www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik einfluss des wellenwiderstands


Autor: alex (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hallo

habe ne kurze frage, und zwar rechnet man bei der übertragung von hohen
frequenzen mit dem sog. wellenwiderstand z.b. bei koaxleiter.
wenn ich aber DC in ein koaxleiter einspeise, dann rechne ich mit dem
normalen reellen wid. der leitung, also im idealfall gegen null.
was passiert aber im bereich dazwischen ??
also sprich wenn ich ein signal von z.b. 50kHz übertrage oder auch
200kHz ? ist der wellenwiderstand dann abhängig von der frequenz ? also
der zusammenhang ist mir noch nicht klar.

bei hohen frequenzen hab ich ja ne wellenausbreitung, und wenn ich die
leitung mit einem REELLEN wid. von 50 Ohm abschließe herrscht
leistungsanpassung. das sagt mir aber dass sich in dem moment der
reelle widerstand von 50 Ohm genauso verhält wie der wellenwiderstand
der leitung. heisst das ich kann die leitung jetzt wie eine leitung mit
einem reellen verlustwiderstand von 50 Ohm betrachten ??

aber wie schon gesagt, was passiert beim übergang von NF zur HF ?

mfg

Autor: Martin G. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo alex!

... hohe Frequenzen...Wellenausbreitung

gilt immer, auch bei DC wird die Energie im Feld, und nicht im Leiter
übertragen.

Der Wellenwiderstand beschreibt grob gesagt das Verhältnis zwischen
elektrischem- und magnetischem-Feld. Bei Abschluß der Leitung mit dem
Wellenwiderstand wird nur einfach nichts reflektiert, bei jedem anderen
Widerstand schon. Mit Verlusten hat der Wellenwiderstand nicht direkt zu
tun.

Was sich mit der Frequenz ändert, ist die Wellenlänge. Und damit ändert
sich auch das Verhältnis der Wellenlänge zur Kabellänge. Bei
Fehlanpassungen wird dann munter hin und her reflektiert. Bei
bestimmten Verhältnissen gibt's dann ein paar raffinierte Effekte, mit
denen man fast jeden Profi auf's Glatteis führen kann (-> siehe
Lambda/4-Transformator ;-)

servus,
Martin

Autor: Franz H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
mit den Begriffen Wellenwiderstand... wird gerade im Audiobereich eine
Menge Hummbug geredet. Dem Käufer werden originell verdrillte
Audiokabel aufgeschwatzt, zu horrenden Preisen. Allgemein kann man
sagen: Wenn die Kabellänge kürzer als die Wellenlänge ist spielt der
Wellenwiderstand eine untergeordnete Rolle.

Bsp.: 20 kHz --> Wellenlänge bei Lichtgeschwindigkeit ca.: 6000 m

Das gilt allerdings für eine sinusförmige Welle. Wenn du digitale
Signale (Rechteck) in einem Leiter überträgst stecken in den Kanten
höhere Frequenzen darin, der Wellenwiderstand nacht sich dann in einem
"verschmierten" Signal am Ausgang bemerkbar.

Autor: Sebel De Tutti (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es ist nicht der Wellenwiderstand an sich, der die Verschmierung des
Rechteckimpulses verursacht sondern der (frequenzabhängigen) Verluste.

Autor: Franz H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Sebel De Tutti: nennt man diese frequenzabhängigen Verluste nicht
Wellenwiderstand? (oder Imedanz als Summe aus ohmschen und
Wellenwiderstand)

Autor: Franz H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nicht einfach Summe, sondern geometrisch Addiert (als Zeiger). Sorry

Autor: alex (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hi, danke erstmal..

also ich hab mir das erst so vorgestellt dass der Wellenwiderstand
eine art Blindwiderstand darstellt der erst bei ausreichend hohen
frequenzen zum tragen kommt (ähnlich wie bei einer Spule).
aber das kann eigentlich net sein, weil ich egal ob 100 kHz, 1 MHz, 10
Mhz oder 100 Mhz ich immernoch den gleichen wellenwiderstand habe.

brauch ich den wellenwiderstand dann nur als angabe, damit ich weiss
welchen abschlusswiderstand ich brauche zur reflexionsfreien
übertragung ?
für was anderes sehe ich rein praktisch jetzt keinen nutzen

mfg

Autor: Martin G. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo alex!

Nein, da hast du recht, mit 'nem Blindwiderstand hat der eigentlich
keine Ähnlichkeit..

Außer für den Abschlußwiderstand, bzw. allgemein zur Anpassung von
Übrgängen würde mir jetzt auch nichts einfallen, aber ich komm' ja
auch eher aus der Strom+Feld=Kraft-Ecke. bzw. noch was: man kann sich
damit auch leicht die Ausbreitungsgeschwindigkeit ausrechnen, die ja im
Kabel deutlich langsamer als Vakuumlichtgeschwindigkeit ist...

zum Rechteckpulsverschmieren: Hängt das nicht auch zusätzlich von der
'Dispersion' ab, verursacht durch geringfügig unterschiedliche
Ausbreitungsgeschwindigkeit?

servus,
Martin

Autor: alex (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@franz

als ergänzung noch:
ich glaube das was du meinst mit dem rechteck sind in der tat
verluste aufgrund der tiefpasscharakterisitk von leitungen bei hohen
frequenzen. diese entstehen dadurch weil die leitung induktives
verhalten aufweist und das sog. nebensprechen zwischen hinleitung und
rückleiung zum tragen kommt. Diese sog. dämpfung der leitung hat aber
nichts mit dem wellenwiderstand zutun. sonst würden sich ja die 50 Ohm
nur auf eine bestimmte frequenz beziehen.
wie man sich die 50 Ohm jetzt aber genau vorstellen kann muss ich wohl
noch genauer nachforschen. jedenfalls brauch ich den wert scheinbar nur
als angabe für die reflexionsanpassung.

mfg

Autor: Jim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Wellenwiderstand ist der Widerstand, den eine Leitung der
Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle entgegenwirkt.


Für Koaxial gilt.: Zw=60OHM*ln(D/d)/Wurzel(er)

D: Aussen Durchmesser
d: Innen Durchmesser
er: relative Dielektrizitätskonstante

Da in der Formel kein f vor kommt lässt darauf schlissen das der
Wellenwiderstand „nichts“ mit der Frequenz zu tun hat.

Da der Wellenwiderstand nur relevant ist wenn Lambda < Leitungslänge
ist,
kommt dies nur in betracht bei hohen Frequenzen.

Bei 50Hz (Lambda: 6000KM) netz Frequenz rechnet ja auch niemand mit dem
Wellenwiderstand.


Gruss

Autor: Jim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Korrektur..

Natürlich wenn Lambda > Leitungslänge.


Gruss

Autor: sous (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hochfrequenztechniker pflegen zu sagen:
ab Leitungslänge<Lambda/6 wird es so langsam wichtig, das
Gleichstromdenken zu beenden.

Autor: Franz H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jim: Das erste war richtig.

Autor: Jim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Franz H.

Hast natürlich recht. Bin ein wenig verwirrt heute....



Gruss

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das mit dem Wellenwiderstand kann man sich ungefähr so vorstellen (ganz
stark vereinfacht):

Stell Dir vor, Du hast eine Spannungsquelle, ein Kabel und ein
Verbraucher.

So, wenn Du nun an der Spannungsquelle den Strom einschaltest, muss der
Strom erstmal durchs Kabel zum Verbraucher. Der Strom bzw. die
Spannungsquelle kann ja aber nicht wissen, wie groß oder klein der
Verbraucher ist, also welchen Widerstand der Verbraucher hat, weil der
Verbraucher ja am anderen Ende des Kabels hängt. Die Spannungsquelle
sieht den Verbraucher nicht, sie hat keine Ahnung über ihn.

Also, was macht der Strom? Naja, er tut erstmal so, also ob nur ein
Wellenwiderstand an die Spannungsquelle angeschlossen wäre. Unmittelbar
nach dem Einschalten fließt also ein Strom, der von der angelegten
Spannung und dem Wellenwiderstand abhängt.

Dieser Strom fließt nun sozusagen in das Kabel rein, und füllt es, und
breitet sich in Richtung Verbraucher aus.

Und nun kommt der große Moment: Wie groß oder klein ist nun der
Verbraucher?

Ist der Verbraucher kleiner (mehr Widerstand) als der Wellenwiderstand,
hat das Kabel nun "zu viel Strom dabei". Der überflüssige Strom muss
wieder zur Spannungsquelle zurück. Es wird also eine positive Welle
reflektiert, und zwar genau das, was in das Kabel zu viel reingeflossen
ist.

Wenn der Verbraucher größer (kleinerer Widerstand) ist, hat das Kabel
"zu wenig Strom dabei". Es muss also mehr Strom zum Verbraucher
transportiert werden, also wird eine negative Welle reflektiert.

Naja, genau das gleiche passiert nun aber an der Spannungsquelle mit
den reflektierten Wellen. Je nachdem, ob die Spannungsquelle einen zu
kleinen oder zu großen Innenwiderstand hat, wird wieder ein Teil der
reflektierten Wellen an den Verbraucher zurück reflektiert.

In der Realität sieht das so aus, dass die "Zeitpunkte" natürlich
keine einzelnen Zeitpunkte sind, und auch keine einzelnen Wellen
reflektiert werden, sondern das passiert alles kontinuierlich und
gleichzeitig.

Die Frequenzproblematik entsteht nun daraus, dass die (unendlich)
vielen Einzelwellen, die durch das Kabel hin und her reflektiert
werden, sich bei bestimmten Kabellängen auslöschen können, nämlich
genau dann, wenn sich eine positive und negative Welle mit gleicher
Frequenz und Amplitude begegnen.

Und noch realistischer in der Praxis, spielen natürlich auch die
ohmschen Verluste eines Kabels, sowie andere Verluste und noch weitere
frequenzabhängige Dinge eine Rolle. Aber da wird es dann richtig
kompliziert und so ein einfaches Modell wie oben nützt da gar nix
mehr.

Wie gesagt, das ist ein ganz rudimentäres Erklärungsmodel. Strom und
Spannung sind in diesem Model bewusst miteinander vermischt. Es soll
nur eine Idee vermittelt werden, was es mit den Reflexionen und dem
Wellenwiderstand auf sich hat.

Autor: Feadi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry für die dumme Frage, aber heisst es "Reflektion" oder
"Reflexion"?

Feadi

Autor: Daniel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@feadi: frag mal deinen Spiegel. :-)

Autor: alex (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
:-)

ok ich denke jetzt dürfte entgültig alles klar sein..
zumindest im rahmen dieser diskussion hier..
thx

mfg

Autor: Feadi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also, der Spiegel hat nicht geantwortet, aber die schöne runde Wahrsager
google ;)

http://www.ioff.de/archive/index.php/t-32058
http://www.interlektor.de/fehlertopten.php3

Feadi

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.