will auch nicht, daß „diese Wellen“ hineingehen.
Das entspricht ungefähr deinem Vorschlag:

Meine Idee wäre, dass die Grenzschicht von Kabel und Luft so
ist, dass so gut wie alle Wellen, die an diese Grenzschicht
aus dem Kabel kommen wieder dorthin zurück reflektiert werden,

Früher war das meist Blei. Heute nimmt man um den isolierten Kupferleiter herum Alufolien und/oder auch Kupfergewebe bzw. Kupferfolien.
Die Kupferfolie um den isolierten Leiter herum sieht man auf dem Foto unter:

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache…

ganz gut.

Ein: „Digital-SAT-Spezial-Koaxialkabel 75 Ohm“ eines bestimmten Herstellers besitzt etwa: Alu Folie + Kupfergeflecht. Letzteres hat z.B. eine optische Bedeckung von 80%.

Gruß

watergolf

4

Hallo,

bei „wireless“ sendest Du ein gut empfangbares Signal direkt in die Luft.
Bei kabelgebundener Übertragung über Ethernet-Kabel sind die Kabel so ausgelegt, dass möglichst wenig Störstrahlung in das Kabel eindringt und so ein möglichst hohe Übertragungsrate erreicht wird. Diese Massnahme hat im Gegenzug zur Folge, dass auch nur minimale Abstrahlung der im Kabel laufenden Signale erfolgt. Dazu gehört der Einsatz von Twisted-Pair (verdrehten Adern), die genau entgegengesetzte, sich aufhebende Magnetfelder erzeugen und damit die Abstrahlung (und Einstrahlung) minimieren. Außerdem verfügen die Kabel über einen oder mehrere Schirme (Drahtgewebe oder Metallfolie).
Der Abgriff über eine Zange ist mit einfachen Mitteln nur möglich, wenn Du an das Kabel herankommst und wenn möglich die Adern trennst. Ein nennenswertes Fernfeld wird von den Kabeln nicht erzeugt.
Evtl. lassen sich Abstrahlungen der Verstärker abhören. Die Kabel selber sind ohne erheblichen Aufwand sehr sicher.

Gruß, Niels

5

Hallo,

Ein Prof der FH Aachen hat mal vor über 20 Jahren Kabel und
Monitore entwickelt, die so nicht ‚abhörbar‘ waren und die
Erfindung wurde promt als ‚Geheim‘ eingestuft und durfte nicht
veröffentlicht werden.

das kommt mir eher so vor, wie die Urban Legend von den Erfindungen
der Glühlampen mit fast unendlicher Lebensdauer, welche natürlich von
der Industrie streng unter Verschluss gehalten werden, um deren
Profit zu sichern.
Was zu tun ist, damit Geräte praktisch nicht abhörbar sind, ist
lange bekannt und kein Hexenwerk.
Gruß Uwi

6

Fehler meinerseits
Moin,

hatte es falsch in Erinnerung.

Es war ein Verfahren über kompromitierende Strahlung von Röhrenmonitoren.

Das Verfahren, Monitore so zu modifizieren, daß sie nicht mehr abgehört werden konnten wurde aber tatsächlich als geheim eingestuft.

Gandalf

7

Hallo,

Bloß dass sich beim ersteren diese im elektrischen Leiter
ausbreiten und beim zweiteren in der Luft.
Warum gehen diese Wellen aber nicht aus dem Kabel?
Meine Idee wäre, dass die Grenzschicht von Kabel und Luft so
ist, dass so gut wie alle Wellen, die an diese Grenzschicht
aus dem Kabel kommen wieder dorthin zurück reflektiert werden,
also so ähnlich wie Lichtwellenleiter.

Ja, dieses Modell ist für hohe Frequenzen gar nicht so verkehrt.

Der Kunststoff, auch Isolator, um die Adern, dient ja nur
dazu, um Kurzschlüsse und Stromabflüsse zu vermeiden, oder?

Ja, generell ist das die Funktion der Isolierung.
Daneben wird aber durch das Mat. und den Aufbau auch die Qualität
das Kabels in anderer Hinsicht bestimmt (z.B. Impedanz,
Dämpfungsverhalten und auch Abstrahlungsverhalten).

Das Prinzip „Twisted Pairs“ wurde schon genannt und auch Abschirmung.

Aber es ergibt sich für mich noch eine Frage und zwar, welche
Eigenschaft eines Isolators dazu führt, in diesem keine
elektromagnetischen Wellen führen zu können, wie in einem
Leiter, auch wenn dieser optisch dichter ist als die Luft außen herum.

Warum etwas in der Natur so ist, wie es eben durch die Naturgesetze
beschrieben werden kann, ist nicht Inhalt von Naturwissenschaft.
Es ist eben so, das Strom in Metallen gut geleitet wird und
Isoliermaterial wird ja gerade deshalb ausgesucht, weil es das
eben nicht macht.

Es muss auf jeden Fall was damit zu tun haben, dass die
Elektronen in einem Leiter viel weniger Bewegungsfreiheit
haben.

Nö, im Leiter haben die gerade sehr viel Bewegungsfreiheit,
und im Isolator eben gerade nicht.

Aber wie soll das dazu führen, dass sie die
elektromagnetischen Wellen nicht so leiten können wie die
Leiter?

Das ist so falsch. Wenn Radiowellen abgestrahlt werden, dann
gehen diese durch Isolatoren eher durch und werden von
Metallen sehr gut reflektiert.
Gruß Uwi

8

Hallo,
also zusammenfassend, würde man die Adern nicht verdrillen oder abschirmen und darüber ein Signal laufen lassen, dann wäre es nichts anderes wie eine Antenne, mit der man was sendet, oder?

Nochmal kurz zur Isolatorsache:
Wenn man ein Twisted-Pair-Kabel nimmt, dann gehen daraus die elektromagnetischen Wellen kaum verloren.
Wenn man nun aber das ganze Kabel nur aus Plastik macht, die Leiter also aus dem Kabel durch Kunststoff/Isolatoren ersetzt, warum kann man damit dann auf einmal keine elektromagnetischen Wellen mehr transportieren oder was würde geschehen?
Das müsste sich doch mit Gleichungen ausdrücken lassen, denn auch für Isolatoren existieren Gleichungen, wie sich dort elektromagnetische Wellen ausbreiten.

9

Hallo Tim,

Nochmal kurz zur Isolatorsache:

…

Wenn man nun aber das ganze Kabel nur aus Plastik macht, die
Leiter also aus dem Kabel durch Kunststoff/Isolatoren ersetzt,
warum kann man damit dann auf einmal keine elektromagnetischen
Wellen mehr transportieren oder was würde geschehen?

Du hast dich anscheinend noch nicht über die Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen informiert. Bei Wiki kannst du das nachholen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Well…

„Wenn man nun aber das ganze Kabel nur aus Plastik macht, …“
dann kannst du, mit geeignetem Plastikmaterial, elektromagnetische Wellen z.B. im Bereich des sichtbaren Lichts transportieren.

Das müsste sich doch mit Gleichungen ausdrücken lassen, denn

Da richtet man sich besser nach den Herstellerangaben. Der Lichtwellentransport in Plastikfasern schwächt sich je nach Type mit der Länge unterschiedlich stark ab.
Bei einem bestimmten Fabrikat Lichtwellenleiter wird eine Standardlänge von 2 Meter angegeben.

Gruß

watergolf

10

Hallo,

also zusammenfassend, würde man die Adern nicht verdrillen
oder abschirmen und darüber ein Signal laufen lassen, dann
wäre es nichts anderes wie eine Antenne, mit der man was sendet, oder?

Nein, ganz so ist es nicht.
Ein Kabel, das beidseitig korrekt terminiert ist, lässt hauptsächlich
die Welle hindurch. Dass dabei auch etwas abgestrahlt wird, ist
nur ein Dreckeffekt.
Eine Antenne (Dipol) ist dagegen so konstruiert, dass die eingehende
Welle möglichst komplett abgestrahlt wird.

Nochmal kurz zur Isolatorsache:
Wenn man ein Twisted-Pair-Kabel nimmt, dann gehen daraus die
elektromagnetischen Wellen kaum verloren.

Dass ist bei jedem Kabel mehr oder weniger so. Anderfalls könnte
man Signale nicht über längere Leitungen übertragen.

Den Sinn des Twisted Pairkabel hat Niels schon erklärt.
/t/warum-uebertragung-ueber-kabel-nicht-abhoerbar/60…

Wenn man nun aber das ganze Kabel nur aus Plastik macht, die
Leiter also aus dem Kabel durch Kunststoff/Isolatoren ersetzt,
warum kann man damit dann auf einmal keine elektromagnetischen
Wellen mehr transportieren oder was würde geschehen?

Isolatoren können Ladungsträger (Elektronen) schlecht leiten.
Das ist in dem Zusammenhang schon alles.
Ansonsten wurde schon bemerkt, dass elektromagn. Strahlung viel mehr
ist als nur Ladungsträger in einem metallischem Leiter.
Gruß Uwi

11

Man braucht für elektrm Wellen doch keine Ladung

Eine Antenne (Dipol) ist dagegen so konstruiert, dass die
eingehende
Welle möglichst komplett abgestrahlt wird.

Ja klar, die Länge der Antenne ist ja auch komplett auf die abzustrahlende Wellenlänge eingestellt, was man bei einem zufälligen Kabel nicht behaupten kann.

Isolatoren können Ladungsträger (Elektronen) schlecht leiten.
Das ist in dem Zusammenhang schon alles.
Ansonsten wurde schon bemerkt, dass elektromagn. Strahlung
viel mehr
ist als nur Ladungsträger in einem metallischem Leiter.

Man überträgt doch elektromagnetische Wellen, die sich auch ohne Trägermedium ausbreiten.
Also wozu braucht es dann die Ladungen, die sich im Leiter frei bewegen kann, im Isolator nicht.
Es bräuchte doch keine Ladung, um elektromagnetische Wellen zu übertragen.
Also könnte man doch auch mit einem Isolator diese Wellen übertragen.
Es muss nur so beschaffen sein, dass an der Grenzschicht Luft und Kabel eben das meiste der Welle wieder ins Kabel reflektiert wird, oder?
Wie ist denn c von Radiowellen in Kunststoff, wahrscheinlich näherungsweise 1, sodass eben die Wellen von so 2,4 Ghz einfach hindurchdringen würden, wobei es bei Metallen nur 1/3 c ist, weshalb da kaum was an der Grenzschicht hindurchdringt, sondern hauptsächlich reflektiert wird.
Und das müsste doch mit der Beweglichkeit der Elektronen zusammenhängen. Weil die beim Metall in Resonanz gehen mit den Radiowellen und die im Isolator aufgrund der hohen Bindung an die einzelnen Atome halt kaum in Schwingung von den Radiowellen versetzt werden.
Hat das was miteinander zu tun?

12

Hallo,

Es bräuchte doch keine Ladung, um elektromagnetische Wellen zu
übertragen.
Also könnte man doch auch mit einem Isolator diese Wellen
übertragen.

das wird ja mit LWL auch so gemacht.

Es muss nur so beschaffen sein, dass an der Grenzschicht Luft
und Kabel eben das meiste der Welle wieder ins Kabel
reflektiert wird, oder?

Und als 2. Bedingung darf es die Welle nicht zu stark dämpfen. Ich fürchte, da liegt das Problem bei niedrigen Frequenzen (z.B. 2,4 GHz).

Es ist wohl eher eine Frage der Sinnhaftigkeit.
Man hat ja mit LWL die Möglichkeit, viel mehr Information zu übertragen und im Falle von niedrigeren Frequenzen kann mit Kupfer die Dämpfung sehr gering gehalten werden. Es muss ja am Ende eine hinreichen Leistung zur Verfügung stehen.

Gruß, Niels

13

Kommt auf Resonaz der Elektronen an?

Hallo,

Es bräuchte doch keine Ladung, um elektromagnetische Wellen zu
übertragen.
Also könnte man doch auch mit einem Isolator diese Wellen
übertragen.

das wird ja mit LWL auch so gemacht.

Und wenn ich statt dem Glasmantel eben einen Kupfermantel nehme und in der Mitte Luft, dann könnte ich auch damit 2,4 Ghz wie Licht im LWL verschicken, nennt man dann doch Hohlleiter?

Wenn man einen Isolator hat, der, sagen wir mal, ein Energieniveau hat bei 50 Ghz. Dann heißt das doch, dass diese Elektronen eine Resonanzfrequenz von 50 Ghz hätte und dann müsste dieses Material doch ein „Leiter“ für eine elektromagnetische Welle von 50 Ghz sein, wenn die Dämpfung nicht zu hoch ist, oder?
Ist da ein ein Denkfehler drin?