Az 1800-as években a távírójelek továbbítására nyílt vezetékes átvitelt (légkábelt) és földelést használtak. Az átviteli távolságot és a dinamika tartományt a feszültség és az átjátszó érzékenysége határozta meg. Ez egy egyszerű, növekvő impedancia rendszer volt, amely az ujjal koppintott Morse-jelet egy 8-mm átmérőjű vezetéken 200 mérföldre tudta továbbítani! 1870-re a „nyitott vezetékű” rendszerek elérték teljesítőképességük határát. A telefon megjelenésével hirtelen több millió csendes, alacsony torzítású vonalra lett szükség. A meglévő kábelek használhatatlanok voltak erre az új céra, mert a vezetők és a dielektrikumok jelátviteli módja nem a telefon jel átvitelére volt konstruált.
James Clerk Maxwell (1831 – 1879) skót matematikus-fizikus 1873-ra levezetett négy alaptörvényt, egy összefoglaló egyenletrendszerbe írta le az elektromosság és a mágnesesség törvényeit, amelyek megmagyarázzák az ismert elektromos és mágneses jelenségeket, de még két évtizedbe telt, mire a kábel problémára működőképes megoldást találtak.
https://hu.wikipedia.org/wiki/Maxwell-egyenletek
Maxwell 1864-ben először írta fel a négy törvényt együtt, és észrevette, hogy az Ampere-törvény módosításra szorul, mivel a változó elektromos mező ugyanúgy viselkedik, mint az áram, ami ugyanúgy létrehoz mágneses teret. Ezen tan figyelembevételével az egyenletekből következik a töltésmegmaradás, ami egy máig alapvetőnek gondolt tétel. Maxwell megmutatta, hogy az egyenletek szerint (ha módosítását figyelembe vesszük) létrejöhetnek elektromágneses hullámok, olyan hullámok, melyekben az oszcilláló elektromos és mágneses mező halad (mai tudásunk szerint) vákuumban. Az akkor elérhető adatokat felhasználva a hullámok terjedési sebességet Maxwell 310 740 000 m/s nagyságúnak számította ki. Maxwell (1865) ezt írta: …”ez a sebesség olyan közel esik a fénysebességhez, hogy erős okunk van feltételezni, hogy a fény maga (beleértve a hősugárzást és a többi sugárzást, ha létezik) elektromágneses zavar, amely az elektromágnesesség törvényei szerint hullám formájában terjed a térben. Maxwell következtetése helyes volt, de már nem élhette meg annak Heinrich Hertz által elvégzett 1888-as igazolását.
1890-re fejlődtek ki az árnyékolt, száraz papírszigetelésű kábelek. A jobb dielektromos állandó és a száraz papír javította a terjedési sebességet, a hangminőséget és az átviteli távolságot, de ezt követően a telefonkábelek minősége alig változott. A „nyílt vezetékes” átvitelhez képest a jel minősége továbbra is gyenge, és az átviteli távolság nagyon korlátozott volt. A kábel problémák mindig is a vezető és a dielektromos időállandó közötti különbségben gyökereztek. A jel fénysebességgel halad a nyitott vezetékben, de a kábelekben jelentősen lelassul, mivel a vezetők kénytelenek követni a lassabb dielektromos terjedési sebességet (VoP). Nagy távolságban, a hangfrekvenciákon ennek az egymásra hatásnak a traumája rövid időn belül szinte eltüntette a jelet és a jelenség következtében a kábelek használhatatlanná váltak.
Maga a kábel keveset változott az 1890-es évek óta, pedig már száznál is több év telt el. A fényes, fárasztó hang eredete a régmúlt idők szelleme, mert a híradástechnika fejlődése közben mindig elfelejtettük a kábelt! A hangsúly a problémák kompenzálásán van, vagy mindet együtt megkerülve. Nem találtak valódi megoldást a telefon hangfrekvenciás kábel problémáira. A rádiós és digitális vivő-rendszerek egyszerűen megkerülték az audio-kábel problémáját azáltal, hogy a jelet könnyen ismétlődő impulzusokká alakították át. Ezek a rendszerek tették lehetővé az első transzatlanti telefonkábelt.
Az 1960-as években kialakultak a hangzás szabványai. A veszteséges „600 Ohm-os szimmetrikus vonalakat” még a sztereó kétcsatornás jelátvitel megjelenése előtt elhagyták. Az 1970-es években a félvezető-komponensek még alacsonyabbra vitték az eredő impedanciákat, így az impedanciarendszer univerzálissá vált. Ez a „rendszer” nagyon hatékony, de alig vagy egyáltalán nem biztosít kábelcsillapítást és fellép a kábelrezonancia! A jelminőség elveszett, okáért eleinte a félvezetőket tették felelőssé. A valóságban azonban a félvezető csak egy része volt egy összetett láncnak. A kábel rezonancia vezérlő rendszert – az egyszerűség, a komponensek kompatibilitása, a nagyobb dinamikatartomány és az építés gazdaságossága jegyében – minden lelkiismeretfurdalás nélkül elutasították.
Az 1970-es években az a felismerés, hogy a kábel valóban az egyenlet részét képezi, a kísérletezés korszakát szülte. Hamarosan kábel-alternatívák váltak elérhetővé. Az ellenzők hamarosan elkezdték a sikoltozást – elképesztő, milyen gyorsan elveszítjük az őseink által tanult/tanított leckéket. Az 1980-as években az audio-iparban újraindult a kábel kutatás. Hamar kiderült, hogy nem a jelveszteség a probléma, és az is nyilvánvaló lett, hogy a vezetékek észrevehető változást értek el a kábel rezonancia kiküszöbölésében. A tervezők egyedileg szigetelt apró vezető szálakat, különböző koncentrikus, szövevényes és fonatos fektetést (Litze-huzal), különböző formájú nagy tömör vezetőket, különböző fémeket próbáltak ki. Végül a dielektrikumok hatása is bevonásra került, amit minimálisra csökkentettek.
A kábelkutatók/gyártók az 1990-es évektől a fémekhez és dielektrikumokhoz, a mikrofoniához, az örvényáramokhoz és a rezonanciához valamint több más kérdéshez kapcsolódó témával foglalkoznak, amelyek részben hozzájárulnak egy összetett kép kialakulásához. Ilyenek a dinamika 100 dB tartomány feletti elérése, a kábel és a csatlakozások hangzásra gyakorolt hatása. De, végül a fő probléma ugyanaz marad: a dielektrikumok nem képesek olyan gyorsan átvinni a töltést, ahogyan a vezetőkben továbbterjed és a „növekvő impedancia rendszerek” nem tudják söntölni a keletkező elektromos turbulenciát. 2000-re a legtöbb „kártya képpel felfelé” volt az asztalon, nyilvánvalóvá vált. A főbb szereplők a kábelkészítéssel voltak elfoglalva és nem sok időt hagytak azoknak, akik azt kívánták, hogy a kábel problémák ne legyenek többé.
A vezető és a dielektrikum egymásra hatásának tanulmányozása mélyreható vizsgálatokat von maga után. Az aszimmetrikus dielektromos töltés finom hullámforma-torzulásokat, lebegő egyenáram-eltolásokat, intertranziens zajokat és az alacsony szintű információk elfedését okozza. Felelős az interferencia (ISI) és a jitter kialakulásáért. Ezért úgy tűnik, hogy a dielektromos állandó a frekvenciával változik. Ez a legalapvetőbb probléma, amelyet a kábeltervezés során meg kell oldani. A tömör és csupasz sodrott vezetőkben az elektronok sebessége (Vop) a legjobb szilárd dielektrikum körülbelül 127%-a. Ennek a különbségnek a kiegyensúlyozása a kábelminőség szempontjából kulcsfontosságú. A dielektrikum esetében a vezető réteges bevonásának csökkentése vagy tekercsek elhelyezése a kábel végein nem megoldás. A vezető sebességének dielektromos állandóhoz való hozzáigazításával, a periodikusan terhelt kábelek sávszélesség- és dinamikatartomány-korlátozása, illetve a terheletlen kábelek tükrözése és torzulása nélkül, a rezonancia- és hullámforma-torzulás kiküszöbölhető. A vezetékben az elektronok terjedésének a dielektromos állandóhoz való hozzáigazítása lehetővé teszi a „csendes” kábel előállítását, amely minden hosszon azonos hangzású és fenntartja a tiszta, eredeti jel természetes, harmonikus telítettségét.
A kábelben lévő jel úgy képzelhető el, mint egy csónak, amely nagy sebességgel belép egy csatornába. Kezdetben a csónak nagy turbulenciával töri meg a víz felszínét. Ahogy a csónak lassítani kezd, sima hullámot generál (töltés keletkezik a dielektrikumban), és ahogy a hajó sebessége közeledik a hullám sebességhez (VOP), a turbulencia alábbhagy. A hajó immár hullám sebességgel tud közlekedni anélkül, hogy turbulenciát okoz. Ez a sebesség a csónak Vop-értéke vízben.
Vannak, akik szerint egy ideális kábel fizikai szempontból sok nagyon vékony szálból készül. Nem, ez egyáltalán nem megoldás minden problémára. A helyzet megértéséhez el kell képzelni, hogyan lehet egy vastag kábelt kisebb átmérőre „varázsolni”. Nos, át kell vinni a vezetéket egy sor húzógépen, amelyek vékonyabbá és ezáltal hosszabbá is teszik. Ez többször megismétlődik, és a gép sebessége minden alkalommal nagyobb, amikor a vezeték vékonyodik. A drót szorítása, nyújtása felforrósítja az alapanyagot, ezért a gépeket kenni, hűteni kell. Vastagabb kábellel nem gond, de egy hajszálvékony esetében mi fog történni?! Belátható, hogy a vezeték nagy igénybevételnek van kitéve. A kenőanyagnak a kábel felületén mindenhova el kell jutnia. A folyamatban lévő súrlódás hatása a növekvő meleg és a feszültség. A gép húzó profilja gyémántból van, a nagy átmérőjű kábel esetén még hagyján, hogy tökéletes körgeometriást kapjunk, viszont kis lyukat nehéz a gyémántba fúrni. A húzási folyamat megváltoztathatja a vezető belső szerkezetét, tulajdonságait és a rezet is szennyezheti. A kritikus méret a 32 AWG. Ennél vékonyabb kábelek készítésekor nagyon fejlett technológiát kell alkalmazni. Bizonyos felhasználási területeken vékony kábelekre van szükség, mint például a hangkaroknál, de a legtöbb esetben (egy-két kivételtől eltekintve) a nagyon vékony szálak hangzásban problémásak.
Vannak, akik nem hiszik el, hogy a kábelek bármit is megváltoztathatnak. A másik oldalon vannak azok, akik szerint a kábelek nagyon fontosak az audio-rendszerben. Tehát mennyire fontosak valójában? Az audio-kábelek olyanok, mint az autógumik. Nem ezek a legfontosabb elemei a gépjármű-rendszernek. De, azt mindenki szeretné, hogy kábelei rendben legyenek. Ha csak arra használjuk az autót, hogy elvigyen „A”-ból „B”-be, iskolába és bevásárolni, akkor csak egy sima gumiabroncsra van szüksége, ami esetleg nem hagy cserben az esőben. De, ha egy szép sportautóról beszélünk, akkor a gumik nagyon fontossá válnak – nagy különbség!
Azoknak, aki igazán törődnek a zenével, jó vagy nagyon jó audio-rendszerrel rendelkeznek, nagyon jó kábelekre van szükségük. A kiváló tulajdonságú kábelek sokat javíthatnak a hallgatási élményen. Az természetes, hogy az emberek szívesen mennek koncertre és élőben hallgatják a kedvenc előadókat, de van egy probléma, a régi kedvencek vagy meghaltak, vagy több ezer mérföldre odébb vannak. Így legtöbben az otthoni audio-rendszer hangszóróira támaszkodnak. Mindig szükség van arra, hogy jobbá tegyük a sztereó hangzást. Mivel a kábeleket nehéz elszakítani, hajlamosak megőrizni értéküket. A vásárlók megveszik, majd amikor még tovább akarják javítani a hangzást, általában nagyon jó az érték-őrzésük.
George Cardas (Cardas Cable) egyszer azt mondta, hogy bármilyen hangzást el tud érni, amit csak akar, de egyszerűen az emberi hangot választotta.
