Warum entstehen Mantelwellen (genaue Ursachen)

    Hallo liebe Funkfreunde,

    nach langer Zeit habe ich mal wieder eine Frage, zu der ich eure kompetente Hilfe bräuchte.
    In der Vergangenheit habe ich dieses Forum immer durch die hohe Qualität der Antworten und die
    freundliche und sachliche Art der Diskussionen im besten HAM-Spirit erlebt (was heute leider immer seltener wird).
    So, nun genug der Vorrede:

    Meine Frage ist so trivial wie komplex: Warum entsteht auf einem Koaxialkabel eine Mantelwelle?

    Es gibt zwar gefühlt zigtausend "Antworten" auf diese Frage, aber wenn man den Dingen einmal wirklich
    auf den Grund gehen möchte, sind die meisten Antworten darauf recht unbefriedigend (zumindest für mich).
    Häufige Antworten sind ja "durch Unsymmetrien der Antenne" o. ä. und das ist in der Praxis natürlich nicht falsch.
    Aber mich interessiert, warum sie dadurch entstehen?

    Ich gehe mal von folgenden Sachverhalten aus:

    • Ich habe eine HF-Quelle (Sender, 50 Ohm), der für eine feste Frequenz (die Frequenz wird bei der Diskussion nicht geändert) ein Signal abgibt
    • Der am Sender abgegebene Strom soll für einen festen Zeitpunkt t z.B. 1 A betragen
    • An die Quelle habe ich ein Koaxialkabel (50 Ohm) angeschlossen
    • Das andere Ende des Koaxkabels ist an einem symmetrischen Dipol (ideale Symmetrie) angeschlossen.

    Soweit der "Messaufbau".

    Folgende weitere Annahmen:

    • Das Koaxkabel stellt HF-mäßig drei Leiter dar:
      • der Innenleiter
      • die Innenseite des Schirms
      • die Außenseite des Schirms
    • Im Idealfall fließt der Strom von der Quelle über den Innenleiter zur Antenne und von dort über die Innenseite des Schirms zur Quelle zurück.
    • Dadurch besteht das elektromagnetische Feld im Kabel nur zwischen Innenleiter und Innenseite des Schirms. Keine Abstrahlung nach außen. Soweit so gut.
    • Die sogenannten Mantelwellen fließen aber auf der Außenseite des Schirms und sollen möglichst verhindert werden.
    • Warum fließen sie da und wo fließen sie hin?
    • Am Anfang und am Ende des Koaxkabels sind die Innenseite und Außenseite des Schirms verbunden (Sind sie das HF-mäßig wirklich?).

    Die Frage ist jetzt:

    • Was bringt einen Strom dazu, über die Außenseite des Schirms zu fließen?
    • Warum fließt dieser "Mantelstrom" nicht über die Innenseite des Schirms?
    • Und was hat eine fehlende Symmetrie der Antenne damit zu tun?
      (Natürlich haben dann beide Dipolhälften unterschiedliche Impedanzen und dadurch unterschiedliche Antennenströme und -spannungen.
      Aber der Strom, der aus der Quelle (Sender) "hinaus geht", muss ja auch wieder zurück fließen. Es kann ja kein Strom im "Nichts" enden oder beginnen.)

    Wie man sieht, ist es, wenn man die Sache genau betrachtet, nicht so simpel, wie es auf den ersten Blick scheint.

    Vielleicht könnt ihr mir hier weitergeholfen werden!

    73! Matthias (DM2MH, DOK X50)

    Hallo Matthias,

    Quote from DM2MH

    Meine Frage ist so trivial wie komplex: Warum entsteht auf einem Koaxialkabel eine Mantelwelle?

    das elektromagnetische Feld, das der Sender erzeugt, breitet sich IM Koaxialkabel aus, also zwischen dem Innenleiter und der Innenseite des Schirms. Am Ende hängt die Antenne - und die strahlt, egal, ob es nun ein Dipol ist oder eine Vertikal. Ein Teil dieser Strahlungsenergie gelangt auch auf die Außenseite des Schirms, von wo sie sich in die einzig mögliche Richtung aufmacht: zum anderen, über den Sender geerdeten Ende des Koaxialkabels. Dort macht sie sich als Mantelwelle, weil sie ja auf dem Mantel (der Außenseite des Schirms) auftritt, bemerkbar. Auf die Innenseite des Schirms und den Innenleiter kann sie nicht gelangen, den der Schirm macht das, was er soll: abschirmen.

    Dann noch kurz zu dem Irrglauben, dass ein symmetrischer Dipol keine Auswirkungen hätte, weil sich ja die Felder seiner Schenkel am Koaxialkabel aufheben (müssten). Selbst ein symmetrischer Dipol ist nur mechanisch symmetrisch, hat also gleichlange Schenkel. Schon durch die immer vorhandene Bebauung wird aus dem Dipol ein unsymmetrisches Gebilde, sei es, weil an einer Seite ein Baum steht, oder die andere Seite über eine Pfütze führt. Auch ein nicht senkrecht geführtes Koaxialkabel macht die Symmetrie zunichte, da sich ja dann ein Antennenschenkel näher am Koaxialkabel befindet als der andere.

    Wenn Du nun auf die Idee kommst, an der Übergangsstelle zwischen Dipol und Koaxialkabel ein Symmetrierglied (Balun) einzusetzen, ändert das nichts an dem Sachverhalt, dass die vom Dipol abgegebene Energie nur den Schirm erreicht und dort abfließt. Damit die Mantelwellen nicht in die Station gelangen, ist am senderseitigen Ende eine Mantelwellensperre einzufügen. Diese dient einzig dazu, die auf der Außenseite des Schirms fließende Energie abzublocken. Der Mantelstrom findet dann im Idealfall keine Erdnung mehr, gegen die er abfließen kann. In der Regel kann der Mantelstrom aber nur um ein bestimmtes Maß gedämpft werden.

    73/72 de Ingo, DK3RED - Don't forget: the fun is the power!

    @ Ingo: :thumbup:

    Noch eine Anmerkung:

    die Aussagen gelten sinngemäß auch bei Speisung mit einer symmetrischen Leitung (Twinlead, Flachband, Hühnerleiter, Wireman): Die Nutzenergie fließt als Gegentaktwelle zwischen den beiden Leitern zur Antenne hin, die durch elektrische Unsymmetrien der Antenne verursachten unsymmetrischen Einkopplungen als Gleichtaktwelle dagegen in Richtung Sender zurück. Wird dort ein symmetrischer Koppler verwendet, sieht die Gleichtaktwelle eine Fehlanpassung und wird reflektiert. Sie überlagert sich dann mit dem aktuellen Wert der Gegentaktwelle (eine Seite konstruktiv, andere Seite destruktiv). Die Auswirkungen auf die Antennenströme der beiden Zweige hängen von den jeweiligen Phasenlagen ab und diese wiederum von den mechanischen Abmessungen, Frequenz und Art der Reflexion am Koppler - ziemlich unübersichtlich. Bei der klassischen "einbeinigen" Zepp-Antenne wird dies bei Spannungskopplung durch einen Schwingkreis am Speisepunkt geheilt. Er steuert den für einen optimalen Betrieb (Spannungsmaximum) erforderlichen Blindanteil bei. Bei Stromkopplung liegt dagegen in jedem Zweig seriell ein eigener Drehkondensator. Diese Drehkos werden wechselseitig auf gleichen, maximalen Leiterstrom abgeglichen und haben dann üblicherweise leicht unterschiedliche Kapazitäten.

    73,
    Tom, DK1IS

    Quote from DM2MH

    Das Koaxkabel stellt HF-mäßig drei Leiter dar:

    der Innenleiter
    die Innenseite des Schirms
    die Außenseite des Schirms

    Hallo Matthias, ich verstehe die beiden Antworten sehr gut, ebenso einen Teil deiner Ausführungen. Ich bin techn. Laie und hätte gerne eine plausible Erklärung für deine Aussage, dass es sich HF-mäßig um 3 Leiter handelt. Evtl. ist den meisten klar, was du meinst, vielleicht kann es jemand noch anders beschreiben, so dass ich die 3 statt 2 Leiter (HF-mäßig) verstehe. Ansonsten freue ich mich ebenfalls über weitere Erklärungen, wie die von Ingo und Tom,

    73

    Winni

    Man kommt bei Beschreibungen schnell an Grenzen, bei denen eine Veranschaulich durch eine Grafik deutlich hilfreicher wäre.

    Der äußerst wertgeschätzte OM Günter, DL4ZAO, hat zu den obigen Themen Koaxialkabel und Mantelwellen sehr gute Dokumente veröffentlicht, die ich nur empfehlen kann:

    Koaxialkabel hier 
    Mantelwellen hier

    Jeder hat so seine Schubladen. Meine: Ich betrachte das Koax als Hohleiter, wie schon geschrieben, alles bleibt innen. Aber - nur solange die Wellenwiderstände an den Enden (Quelle und Last) mit dem (fiktiven) Wellenwiderstand des Koax übereinstimmen. Stimmt das nicht mehr......

    Quote

    Am Anfang und am Ende des Koaxkabels sind die Innenseite und Außenseite des Schirms verbunden (Sind sie das HF-mäßig wirklich?).

    Die sind via Quelle und Last verbunden. Die HF-Welle läuft nicht im Innenleiter und Mantel, sondern dazwischen. Erst wenn Quelle, Last und Kabel-Wellenwiderstand nicht übereinstimmen, geht ein Teil via Zweileitersystem Innenleiter-Mantel. Da sich beides überlagert (Hohleiter und "Zweileiter", wird es kompliziert - und ich will auch nicht mehr wissen :) . Das hat schon Forendiskussionen in dreistelliger Postnummerierung ausgelöst ........................ (und ich bleibe bei (m)einer Schublade.)

    73 Peter

    Quote from DB6ZH

    Das hat schon Forendiskussionen in dreistelliger Postnummerierung ausgelöst

    Ja, insbesondere mit der Schublade Koaxialkabel = Hohlleiter sehe ich noch weitaus mehr Potenzial als dreistellige Postnummerierungen :)

    .... oooch ..... ich habe viele Schubladen für das Thema .................. ist ja OT: aber z.B. den Ein-Draht Feeder für die Windom (mit "Mäntelchen" drum rum ??)

    Ich höre schon auf und überlasse das Feld besseren Erklärungen. 73 Peter

    PS Ich habe bei Koax-Einspeisung der Antennen bisher immer Balun verwendet und das Thema "minimiert".

    Wie es der Zufall will, ich bin gerade am Verfassen eines Workshop-Papiers zum Thema Mantelwellen und Mantelwellensperren. Es ist zwar noch im Entwurfsstadium, aber kann vielleicht etwas Erhellendes zu diesem nicht ganz trivialen Thema beitragen.

    Mantelwellen - Gleichtaktdrosseln - Balun (pdf)

    73, de Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    :thumbup: liest sich sehr gut. Folie 6 und 7 sind eigentlich "der rote Faden" (aus meiner Sicht), der gut durch die nachfolgenden Seiten führt. Ich bin noch nicht komplett durch. Das möchte ich noch in aller Ruhe nachholen. Z.Zt. mehrere "Baustellen". Ich muß dann auch mal direkt nachsehen, welche Balun-Art meine FB23 und 10XY hat. Jedenfalls waren Mantelwellen bei den beiden Antennen noch kein Thema bei mir. Eine FD4 (mit Balun für Koax) habe ich zwar, aber immer noch nicht aufgehängt.

    Danke, 73 Peter

    PS bei "meiner Schublade" muß ich immer aufpassen, daß "Stehwelle" und "Mantelwelle zwei verschiedene Stiefel sind. Günters Folien sind da eindeutig besser

    Edited once, last by DB6ZH (April 10, 2026 at 7:05 PM).

    Wer den Unterschied zwischen Gleichtakt (Common Mode) und Gegentakt (Differential Mode) verstanden hat, dem ist auch klar wie Mantelwellen entstehen, was sie sind, und wie man sie bei Bedarf verdrosselt. Mantelwellen sind nämlich unerwünschte Gleichtaktströme auf einer Speiseleitung, insbesondere auf einem Koaxkabel (dessen Schirm/Mantel namensbestimmend ist). Leider gibt es zu diesem Thema eine Vielzahl von Webseiten und "Influencer-Videos" die Halbwissen oder schlichtweg Folklore enthalten, die sich dann weiterverbreitet und hartnäckig hält.

    73, de Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Edited 2 times, last by DL4ZAO (April 10, 2026 at 6:15 PM).

    Ich bevorzuge mit meinem Bauchgefühl die hier gegebene Erläuterung mit der Hühnerleiter und betrachte Koax als eine spezielle Bauform des Zweidrahtleiters - die Antenne strahlt in das HL ein und je nach Phasenlage werden die Strömein dem entsprechenden Leiter größer/kleine und das ganze unsymmetrisch, womit die Leitug strahlt.
    Es gibt halt viele Erklärungen, hier lese ich am meisten über die 3 Leiter im Koaxkabel. Es gibt größere Probleme, wie den Urknall, bei dem Menschen betrachten, wie das vor ewigen Zeiten mit der Enstehung des Weltalls war. Und wenn dann jemand wieder plausiblere Erkenntnisse hat, ändert sich die ganze Dartsellung auch mal schnell, wenn auch nur in der heutigen Wahrnehmung. Es fehlen halt diejenigen, die sich daran erinnern können, wie es war. Sel a vis. Deswegen ist es mir egal, ob der Strom außen oder innen auf den dünnen verflochtenen Drähten des Koaxialkabelsmantels fließt, das außen entstehende Magnetfeld entsteht aus der Summe aller Ströme im Kabel, und die ist bei jeder Darstellung gleich. Die getrennte Messung der Ströme auf den 3 Leitern beherrsche ich nicht. Und wenn die Summe ungleich Null ist, sprechen wir von Mantelwellen. So sehe ich es als ehemaliger Elektroniker aus dem Service (damals noch Instandsetzung). (Nebenbei: Um 1900 stand in den Physikbüchern noch, dass Wellen den Äther zur Ausbreitung brauchen, da war das Mantelwellenproblem noch nicht erkannt)

    73 Reiner

    Etwas OT, aber passend zu (dem "unsysmmetrischen") Koax: Einer der Knackpunkte, den Günter in Folie 11 sehr gut beschreibt, ist die Tatsache "Der Energietransport erfolgt als TEM Welle in einem elektromagnetischen Feld im Dielektrikum des Kabels", d.h. nicht primär im jeweiligen Leiter, sondern dessen Oberfläche. Die (Ohmschen) Verluste hängen von der Eindringtiefe in den Innenleiter und in den Schirm ab, ansonsten vom Dielektrikum. Ist der Hintergrund meiner etwas wilden "Hohlleiter-Schublade", sorry :) .

    Es gibt, war auch schon im alten Amateurfunk-Forum diskutiert, z.B. bei Nutzung von TV-Kabel ein weniger beachtetes Problem, wenn man (für TV) gute TV-Kabel erwischt, die aber wegen einem Innenleiter mit Eisen-/Stahlkern auf 80m besch.....eidene reelle Widerstandswerte haben, aber auf 2m/70cm wegen Cu-Beschichtung zufriedenstellend arbeiten. (50-60-75 Ohm des Kabels mal außen vor - die Anpassungsverluste sind oft nicht so gravierend.) s. Folie 10 dazu bei Günter.

    War's aber jetzt von mir. Günters PDF gefällt mir sehr gut. 73 Peter

    DL8LRZ die Physiker haben früher den Äther gesucht, heute suchen sie die schwarze Energie. Allwissend sind sie immer noch nicht geworden, hi. *duck* und wech ......

    Edited once, last by DB6ZH (April 10, 2026 at 8:58 PM).

    Quote from DB6ZH

    Die (Ohmschen) Verluste hängen von der Eindringtiefe in den Innenleiter und in den Schirm ab, ansonsten vom Dielektrikum

    OT, Ergänzung. Bei großen TV-Sendern gibt es daher das Dielektrikum als Gasfüllung. Anstatt eines festen Kunststoffes wird der Raum zwischen Innen- und Außenleiter mit einem trockenen Gas (meist Stickstoff) gefüllt. Das Gas befindet sich oft in einem wendelförmigen Abstandshalter, der den Innenleiter zentriert. Schon faszinierend so etwas mal in der Hand gehabt zu haben.

    73, Michael, DF2OK.
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    Hallo Peter,

    Quote from DB6ZH

    Der Energietransport erfolgt als TEM Welle in einem elektromagnetischen Feld im Dielektrikum des Kabels",

    um deine "Schublade" nochmal zu bedienen und dieses " Unterthema" abzuschließen: Die TEM-Welle wirst du im Hohlleiter nicht finden und ist einer von vielen Unterschieden zwischen Koaxialkabel und einem Hohlleiter. Um es auf den Punkt zu bringen. Modelle zur Beschreibung physikalischer Zusammenhänge sind richtig und wichtig, sie müssen aber auch passen. Mir geht es hier nicht um kluges Daherreden oder über die Lösung zweidimensionaler Helmholtzgleichungen. Wenn der TO mitnimmt Koaxialkabel = Hohlleiter, beginnt bereits die o.g. Folklore. Jetzt dein Spruch: *duck* und wech....;)

    vy 73 de Dirk, DH4YM

    Edited once, last by DH4YM (April 10, 2026 at 10:41 PM).

    Wobei es dem TO, wo wie ich es verstanden habe, in erster Linie darum geht zu erfahren, WIE und WARUM Mantelwellen (Common Mode Ströme) auf Antennen-Speiseleitungen enstehen und erst in zweiter Linie, wie man sie unterdrückt.

    Meine einfachste Antwort auf diese Frage lautet: durch Unsymmetrie!

    Darum unterdrückt ein BalUn, ein Übergangsglied für den rückwirkungsfreien Übergang von unsymmetrischen und symmetrischen Strukturen, auch die Entstehung von Mantelwellen. Die Details sind natürlich etwas komplexer und nicht ganz trivial.

    Die von Holger verlinkten DL3LH Abhandlungen erklären sehr gut, wie eine Mantelwellensperre aka Gleichtaktdrossel wirkt und auf was des dabei ankommt. Alle der zahlreichen Abandlungen von Dr. Walter Schau sind sehr fundiert und lesenswert.

    73, de Günter

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    Edited 6 times, last by DL4ZAO (April 11, 2026 at 12:32 PM).

    Der Vollständigkeit halber Teil III dazu: https://afu-base.de/divers/downloa…oads%2FDL3LH%2F

    ----

    Siehe auch diesen Thread zum selben Thema Anfang 2024.

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    Edited 4 times, last by DF2OK (April 11, 2026 at 1:38 PM).

    Besten Dank für die vielen Antworten und die Zeit, die ihr euch dafür genommen habt!


    Es wurden ja verschiedene Aspekte angesprochen, die ja auch alle ihre Berechtigung haben.
    In der Praxis ist es natürlich so, dass kein Dipol wirklich absolut symmetrisch ist (DK3RED),
    und auch das "Schubladen-Prinzip" (DB6ZH) ist legitim (das ist keinerlei Kritik von mir!)
    Aber da ich ja meine Frage hier im Forum "... Theorie orientiert..." platziert habe,
    ging es mir dabei tatsächlich nicht so sehr um praktische Erfahrungen und Verfahren, sondern,
    wie Günter (DL4ZAO) nochmal betont hat, um die physikalische URSACHE der Mantelströme.


    Und da hat mir Günters "Workshop-Papier" tatsächlich den entscheidenden Hinweis verdeutlicht:
    Ich hatte den Strom, der von der (nicht exakt symmetrischen) Antenne über den Weg der Erde
    zurück zur Quelle fließt, nicht "auf dem Plan", da es ja dafür scheinbar keine explizite "Leitung" gibt.

    Das es in der Praxis recht egal ist, warum Mantelströme auftreten und man sie einfach nur soweit wie möglich
    unterdrücken möchte, ist vollkommen klar.
    Solche Fragen tauchen halt nur auf, wenn man bestimmte Effekte einmal genauer verstehen möchte.

    73, de Matthias

    Danke Matthias für Deine Frage und natürlich auch für die ganzen Antworten - mir hat es ebenfalls sehr geholten die Welt ein wenig mehr zu verstehen :)

    73 Thorsten
    DH0TG