LAN (Local Area Network) Kabel erfreuen sich in der audiophilen Gemeinde einer besonderen Aufmerksamkeit. Und sie können sehr teuer sein. Dabei kann man viel falsch machen, wenn man die unterschiedlichen Schirmungen und deren Auswirkungen auf Masse und EMI/RFI nicht kennt. Dabei kannst du mit richtig preiswerten industriellen LAN Kabel sehr weit kommen, wenn du sie richtig einsetzt.
In den Grundlagen erörtern wir die unterschiedlichen Schirmungen im Industriestandard und deren möglichen Nutzen. Im Praxisteil gebe ich Empfehlungen für unterschiedliche Einsatzzwecke.
Grundlagen
Gleichtaktstörungen
Gleichtaktstörungen sind Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Komponenten oder Bauelementen. Die breiten sich mit gleicher Phasenlage und Stromrichtung sowohl auf der Hinleitung als auch der Rückleitung zwischen diesen Komponenten aus.
Gleichtaktstörungen wirken auf diese beiden Leitungen gleich ein. Die Störströme fließen darin im Gegensatz zu den Nutzströmen gleichsinnig. Außerdem besitzen die Störspannungen in beiden Leitungen die gleiche Amplitude und Phasenlage. Um das Nutzsignal zu stören, ist also ein weiterer Stromweg nötig. Dieser ist meistens durch gemeinsame Bezugspotentiale (Erdung oder Masseverbindung) von Nutzsignal und Störquelle sowie durch Streukapazitäten gegeben.
Die Einkopplung der Gleichtaktstörung kann verschiedene Ursachen haben, zum Beispiel kapazitive Kopplung oder Potenzialdifferenzen entlang des Übertragungsweges. Bei der kapazitiven Kopplung kommen hochfrequente Störsignale oder Impulse gleichzeitig auf beide Leiter. Potenzialdifferenzen entstehen zum Beispiel, wenn es einen Spannungsabfall gibt. Der kann durch hohe Ströme in Masseverbindungen oder Erdverbindungen (Erdschleifen) verursacht werden.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist wichtig, um zu verhindern, dass andere Geräte und Einrichtungen durch elektrische oder magnetische Felder und Vorgänge Funktionsstörungen bekommen. Elektromagnetische Interferenz (EMI) beschreibt die Störungen, die durch elektromagnetische Energie verursacht werden, die von elektronischen Geräten abgegeben wird. RFI (Radiofrequency Interference) ist eine spezielle Art von EMI, deren Störbereich durch die Hochfrequenzbänder erweitert wird.
Wenn ein elektromagnetisches Feld auf eine Störsenke einwirkt, nennt man das Strahlungskopplung. Elektrische Leiter in Kabeln oder auf Platinen können als Antenne wirken und z. B. Radio- oder Funksignale empfangen, die auf dem Leiter als Störsignale entstehen.
Geschirmte und ungeschirmte LAN Kabel
Mit der Revision der ISO/IEC 11801 wurde ein neues Bezeichnungsschema eingeführt. Dabei steht die erste Stelle für die Gesamtschirmung. Gleich dahinter mit einen „/“ getrennt, wird die Adernpaarschirmung angegeben. Die letzten beiden Stellen steht für TP (Twisted Pair). Verdrillte Adernpaare sind besser gegen elektrische und magnetische Störfelder geschützt als Adern, die parallel geführt werden. Wenn man die Adernpaare verdreht, dann heben sich die Beeinflussungen durch äußere Felder größtenteils gegenseitig auf. TP ist daher der Standard bei LAN Kabel.
Unterschiede gibt es bei der Schirmung:
- U steht für ungeschirmt (unshielded)
- F steht für Folienschirm (foiled)
- S steht für Geflechtschirm (screened)
- SF steht für Geflecht- und Folienschirm
Und hier wird es interessant. Unten im Bild siehst du die zwei Gegensätze. U/UTP (linke Hälfte) ist gänzlich ungeschirmt (U), während S/FTP (rechte Hälfte) das gesamte Kabel mit einem Metallgeflecht (S) und die Adernpaare mit einer Folie (F) schirmt. Twisted Pair (TP), also verdrillte Adernpaare ist beiden gemeinsam.
Ein elektrisch leitender Schirm, oft aus Aluminiumfolie und/oder Metallgeflecht oder aus Kupfer, bietet zusätzlich Schutz gegen störende äußere elektromagnetische Felder. Deshalb spricht erstmal viel für geschirmte LAN Kabel. Wenn es denn nicht große Probleme bei Erdschleifen (Ground Loop Risk) geben würde. Deshalb ist es für Audiozwecke oft besser, gänzlich ungeschirmte LAN Kabel zu verwenden, weil dadurch Störungen über die Masseverbindung unterbunden werden.
Es gibt viele Möglichkeiten des geschirmten oder ungeschirmten Kabelaufbaus. Die maximale Bandbreite (Data Rate) einer Übertragungsstrecke wird in Kategorien (Cat) eingeteilt. Ein Cat 5e Kabel ermöglicht bereits 1Gbit/s Bandbreite. Das ist mehr als genug für Audio, sogar für DSD1024. Gebräuchlich sind Cat 6 Kabel, die sogar bis zu 10Gbit/s ermöglichen.
Wenn du jetzt meinst, du kaufst dir ein Cat 8 Kabel, um für die Zukunft gerüstet zu sein, denke an mögliche Erdschleifen über die Masseverbindung. Die sind dort besonders ausgeprägt. Es gibt keine gänzlich ungeschirmten LAN Kabel (U/UTP) für Cat7 oder Cat8!
Grundsätzlich schützen ungeschirmte Kabel besser vor Erdschleifen (Ground Loop Protection), während geschirmte Kabel besser gegen EMI (EMI Protection) schützen.
Praxis
U/UTP LAN Kabel im Einsatz
Für kurze Strecken, hier rede ich von 15cm bis max. 100cm Kabellänge, setze ich gern ungeschirmte CAT6 U/UTP LAN Kabel ein. Die sind ausgesprochen preiswert und in industrieller Ausführung zu haben. Zum Beispiel von FS Deutschland: 1ft (0.3m) Cat6 28AWG nicht abgeschirmt (U/UTP). Charakteristisch sind die Kunststoffstecker. So erreichst du kontruktionsbedingt, dass es keine Probleme wegen Erdschleifen gibt. Sobald du einen Metallstecker hast, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, ein geschirmtes Kabel zu haben.
Bei ungeschirmten Kabel musst du jedoch unbedingt darauf achten, dass keine EMI/RFI-Störungen möglich sind. Verlege solche Kabel zum Beispiel nie neben Netzleitungen. In meinem Schaltkasten habe ich zusätzlich Kupferplatten zur Abschirmung angebracht.
Als sehr preiswerte und störungsreduzierte Lösung kannst du U/UTP LAN Kabel auch für deine Audiolösungen verwenden.
Spezielle Audio LAN Kabel
Wer deutlich mehr Geld ausgeben will, der kann sich natürlich aus einem breiten Angebot audiophiler LAN Kabel etwas aussuchen. Leider berücksichtigen nicht alle Kabelhersteller mögliche Störungen über Masse in der Konstruktion. Exemplarisch stelle ich LAN Kabel von fis Audio vor.
Zur Offenlegung meiner finanziellen Interessen: Es gibt keine. Du solltest aber zur Einordnung wissen, dass Bernd Fitzlaff, der Inhaber, mein früherer Geschäftspartner war.
Im Bild unten siehst du zwei LAN Kabel von fis Audio. Eines mit, eines ohne Isolator, beide Kabel haben eine abschaltbare Schirmung. Rechts am Switch sind farbige Lichtwellenleiter, die konstruktionsbedingt galvanisch trennen, aber nicht universell alle Probleme lösen. Bei Interesse kannst du hier etwas nachlesen: Audio PC LWL
fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung
Die hochwertigen LAN Kabel von fis Audio gibt es schon länger. 2021 kam die Version der beidseitig abschaltbaren Schirmung dazu. Das Kabel ist richtungsgebunden. Vor dem LAN Stecker befindet sich ein Dip-Schalter, mit dem die Schirmung getrennt (off) oder verbunden (on) werden kann. Diesen Dip-Schalter gibt es auf beiden Kabelenden, so dass insgesamt vier Variationen geschaltet werden können:
- Beide Enden komplett geschirmt
- Beide Enden ungeschirmt
- Eingang geschirmt, Ausgang ungeschirmt
- Eingang ungeschirmt, Ausgang geschirmt
Bernd und ich führten einen Test durch, wobei ich die Wortwahl von Bernd in den Ergebnissen dokumentiert habe. Die Ergebnisse sind natürlich rein subjektiv! Das fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung wurde vor dem „letzten“ Meter des DACs eingesetzt. Beim Eingang (Empfänger) ist der LAN-Anschluss beim DAC und beim Ausgang (Sender) ist der LAN-Anschluss am Switch gemeint.
1. Eingang off, Ausgang on
etwas abgefallen hinsichtlich der Rauminformationen
2. Eingang on, Ausgang off
beste Schalterstellung
3. Eingang on, Ausgang on
als ob eine Scheibe dazwischen ist
4. Eingang off, Ausgang off
schlechteste Wahl, Raum matschig
fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit abschaltbarer Schirmung und Isolator
Im Bild unten siehst du den integrierten Isolator. Für den Netzwerkisolator wurde ein extra Platinenlayout entwickelt. Die separaten Netzwerkisolatoren haben oft den Nachteil, dass ein Übergang zwischen Stecker und Buchse stattfinden muss. Und dann hat man drei Teile in der Hand: LAN Kabel zum Isolator, den Isolator als solches und ein zweites LAN Kabel zum Empfänger. Wenn die Platine für die galvanische Trennung direkt im Kabel verlötet wird, vermeidet man schlecht sitzende Kontakte und Übergangswiderstände.
Um einen Vergleich zu haben, testeten wir andere Isolatoren gleich mit.
Beim Delock Netzwerk Überspannungsschutz 6 kV RJ45 handelt sich eigentlich um einen Überspannungsschutz. Im Testbericht von LowBeats steht: Der Übertrager QT24A03 des Herstellers TNK läßt überwiegend die Netzwerkträger-Frequenzen für 10-, 100-, und 1.000-MBit-Netzwerke passieren und dämpft die Frequenzbereiche darüber und darunter. Und da die Übertrager auch eine galvanische Trennung bilden, bleiben Gleichspannungsanteile auf der Leitung komplett auf der Strecke.
Der Netzwerkisolator EMOSAFE EN-70HD wirkt ähnlich wie der von Delock, es sind jedoch angabegemäß sehr hochwertige Bauteile enthalten, welches sich im höheren Preis bemerkbar macht. Die Netzwerkisolatoren werden auch in der Medizintechnik eingesetzt
Nachdem beim fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung wie oben beschrieben die beste Schalterstellung (Eingang on, Ausgang off) gefunden wurde, testeten wir die LAN Isolatoren.
1. Eingang on, Ausgang off mit DeLock Isolator
leichte Verbesserung, schöner Grundtonbereich, mehr Natürlichkeit
2. Eingang on, Ausgang off mit EMOSAFE Isolator
ein Tick schlechter, mehr Auflösung aber etwas zu hart, sehr guter Bass
3. Eingang on, Ausgang off mit fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit integriertem LAN Isolator
sehr schöner luftiger Raum, schön definierter Bass, schöne Klangfarben, bessere Instrumententrennung
Fazit Klangvergleich
Wenn der Schirm am Empfänger aufliegt, am Sender aber getrennt wird, ergab sich der beste Klang. Kam der Isolator noch dazu, wurde der Klang noch besser.
Unabhängige Messungen der fis Audio LAN Kabel zeigten, dass mit der Schirmung nur auf Empfänger Seite verbunden (Szenario 2. ohne Isolator) die störungsfreieste Alternative war. Im Bereich 0-12,5kHz, also im Audio Frequenzbereich, lieferte das Kabel mit Filter (Szenario 3. mit Isolator) die besseren Werte.
Zusammenfassung
Gleichtaktstörungen mit Massebezug und EMI/RFI sind der Feind einer jeden Netzwerkverbindung für Audio. Auch wenn der Datentransfer noch stabil bleibt, können die Störungen sich in die angeschlossenen Geräte einnisten und den Klang empfindlich stören. Im schlimmsten Fall kommt es zu Drop Outs, wenn der Netzwerkcontroller die Spannungsverläufe nicht mehr zuverlässig zwischen 0 und 1 unterscheiden kann und neue Paketanforderungen zum Overload führen.
Es ist wichtig zu wissen, welche Vor- und Nachteile geschirmte und ungeschirmte LAN Kabel haben. Dabei kannst du mit den richtigen industriell gefertigten LAN Kabel für wenig Geld viel erreichen. Für kurze Entfernungen empfehle ich zum Schutz gegen Masseprobleme/Erdschleifen ungeschirmte U/UTP Cat 6 LAN Kabel. Für längere Strecken von mehreren Metern sind geschirmte Kabel zum Schutz gegen EMI/RFI die bessere Wahl. Hier würde ich aber von CAT 7/8 abraten (hohe Empfindlichkeit bei Erdschleifen) und stattdessen zu F/FTP oder S/FTP Cat 6A LAN Kabel tendieren.
Es gibt viele Anbieter von audiophilen Netzwerkkabeln. Achte auf Angebote mit abschaltbarer Schirmung, ggf. mit einseitig getrennter Schirmung und/oder mit Isolatoren.
In unseren subjektiven nicht repräsentativen Hörtests fanden wir heraus, dass sich das fis Magic LAN Kabels mit anliegender Schirmung am Empfänger (getrennte Schirmung am Sender) am besten anhörte. Das fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit integriertem Isolator war dann das Sahnehäubchen.
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