Hallo liebes Forum, ich fragte mich schon immer was diese 50 bzw. 75 Ohm Wellenwiderstand auf Antennen oder Videoleitungen zu bedeuten haben. Daraufhin habe ich das Internet nach Antworten darauf durchforstet und jetzt platzt mir fast der Schädl :D Nun wollte ich mein Wissen nochmal bestätigt haben und bitte um Kommentare ob Folgendes richtig ist: 1. Erstmal gibt es da die Leistungsanpassung. Bei einer vorhandenen Spannungsquelle (oder sollte ich besser Elektrizitätsquelle sagen) möchte man hier die maximale Leistung rausholen. Dazu muss der Lastwiderstand gleich dem Innenwiderstand der Quelle sein. Außerdem gibt es noch Stromanpassung (Stromquelle) und Spannungsanpassung (z.B. Steckdose). Das hat aber erstmal nichts mit Leitungsanpassung zu tun? 2 Leitungen wo wenig Leistung mit hoher Frequenz übertragen wird (Signalleitungen wie Videoleitung oder vom LNB zum Sat-receiver), werden mit definierter Leistungsanpassung betrieben (75Ohm). 75 Ohm bedeuten hier den Innenwiderstand der Quelle bzw. des Eingangswiderstand des Verbrauchers (Empfängers), und nicht den Wellenwiderstand der Leitung? 3 Kann man bei HF-Signalen keine Spannungs- bzw. Stromanpassung machen?: HF bedeutet das die Leitung Länger ist als die Wellenlänge. Dadurch hätte die (in diesem Beispiel) Spannungsquelle keine direkte "Rückmeldung" mehr vom Verbraucher. Im Klartext: Wenn beim Verbraucher gerade die Spannung des oberen Umkehrpunktes des Signales anliegt, kann es sein das die Quelle schon beim unteren Umkehrpunkt ist. Es liegt also zwischen Quelle und Verbraucher das Kabel. Bei NF ist für eine gewisse Spannung relativ sofort auch der zugehörige Strom da. Somit kann der Innenwiderstand der Quelle dann wirken. (Bei Spannungsanpassung sollte der natürlich möglichst klein sein). Bei Sendeantennen wird zwecks Wirkungsgrad aber trotzdem eine Spannungsanpassung gemacht. Also muss ich da noch einen Denkfehler haben! Wie funktioniert das? 4. Nun zur Leitungsanpassung: Eine Leitung besteht in der HF aus einer Induktivität und aus einer Kapazität. Diese beiden verteilen sich gleichmäßig auf ihr. Somit hat man als Ersatzschaltbild viele Spulen in Reihe und viele Konsendatoren parallel. Ich hab das so verstanden, dass die Quelle bei HF Quasi nicht die ganze Leitung "sieht", sondern nur den Anfang. Also ca. 1/4 Wellenlänge!? Die Quelle speißt ihre Energie an ihrem Ende ein und durch die ganzen Induktivitäten und Kapazitivitäten der Leitung wird die Energie (=Signal) bis zum Ende weitergeleitet. 5. Die HF-Quelle "sieht" also nur einen kleinen Teil der Leitung. Es ist deshalb beim Wellenwiderstand die Länge der Leitung egal. Dieser Teil hat eine Induktivität L und eine Kapazität C. Der Wellenwiderstand dieser Leitung ist WURZEL(L/C). Der beträgt dann auch diese 75 oder 50 Ohm? 6. Wenn man an die Quelle aber eine Spule+Kondensator mit diesem Verhältnis dranhängt ist das aber nicht das gleiche, da die Energie ja durch das nächste Leitungsstück weggeführt wird? Wie sieht das für die Quelle jetzt aus, bzw. wie muss ich mir das Vorstellen? 7. Am Ende der Leitung hängt ja dann der Verbraucher. Wenn der Eingangswiderstand unendlich ist, wird das Signal einfach zurückreflektiert. Wenn der Eingangswiderstand 0 ist, läuft das Signal quasi über den Schirm wider zurück. Damit man solche Reflexionen vermeidet, muss also der Verbraucher den gleichen Wellenwiderstand haben, was ja nicht geht. Oder man schließt die Leitung mit einem ohmschen Widerstand ab der den gleichen Betrag wie der Wellenwiderstand hat. Das am Ende ein ohmscher Widerstand zwischen 0 und unendlich Ohm angeschlossen wird erscheint einleuchtend, aber warum ist das dann genau WURZEL(L/C) in Ohm? 8. Theoretisch könnte man auch eine Quelle mit einem Ausgangswiderstand von 3kOhm an eine Leitung mit 75 Ohm Wellenwiderstand anschließen, die wiederum am Ende mit einem 75 Ohm Abschluswiderstand bestückt ist. Es würde keine Reflexionen geben? Es ist also egal Welchen Ausgangswiderstand die Quelle hat? (alles bezogen natürlich auf Hinsicht der Reflexionen). Man muss oder kann gar nicht die Quelle an die Leitungsimpedanz anpassen? 9. Zusammenfassend kann man dann sagen: Die Leistungsanpassung zieht aber nach sich das die Quelle auch 75 Ohm hat, da der Verbraucher 75 Ohm hat. Und weil der Verbraucher 75 Ohm Eingangswiderstand hat, ist es zwecks unerwünschten Reflexionen notwendig das der Wellenwiderstand der Leitung 75 Ohm beträgt. So gesehen hängen dann Leitungs- und Leistungsanpassung doch wieder zusammen? Ich weiß das ist jetzt recht viel Text geworden, würde mich aber trotzdem über Berichtigungen, Kommentare oder was auch immer sehr freuen. Ich bin mir fast sicher das dies nicht nur für mich, sondern auch für einige Mitleser hilfreich sein könnte. MfG euer Andreas
Hey, das sind wirklich viele Fragen. Leider bin ich kein Experte - Das Buch Hochfrequenztechnik.. (http://www.amazon.de/Hochfrequenztechnik-Grundlagen-Kommunikationstechnik-Frank-Gustrau/dp/3446425888/ref=pd_sim_sbs_b_3) hat mir ein wenig mehr an Verständnis gebracht. Allerdings ist es mit viel Mathematik gespickt - Differentialgleichungen sollten bereits bekannt sein, sowie evnt. die Maxwell-Gleichungen. Ebenfalls - etwas anschaulicher und allgemeiner - folgendes Video über Wellen: http://www.youtube.com/watch?v=DovunOxlY1k . Das die Leitungen auch "angepasst" sein müssen ist ebenfalls zur Verminderung von Reflexionen. Andernfalls gibt es z.B. Reflexionen zwischen Quelle und Leitung bzw. Verbraucher und Leitung. Grüße, Thomas
Hi, Andreas, > ...Daraufhin habe ich > das Internet nach Antworten darauf durchforstet und jetzt platzt mir > fast der Schädl Klingt nach Ausbaufähigkeit der Suchstrategie... > 1....Leistungsanpassung....Stromanpassung...Spannungsanpassung > Das hat aber erstmal nichts mit Leitungsanpassung zu tun? Immer eine Frage des Zwecks. Zur Leistungs- und Leitungsanpassung: Wer Leistungsanpassung will zwischen Sender und Empfänger, der sorgt besser dafür, a) dass die Impedanz des einen konjugiert komplex zu der des anderen ist. Dies "konjugiert komplex" spielt eine Rolle, wenn die Impedanz nicht rein ohmsch ist. b) das Leitungsstück dazwischen auch passt. Bei ohmscher Impedanz muß die Impedanz der Leitung dann halt auch passen. > 2. > Leitungen ....75 Ohm... Erledigt durch die Antwort zu 1. > 3. Kann man bei HF-Signalen keine Spannungs- bzw. Stromanpassung machen? Macht man besser nicht, weil die Länge des Verbindungskabels die Übertragung dann weseentlich beeinflusst. > 4. Ich hab das so verstanden, dass die Quelle bei HF Quasi nicht die > ganze Leitung "sieht", sondern nur den Anfang. Dein Gefühl war richtig - der Sender bekommt alle Reflektionen zu spüren und beim Radio sogar die Einstrahlung der Sendeantenne. > 5. Die HF-Quelle "sieht" also nur einen kleinen Teil der Leitung. Nein. > 6. Wenn man an die Quelle aber eine Spule+Kondensator mit diesem > Verhältnis dranhängt ist das aber nicht das gleiche Natürlich nicht. Zwei konzentrierte Schaltungselemente sind eben noch keine Leitung. > > 7. Am Ende... Eingangswiderstand unendlich ist...zurückreflektiert. Wenn > der Eingangswiderstand 0 ist, läuft das Signal quasi über den Schirm > wider zurück. Nein. In beiden Fällen läuft es den Weg zurück, den es gekommen ist. > 8. Theoretisch könnte man auch eine Quelle mit einem Ausgangswiderstand > von 3kOhm an eine Leitung mit 75 Ohm Wellenwiderstand anschließen, die > wiederum am Ende mit einem 75 Ohm Abschluswiderstand bestückt ist. Es > würde keine Reflexionen geben? Doch klar. Schwere Fehlanpassung. > 9. Zusammenfassend kann man dann sagen: Eher nicht. Zusammenfassungen sind eine gute Sache, aber besser auf korrekten Überlegungen. Ich empfehle ein gutes Bastelbuch, vielleicht sogar den Rothammel. Der erklärt dies Thema recht gut. Andere werden auch gute Vorschläge haben. Ciao Wolfgang Horn
>> 8. Theoretisch könnte man auch eine Quelle mit einem Ausgangswiderstand >> von 3kOhm an eine Leitung mit 75 Ohm Wellenwiderstand anschließen, die >> wiederum am Ende mit einem 75 Ohm Abschluswiderstand bestückt ist. Es >> würde keine Reflexionen geben? >Doch klar. Schwere Fehlanpassung. Es gibt quasi eine Relflexion am am Übergang von 3kOhm zur 75Ohm Leitung, ohne Anpasstrafo wirst Du nur ein kleiner teil der möglichen Quellenleistung nutzen. Aber am Ende der Leitung gibt es keine Reflexion. >> 8. Theoretisch könnte man auch eine Quelle mit einem Ausgangswiderstand>> >> von 3kOhm an eine Leitung mit 75 Ohm Wellenwiderstand anschließen, die >> wiederum am Ende mit einem 75 Ohm Abschluswiderstand bestückt ist. Es >> würde keine Reflexionen geben? >Doch klar. Schwere Fehlanpassung. Die wenigsten HF-Entwickler werden jemals aufgrund der Maxwell-Gleichungen irgend was brechnen.. Faustformel: Die Impedanz von Leitungen sollte berücksichtigt werden, wenn deren Länge etwa mehr als 10% der Wellenlänge ausmacht. In der HF-Technik rechnet man mit Impedanz- bzw. Leistungsanpassung, nicht mit Strom- oder Spannungsanpassung. Idealerweise Quellenimpedanz = Leitungsimpedanz = Lastimpedanz. Die Leitungsimpedanz berechnet sich aus dem Verhältniss Induktivität/Kapazität pro Länge. Es sit die Impedanz, die eine Quelle sehen würde, wenn die Leitung unendlich lang wäre.
Hallo zusammen, möchte noch folgende Anmerkungen hinzufügen. Woher kommt das Durcheinander mit den verschiedenen Impedanzen? 75 Ohm : Kabel- und TV-Technik 60 Ohm : z. B. alte - nicht nur R&S - Messgeräte, heute ungebräuchlich 50 Ohm : heute überall gebräuchlich bei kommerzieller Messtechnik Beim Koaxkabel gibt es den widersprüchlichen Wunsch nach minimalem Kabelverlust und maximal übertragbarer Leistung. Die 75 Ohm bringen kleinere Verluste, das 50 Ohm Kabel kann dafür höhere Spannungen (sprich Leistung) ab. Die Sache mit den 60 Ohm stammt meines Wissens nach aus Deutschland, es war eben ein Kompromiss. Näheres ist in jedem Meinke-Gundlach nachzulesen. Dieser auch heute (un)geliebte PL-239 Stecker stammt aus der Zeit der Entwicklung der ersten Atombombe und ist alles Andere als ein sorgfältig konstruierter HF-Stecker. Da machen doch BNC, N, C, TNC, SMA, SMB, SMC und v. a. m. einen wesentlich besseren Eindruck. Was die praktische Erfahrung anbetrifft: Im Kurzwellenbereich und bei manierlichen Leistungen (<=100 Watt) ist das alles nicht so 'furchtbar' wichtig. Wenn aber die Frequenz und die Leistung steigen, sollte man doch ein sorgfältiges Auge darauf haben! Jedes dB, das im Empfangszweig und (oder) Sendezweig verloren geht, ist dahin. Die NASA und ESA kämpfen um jedes zehntel dB; ebenso die TV und Rundfunkstationen. Sie wollen ihre Hörer erreichen und nicht unnütz die Atmosphäre erwärmen. 73 Wilhelm
Danke für die vielen Antworten! Thomas: Youtube-Video "AT&T Archives: Similiarities of Wave Behavior (Bonus Edition)" Dieses Video ist sehr interessant! @Wolfgang Horn: Ich werd mir nen Rothammel zulegen, wahrscheinlich tuts auch eine ältere Auflage. Peter schrieb: > In der HF-Technik rechnet man mit Impedanz- bzw. Leistungsanpassung, > nicht mit Strom- oder Spannungsanpassung. Idealerweise Quellenimpedanz = > Leitungsimpedanz = Lastimpedanz. und > Es gibt quasi eine Relflexion am am Übergang von 3kOhm zur 75Ohm > Leitung, ohne Anpasstrafo wirst Du nur ein kleiner teil der möglichen > Quellenleistung nutzen. Aber am Ende der Leitung gibt es keine > Reflexion. Okay. Amateurfunker, oder Sendeanlagen mit kleiner Leistung arbeiten auch beim Verstärker vor der Antenne mit Leistungsanpassung. Also 50 Ohm bei Ausgangswiderstand, Wellenwiderstand und Antenneneingangswiderstand (ich glaube (Ab-)Strahlungswiderstand + (Leiter-)Verlustwiderstand). Der Wirkungsgrad liegt dann unter 50%. Also min. die hälfte der abgestrahlten Leistung der Antenne wird beim Verstärker in Wärme umgewandelt. Richtig so? Ich hab noch irgendwo gelesen, dass große Sender mit viel Leistung keine Leistungsanpassung machen, sondern mit einer kleinen Quellenimpedanz arbeiten. Wenn ich das richtig verstanden habe gibt es dadurch dann Reflektionen am Leitungsanfang zurück zum Verstärker (also meinentwegen 5cm Platinenleitung vom Tansistor zum Stecker). Damit muss der dann klar kommen. Es wird aber an der Leitung trotzdem Leistung abgegeben, da es ja keine totalreflektion ist. Der Wirkungsgrad kann mit dieser Methode auch über 50% liegen. Stimmt das auch so? Achja und zur "Endstufe": Die besteht doch auch aus Transistoren im linearbetrieb. Also PWM kann ja wohl nicht gehen. Daher ist hier der Wirkungsgrad doch auch sehr gering. Hier wird geschrieben das der Sender Wachenbrunn 85% Wirkungsgrad hätte. http://de.wikipedia.org/wiki/Sender_Wachenbrunn Kann das sein?
Andreas schrieb: > Ich hab noch irgendwo gelesen, dass große Sender mit viel Leistung keine > > Leistungsanpassung machen, sondern mit einer kleinen Quellenimpedanz > > arbeiten. Wenn ich das richtig verstanden habe gibt es dadurch dann > > Reflektionen am Leitungsanfang zurück zum Verstärker (also meinentwegen > > 5cm Platinenleitung vom Tansistor zum Stecker). Damit muss der dann klar > > kommen. Es wird aber an der Leitung trotzdem Leistung abgegeben, da es > > ja keine totalreflektion ist. Der Wirkungsgrad kann mit dieser Methode > > auch über 50% liegen. Stimmt das auch so? Bei dieser Anordnung gibt es keine Probleme, solange das entfernte Kabelende angepasst ist, also von dort keine Reflexionen zurückkommen. Man spart sich die Verluste in der Quelle. Erst durch Fehlanpassung am entfernten Ende können Reflexionen zurück an den Quellenausgang gelangen, und dort erneut reflektiert werden oder sogar Schaden an der Quelle anrichten.
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