Was genau löst die Reflektion aus? Sin das die Kapazitäten zwischen den Leitern?
Reflektion entsteht dann wenn das Ende der Leitung nicht mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen ist.
Es gibt auch reflexionen unterwegs bei einer Unstetigkeitsstelle. Ein Stecker, Eine Delle im schirm.
Günter Lenz schrieb: > Reflektion entsteht dann wenn das Ende der Leitung nicht > mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen ist. Und warum? Was passiert da im Kabel und warum ist das nur bei hoher Frequenz bedeutsam. Der wellenwiderstand ist doch im Kabel nu nicht dahinter. Warum ist dieser Widerstand nicht von der Länge abhängig ?
Zac Hobson schrieb: > Eine Reflexion wird durch eine Impdanzaenderung ausgeloest. Wo soll die Herkommen plötzlich?
>Und warum? Was passiert da im Kabel und warum ist das nur bei hoher >Frequenz bedeutsam. In dem Kabel wandert eine elektromagnetische Welle. An jedem Punkt des Kabels wird durch die Welle eine Elementarwelle angeregt, die sich in beide Richtungen ausbreitet. Die am Kabelende angeregte Elementarwelle kann sich nur noch in Rückwärtsrichtung ausbreiten. Dadurch erscheint die Welle am Kabelende reklektiert.
Jan R. schrieb: > Und warum? Was passiert da im Kabel und warum ist das nur bei hoher > Frequenz bedeutsam. Der wellenwiderstand ist doch im Kabel nu nicht > dahinter. Warum ist dieser Widerstand nicht von der Länge abhängig ? Reflexionen gibt es immer dann, wenn eine Welle bei ihrer Ausbreitung auf eine Änderung des Wellenwiderstandes im Medium stößt. Das kann wie schon erwähnt auch mitten in der Leitung ein Knick im Kabel, eine Delle im Mantel oder eine Steckverbindung sein. Die heftigsten Reflexionen gibts natürlich am Kabelende in zwei Grenzfällen: - Ein offenes Leitungsende reflektiert einen Impuls (idealerweise) mit gleicher Amplitude zurück, führt also am Ende zu einer Pegelverdoppelung. - Ein kurzgeschlossenes Leitungende reflektiert einen Impuls invertiert zurück führt damit zu einer Auslöschung, also Pegel 0 am Leitungsende. Nur eine angepaßte Leitung, also eine, die mit ihrem Wellenwiderstand am Ende abgeschlossen ist, weist keine Reflexion auf. Die Leitungstheorie beschreibt diese Vorgänge, siehe dazu z.B. hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Reflexion_%28Physik%29#Reflexion_bei_elektrischen_Leitungen Nur schnelle Signaländerungen erzeugen eine entsprechend starke Reflexion, bei langsamen Signalen fällt die Reflexion anteilmäßig nicht ins Gewicht. D.h. auch ein Signal von wenigen kHz kann böse durch Reflexionen gestört werden, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit entsprechend hoch ist, weil es z.B. aus einem schnellschaltenden Digitaltreiber gespeist wird. Bei Digitalsignalen ist also die Flankensteilheit entscheidend, nicht die Signalfrequenz.
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Kai Klaas schrieb: >>Und warum? Was passiert da im Kabel und warum ist das nur bei hoher >>Frequenz bedeutsam. > > In dem Kabel wandert eine elektromagnetische Welle. An jedem Punkt des > Kabels wird durch die Welle eine Elementarwelle angeregt, die sich in > beide Richtungen ausbreitet. Die am Kabelende angeregte Elementarwelle > kann sich nur noch in Rückwärtsrichtung ausbreiten. Dadurch erscheint > die Welle am Kabelende reklektiert. Wandert diese Welle nicht um das Kabel herum? ----------------------------------------------- Also ist der wellenwiderstand nicht gleich der Impedanz des Kabels, denn diese Impedanz Mischung aus Kapazität induktivität und ohmscher Widerstand ändern sich ja mit der Länge. Was ist das also für ein Kennwert dieser wellenwiderstand? Ein ersatzwert?
Die nennt man Leitungsbeläge, z.B. L' anstatt L. Du darfst das nicht mit den herkömmlichen Werten verwechseln. Das läuft auf ne Differentialgleichung hinaus. Ich glaube es war Heaviside, der die zuerst löste. Der Energietransport soll außen am Kabel entlang erfolgen. Du mußt also R', G', L', C' kennen, wobei G' in der Praxis unendlich ist. Unter bestimmten Bedingungen bleibt ein realer Widerstand übrig, das ist der Abschlußwiderstand. Wikipedia erklärt das alles ausführlich. Diese Ersatzdaten bekommt man beim Kabelhersteller oder berechnet sie. Für Netzkabel 230V hatte ich mir das mal angesehen. Ach, damit du es nicht zu einfach hast: Alle vier Werte sind stark frequenzabhängig!!
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Zac Hobson schrieb: > Es gibt auch reflexionen unterwegs bei einer Unstetigkeitsstelle. Ein > Stecker, Eine Delle im schirm Oder Knickstellen im Kabel. Wenn man z.B. ein Koaxkabel durch das offene Fenster zur Balkonantenne verlegt und mit Gewalt das Fenster zumacht, dann ist das gemütliche DX-en am Wochenende schnell vorbei. 73
Jan R schrieb: >Also ist der wellenwiderstand nicht gleich der Impedanz des Kabels, denn >diese Impedanz Mischung aus Kapazität induktivität und ohmscher >Widerstand ändern sich ja mit der Länge. Was ist das also für ein >Kennwert dieser wellenwiderstand? >Ein ersatzwert? Angenommen, du hast ein sehr sehr langes Kabel mit 50 Ohm Wellenwiederstand, so das die Reflektierte Welle kaum noch wegen der Dempfung bis zum Anfang zurücklaufen kann und absorbiert wird, und du schließt es an einen HF-Generator an, dann wird der HF-Generator mit 50 Ohm belastet, genauso als ob du einen echten Widerstand anschließen würdest.
Abdul K. schrieb: > Die nennt man Leitungsbeläge, z.B. L' anstatt L. Du darfst das nicht mit > den herkömmlichen Werten verwechseln. Das läuft auf ne > Differentialgleichung hinaus. Ich glaube es war Heaviside, der die > zuerst löste. > Der Energietransport soll außen am Kabel entlang erfolgen. > Also verhalten sich diese Leitungsbelege nicht wie normale Spulen/Kapazitäten? Was passiert an solch einer knickstelle genau. Wie kann man sich das vorstellen. Außer mathematisch.
Günter Lenz schrieb: > Jan R schrieb: >>Also ist der wellenwiderstand nicht gleich der Impedanz des Kabels, denn >>diese Impedanz Mischung aus Kapazität induktivität und ohmscher >>Widerstand ändern sich ja mit der Länge. Was ist das also für ein >>Kennwert dieser wellenwiderstand? >>Ein ersatzwert? > > Angenommen, du hast ein sehr sehr langes Kabel mit 50 Ohm > Wellenwiederstand, > so das die Reflektierte Welle kaum noch wegen der Dempfung bis zum > Anfang zurücklaufen kann und absorbiert wird, und du schließt es an > einen HF-Generator an, dann wird der HF-Generator mit 50 Ohm > belastet, genauso als ob du einen echten Widerstand anschließen > würdest. Nochmal warum ist der wellenwiderstand von der Länge unabhängig? Oder Meinst du jetzt mit 50 Ohm den Widerstand mit dem das Kabel abgeschlossen wird.
Wenn R', L', C', G' einen bestimmten Zustand zueinander haben (erstmal
komplexer Wert), ist der resultierende Widerstand eben der
Wellenwiderstand (rein realer Widerstand). Der ist schon per Definition
längenunabhängig, aber nur bedingt frequenzunabhängig. Längs des Kabels
gibt es Dämpfung, das ist Energieverlust mit fortschreitender Länge.
> Also verhalten sich diese Leitungsbelege nicht wie normale
Spulen/Kapazitäten?
Worauf willst du hinaus? Du kannst sie nicht einfach zeitlos
aufaddieren, sondern mußt ihr zeitliches Verhalten beachten. In SPICE
kann man dafür tline benutzen.
An den Knickstellen stimmt der Abstand der Innenleiter nicht mehr mit
dem Rest überein. Außerdem ändert sich die Richtung: Die außenfließende
Welle kann nicht mehr rundherum ums Kabel gleichförmig voranschreiten.
Daher fließt nun ein gehöriger Teil rückwärts zur Quelle. Die
Knickstelle wirkt als kräftiger (komplexer) Tiefpaß, der sich zum
sowieso vorhandenen (realen) Tiefpaßverhalten des Kabels aufaddiert.
Das gilt auch für Leiterbahnen, daher sind die ab ca. 3 GHz gerne in
gerundeten Kurven.
Jede Änderung eines/mehrerer Werte der Leitungswerte an einer bestimmten
Position im Medium erzeugt eine Reflektion. Daher ist am Ende des Kabels
ein schnöder Widerstand, der wie schon oben beschrieben, die Leitung
sozusagen ins Unendliche verlängert. Die Reflexion dort kommt also nie
mehr zurück.
komplex: zeitlich abhängig
real: keinerlei Zeitform
Und abschließend: Viel mehr weiß ich auch nicht. Diese Betrachtung habe
ich in dieser Ausführlichkeit eigentlich noch nie gemacht.
Have fun!
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Also ist der wellenwiderstand nicht der ganz normale Komplexe Wechselstromwiderstand, der sich aus 1/(jwc) und jwL berechnen lässt.
Ich bin leider nicht kostenlos, daher: http://en.wikipedia.org/wiki/Telegrapher%27s_equations und dann schaust du dir noch die dort auch verlinkte SPICE-Simulation an: http://www.eetimes.com/design/microwave-rf-design/4200760/SPICE-Simulation-of-Transmission-Lines-by-the-Telegrapher-s-Method-Part-1-of-3-?Ecosystem=microwave-rf-design
Man kann den Wellenwiderstand bei fester Laenge durch einen komplexen Wert an der Quelle ausdruecken. Fuer eine feste Frequenz. Eine feste Frequenz ist aber Wechselstrom, das ist ewtas ganz Anderes. Verwirrend. Ja. Man muss das am Messaufbau erleben.
Also bei uns im Studium hat sich damit eine Vorlesung ein ganzes Semester lang beschäftigt.
Hallo Jan, im allgemeinen reicht diese simple Formel. Die gilt für ein verlustloses Kabel. Bei einer Kabellänge von 1m und bei 100MHz ist das gut genug. Z = sqrt(L'/C') L' Induktivität pro Längeneinheit C' Kapazität pro Längeneinheit
Ein Koaxkabel hat in der Richtung von 500nH/m und 200pF/m. Die genauen Werte beim Hersteller nachschauen. Und ja, man kann ein Kabel durch eine repetitive Anordnung vom LC simulieren.
Jan R. schrieb: > Was genau löst die Reflektion aus? > Sin das die Kapazitäten zwischen den Leitern? Hallo Jan, man kann sagen, es muss eine Reflexion geben damit das Standardmodel des Universums eingehalten wird (hier genauer V = IZ). ----- Z1 -----O------ Z2 ------- Wenn du einen Impedanzwechsel in einem Leiter hast (wie oben) hast du das Problem V1 == V2, I1 == I2 und damit zwangsläufig Z1 == Z2 (i.e. V1/Z1 == V2/Z2). Wir wissen aber Z1 != Z2. Damit das alles an der Schnittstelle 'O' wieder im Einklang gebracht werden kann gilt viel mehr V1(incident) + V1(reflected) = V2 V1(reflected) ist die Magnitude der reflektierten Welle. Und warum das nur bei höheren Frequenzen eine Rolle spielt? Das liegt daran, dass das auslösende Ereignis die steigende/fallende Signalflanke ist. d.h. die Reflexion, die sich mit der Laufzeit im Kabel ausbreitet, stört am meisten kurz nach der Flanke. Wenn deine Bit Zeit lang genug ist (niedrigere Übertragungsfrequenz) haben sich die Reflexionen abgeklungen bis du das Signal abtastest. Vorhanden sind sie natürlich trotzdem. Wenn die Übertragungsrate höher ist, sind die Reflexionen ggfs. immer noch in nennenswerter Größe vorhanden bis die nächste Flanke kommt. D.h. du hast kein Fenster mehr wo du einen sauberen Pegel messen kannst.
Was ist V Also gibt es immer reflektionen? Welche Amplitute haben diese? Wie sehen diese auf dem oszilloskop aus? Warum gibt es bei sinusflrmigem Wechselstrom nicht ständig welche? Wenn V Spannung bedeutet, kann es doch auch sein, dass die reflektionen umgekehrt ist also nichts reflektiert wird sondern mehr gezogen wir an Strom. Nämlich wenn V2>V1 keine Reflektionen oder?
>Wandert diese Welle nicht um das Kabel herum?
Nein, die Welle wandert zwischen Innenleiter und Schirm, ähnlich wie bei
einer Lecherleitung. Bei einer Koaxleitung spricht man gegelegentlich
sogar von einem Dreileitersystem, bei dem der Schirm in zwei Hälften
aufgeteilt wird, eine innere, die zum Transport der Welle dient und eine
äußere, über die Störungen abfließen können. Beide Hälften bleiben durch
den Skinneffekt einigermaßen räumlich getremmt.
Aber du hast Recht: Wenn ein Kabel fehlterminiert ist, tritt das Feld
aus dem Innenbereich heraus und verläuft teilweise im Außenraum, was
natürlich sofort massive Abstrahlung bedeutet. Ein solches Kabel fällt
dann gerne durch den CE-Abstrahlungstest durch. Richtige Terminierung
hat deshalb mit weit mehr zu tun, als nur der Unterdrückung von
Reflektionen.
Jan R. schrieb: > Was ist V > > Also gibt es immer reflektionen? > Welche Amplitute haben diese? > Wie sehen diese auf dem oszilloskop aus? > Warum gibt es bei sinusflrmigem Wechselstrom nicht ständig welche? > Wenn V Spannung bedeutet, kann es doch auch sein, dass die reflektionen > umgekehrt ist also nichts reflektiert wird sondern mehr gezogen wir an > Strom. Nämlich wenn V2>V1 keine Reflektionen oder? Ja aber nochmal was meintest du mit V Warum sind die reflektionen fürs Gerät nicht gefährlich? Und warum gibt es bei Wechselstrom nicht ständig reflektionen?
Eine Reflexion bei Wechsestrom ist eine Phasenverschiebung in der Groessenordnung der Distanz. Und ja, bei Phasenverschiebung gleich pi/4 bekommt man irgendwas zwischen Ausloeschung und Verdoppelung.
Jan R. schrieb: > Und warum gibt es bei Wechselstrom nicht ständig reflektionen? Die Wellenlänge ist bei 50 Herz Wechselstrom sehr lang, deshalb haben solche Probleme nur die Enerieversorger in den großen Leitungsnetzen. Die Refexionen gibt es auch mit Schall. Hall in einer Kirche, Schwingungen in einer Orgelpfeife, das Echo im Gebirge, keine Refexionen auf einer Ebene. Das Pfeifen im Lautsprecher durch eine Rückkopplung über ein Mikrofon, das Prinzip funktioniert auch mit elektromagnetischen Wellen.
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Jan R. schrieb: > Wie sehen diese auf dem oszilloskop aus? z.B. eine 10 MB/s (100 ns Bitzeit, Flankensteilheit knapp 10 ns) Signalfolge in eine ca 5 m nicht terminierte 100 Ohm Differentialleitung könnte so ausschauen.
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Jan R. schrieb: > Wie sehen diese auf dem oszilloskop aus? Das Bild von vorhin sagt natürlich nur dann etwas wenn du das 'gute' Bild siehst. Sollwerte sind hier die c1/c2 (obige zwei) Traces. Hier ist alles bestens terminiert. Messpunkt für beiden Bilder ist dasselbe.
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Hier mal ein Beispiel was bei verschiedenen Abschlußwiderständen durch die Reflexion am Eingang passiert (Spannung R1, R2 und R3 aufgezeichnet).
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Hier ist es gut zu sehen, Erst wird das Signal erzeugt. Es läuft durch die Leitung zum Abschlußwiderstand und dann zurück. Am Eingang ist das reflektierte Signal nach 100 ns zu sehen. War unfair nus die Quelle anzuhängen, falls hat kein LTSpice vorhanden, Sorry.
Diese Wellenform-Betrachtungen gibt es an unzähligen Stellen im Internet. Ich glaub das müssen wir nicht wiederholen und der Fragesteller erscheint mir etwas faul und die Frage blieb unbeantwortet, was er denn genau wissen wolle und wozu. Leute, wenn ihr fragt, gebt doch einfach ein paar Hintergründe an, z.B. 25 Jahre Student ohne Lötkolbenerfahrung oder sowas. Einleuchtender werden die Wellenformen übrigens, wenn man den Strom an den verschiedenen Stellen parallel zur Spannung sieht.
Abdul K. schrieb: > unzähligen Stellen Ich habe die Erfahrung gemacht, dass bei ersten allgemeinen Fragen die unzähligen Fundstellen im Internet frustrierend sind. Vor allem wenn eigenes Wissen über das Sachgebiet noch nicht vorhanden ist. Ich denke bei solchen Fragen daran, dass ich auch einmal angefangen habe, und auch auf vielen Gebieten wenig Wissen habe.
Zac Hobson schrieb: > Eine Reflexion bei Wechsestrom ist eine Phasenverschiebung in der > Groessenordnung der Distanz. Und ja, bei Phasenverschiebung gleich pi/4 > bekommt man irgendwas zwischen Ausloeschung und Verdoppelung. bei Wechselstrom entsteht doch immer ne phasenverscjiebung wenn was kapazitiv/induktiv ist.
lutz h. schrieb: > Hier mal ein Beispiel was bei verschiedenen Abschlußwiderständen durch > die > Reflexion am Eingang passiert (Spannung R1, R2 und R3 aufgezeichnet). was ist t1 t2 usw.
Ich merke shon das führt zu nichts. Beantwortet mir doch bitte diese Fragen. -Was löst das Problem aus. Sind das wirklich Kapazitäten und induktivitäten. Dann dürfte sich das im Wechselstrom ja wie ein stinknormaler Blindwiderstand verhalten. - Ich verstehe nicht was die mit Wellen meinen. Es gibt doch nur eine Welle bei Wechselstrom. Die Reflektion ist so unlogisch! - Laut diesem Applet bewegt sich da eine Welle durch den Leiter wann ist das so auch bei Gleichstrom? Was ist diese Stehende welle? Wenn ich einen Widerstand an Gleichstrom hänge fließt doch da nie was zurück. Das ist doch nen Paradoxon eig. -In diesem Applet auf dieser unten genannten Seite gibt es andauernd eine reflektionswelle. Das müsste man doch messen können. Wann klingt diese welle ab. -Wenn mann das in jeder Leitung terminieren müsste, würden oszilloskope mit sehr hohme eingangswiderstand sowie AD-Wandler ja garnicht gehen. -Wenn ich mit meinem Oszilloskop (1Ghz) mir z.b. eine 50Mhz Rechteckschwingung anzeigen lasse sehe ich keine Reflektionen. -wenn ich eine Diode hinter den Generator klemme und die reflektion somit nichtmehr zurück zum Generator kann. was passiert dann. Oder sind die Reflektionen kein Strom der zurückfließt. -Es gibt ja auch viele Geräte, in die kein Strom rein sondern nur rausfließen kann z.b. durch Diode am Ausgang was ist mit denen, die funktionieren doch gibt es da dann keine Reflektion. - Durch dieses applet da unten weiß ich jetzt wie man sich das vorstellen muss. Weiß aber immernochnicht was für nie Relevanz das für den Alltag eines Elektrotechnikers und Bastlers hat. http://elektroniktutor.de/signalkunde/reflex.html mfg Jan
Frage: Hast Du schon mal einen Ball gegen eine Wand geworfen? Was ist passiert, der Ball kam zurück. Hast Du schon mal den Ball auf einer Wiese weggeworfen, der Ball fliegt weg. ok? So ähnlich ist das auch mit der Reflexion von elektrischen Impulsen. T1 T2 und T3 sind Modelle für Leitungen, das Signal braucht 50ns (hat was mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes zu tun)diese Leitung zu durchlaufen,mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Am Ende der Leitung wird das Signal einem Lastwiderstand reflektiert.
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lutz h. schrieb: > Frage: Hast Du schon mal einen Ball gegen eine Wand geworfen? > Was ist passiert, der Ball kam zurück. > Hast Du schon mal den Ball auf einer Wiese weggeworfen, der Ball fliegt > weg. > > ok? > > So ähnlich ist das auch mit der Reflexion von elektrischen Impulsen. > > T1 T2 und T3 sind Modelle für Leitungen, das Signal braucht 50ns (hat > was mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes zu tun)diese Leitung > zu durchlaufen,mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Am Ende der > Leitung wird das Signal einem Lastwiderstand reflektiert. was passier wenn das Signal eine Gleichspannung ist die an bleibt?
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Bei Gleichspannung bemerkt man diese Effektenicht, weil diese zu schnell vorbei sind. n001 ist die Eingangsspannung.Diese wird bei 0 eingeschaltet. und diese ist bei n002 sofort da. Dann läuft dieses Signal durch die Leitung, und ist nach 25ns am Lastwiderstand n004. Ein Teil wird wegen der Fehlanpassung reflektiert und erhöht die Spannungan n002 (50ns) . Die erhöhte Spannung läuft wieder zum 500 ohm Widerstand verringert dort die Spannung nach 75ns. nach 100 ns ist die Welle wieder bei n 002. und nach 200 ns ist alles fast stabil. Wenn die Einschaltflanke langsamer wäre t <250 ns , wäre von der Welle nichts zu sehen.
Eine Gleichspannung ist kein Signal im Sinne der Wechselstrom-Gesetze. Sie erzeugt keine Welle, wird daher auch nicht reflektiert. Oszilloskope sind sehr wohl von Reflexionen betroffen - genauer gesagt die Leitungen zum Tasktkopf. Im Tastkopf befindet sich eine Kompensations-Schaltung, um sie zu unterdrücken. Außerdem sind die Kabel der Tastköpfe ganze besonders konstruiert, um die Reflexionen zu minimieren. Verlängere mal einen Tastkopf mit einem gewöhnlichen Atennenkabel, dann bekommst Du auch Reflexionen zu sehen. Wenn Du eine ideale Diode zwischen Oszilloskop und Generator schaltest, hast Du einen Gleichrichter. Folglich kann das Oszilloskop dann nur noch Gleichspannung anzeigen. Dann gibt es keine Welle. Was Reflexionen in der Praxis bedeuten, kannst Du ja mal so ausprobieren: Baue Dir einen Nadelimpuls-Generator. Beispiel:
1 | 1k Ohm |
2 | +-----[===]-----+---------------+ _____ |
3 | | | _____ +----| | |
4 | | _____ +----| | | |o--||----> out |
5 | +----| | | | |o---+----|_____| 100nF |
6 | | | |o---+----|_____| |
7 | +----|_____| |
8 | | |
9 | === |
10 | | 1nF 3x NAND Ttrigger from CD4093 |
11 | GND |
Leite dessen Ausgangssignal durch eine Kabel und messe mit einem Oszilloskop, was am anderen Ende ankommt. Du wirst sehen, dass das Kabel nicht nur die Signal-Flanken verzerrt, sondern darüber hinaus noch weitere Impulse "erzeugt", die nicht direkt vom Generator kommen. Ich würde sie "Echo" nennen. Auch am Eingang des Kabels wirst Du diese Echos sehen, und ebenso an jeder anderen Stelle im Kabel. Jetzt nimm ein Kabel mit bekanntem Wellenwiderstand (z.B. ein TV Antennenkabel). Terminiere es an beiden Enden mit einem 75 Ohm Widerstand:
1 | Generator ---[===]-----Kabel----[===]----- GND |
Dann siehst Du im Idealfall keine Echos mehr. Knicke das Kabel, und Du siehst wieder Echo. Ändere einen einen oder beide beiden Widerstände, und Du siehst Echos. Wie sich das auf Datenübertragung auswirkt, kannst Dir dann mal selbst überlegen. Du kannst das auch mit einem analogen Videosignal ausprobieren. Schalte zum Beispiel einen 20 Ohm Widerstand in Reihe zwischen Videorekorder und Fernseher - und voilla: Du bekommst Schatten im Bild, vor allen an Kontrastreichen Linien. Das sind die Stellen, wo die Signalflanken besonders Steil sind. Der gleiche Effekt tritt auch auf, wenn Du das Videosignal durch ein längeres ungeeignetes Kabel schickst, zum Beispiel ein 10m Audio Kabel. Wohingegen ein 10m Videokabel keine Schatten erzeugt, den dessen Wellenwiderstand stimmt mit den Abschlusswiderständen in den Geräten (nämlich 75 Ohm) überein.
Foto, wo man die Reflexion buchstäblich sehen kann: Auf imageshak punkt us /photo/my-images/140/1009674.jpg
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Ein paar Bilder zur Leitungsreflexion: ....rein_reell_130ohm.jpg - mit 130Ohm-Widerstand abgeschlossen. ....leerlauf..jpg - offenes Ende. ....kurzgeschl..jpg - Ende kurzgeschlossen. Gemessen jeweils am Eingang der Leitung. Die Grundlagen dazu findest du in der Physik. Keine Nachmittagslektüre. Wie weiter oben beschrieben - eine ganze Vorlesung (bzw. zwei: Physik als Grundlage - Nachrichtentechnik dann angewandt) beschäftigt sich damit im Studium.
http://werner.dichler.at/sites/default/files/attachment/download_docs_Leitungstheorie.pdf auf Seite drei sind zwei partielle DGLs. warum ist du/dtu(x,t) gleich den strömen in leitungswiderstand r und induktivität.
Die Gleichungen beschreiben, wie sich die Änderung eines elektrischen Feldes auf ein Magnetfeld auswirkt.
lutz h. schrieb: > Die Gleichungen beschreiben, wie sich die Änderung eines elektrischen > Feldes auf ein Magnetfeld auswirkt. Und das r*i(x,t) Leider wurde da nur die DGL hingeknallt ohne Herleitung. Das ist schade.
an deiner stelle würde ich mir zunächst die analogen themen aus der physik genauer angucken, damit versteht man einiges viel besser bzw. man kann es sich besser vorstellen. ( Schwingungen und Wellen ).
Daniel schrieb: > ohmsches gesetz? > leitungsbelag * strom = U Ja aber im Zusammenhang mit dem magnetischen Feld.
Verstehe deine Frage nicht ganz. Die Spannung des infinitesimal kleinem Stück Leitung setzt sich zusammen aus: widerstandsbelag * i(x,t) und induktivitätsbelag * di/dt(x,t) = U(x,t)/dx Zugegeben das Ersatzschaltbild aus dem PDF ist nicht wirklich gut. Guck mal bei Wikipedia dort ist ein besseres. Dann versuchst du mal selbst die partielle DGL aufzustellen. Geht recht einfach mit einem Maschenumlauf.
Ok Nadelimpulse. Die z.b. Von 0 bis 5V gehen, könnte ich aber durch eine Diode leiten. Dann hätte ich immernoch nadelimpulse jetzt halt mit ner amplitude von 4,3V Wenn ich jetzt dieses Signal auf ein Kabel gebe, gibt es dann reflektionen, denn es kann ja kein Strom in den Generator zurücklaufen. (Diode). Was bis jetzt aus dem Therad nicht hervorging: Wann muss terminiert werden. Verbraucht ein Paralleler Widerstand zum Kabel bei 50-70 Ohm nicht viel zu viel Strom. Was ist die genaue Ursache warum muss es bei einer Impedanzänderung eine Reflektion geben. Warum gibt es wenn ich ein 2Mhz Signal über einen Billigen klingeldraht auf einen Widerstand beliebiger Größe gebe keine Reflektion? (Wurde ausprobiert.) Noch sowas nebenbei. Ist das eig. Ne ganz grundlegende Sache, die ich verschlafen habe, da auffallend viele Leute hier sich mit der Materie auskennen.? @Daniel Das hier http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Leitungsbelag.svg Das sind aber zwei Maschen. Wie soll ich da einen Umlauf machen?
Habe eine Maschenumlauf gemacht. Das Zweitere der Strom ist ja ne knotensummierung. Allerdings frage ich mich immernoch wo die das dx auf der Linken Seite herhaben. Damit sich der Differentialquotient bildet.
Sorry: Masche: -u + r'dx * i + l'dx * di/dt + u + du/dx*dx = 0 Knoten: -i + i + di/dx*dx + g'dx * u + c'dx*du/dt = 0 kürzen durch dx: du/dx = -r*i + l*di/dt di/dx = -g*u + c*du/dt
Jan R. schrieb: > Warum gibt es wenn ich ein 2Mhz Signal über einen Billigen klingeldraht > auf einen Widerstand beliebiger Größe gebe keine Reflektion? (Wurde > ausprobiert.) Naja, so ein Klingeldraht weisst halt nicht die Eigenschaften einer Leitung auf. D.h. es gibt keinen oder nur einen geringen Kapazitäts, Induktivitätsbeleg und Widerstandsbeleg. Deshalb breiten sich keine Wellen drauf aus. Jede Leitung ( beispiel: Koxialkabel) ist fest verknüpft mit dem Wellenwiderstand, welcher propotional abhängig von: R', L' und C' ist. Jan R. schrieb: > Was ist die genaue Ursache warum muss es bei einer Impedanzänderung eine > Reflektion geben. Ein idealer System wäre Z(generator) = Z(leitung) = Z(abschluss) in diesem Fall wäre Leistungsanpassung gegeben, was natürlich immer wünscheswert wäre. Falls Zg = Zl = 50Ohm und Za = 49Ohm + j1.0 , dann wandert ein großer Teil in die Last und ein kleiner Teil wird reflektiert.
Daniel schrieb: > Jan R. schrieb: >> Warum gibt es wenn ich ein 2Mhz Signal über einen Billigen klingeldraht >> auf einen Widerstand beliebiger Größe gebe keine Reflektion? (Wurde >> ausprobiert.) > > Naja, so ein Klingeldraht weisst halt nicht die Eigenschaften einer > Leitung auf. D.h. es gibt keinen oder nur einen geringen Kapazitäts, > Induktivitätsbeleg und Widerstandsbeleg. Deshalb breiten sich keine > Wellen drauf aus. > > Jede Leitung ( beispiel: Koxialkabel) ist fest verknüpft mit dem > Wellenwiderstand, welcher propotional abhängig von: R', L' und C' ist. > > Jan R. schrieb: >> Was ist die genaue Ursache warum muss es bei einer Impedanzänderung eine >> Reflektion geben. > > Ein idealer System wäre Z(generator) = Z(leitung) = Z(abschluss) in > diesem Fall wäre Leistungsanpassung gegeben, was natürlich immer > wünscheswert wäre. > > Falls Zg = Zl = 50Ohm und Za = 49Ohm + j1.0 , dann wandert ein großer > Teil in die Last und ein kleiner Teil wird reflektiert. Jetzt kommen wir dem Ziel doch schon näher. Habe ich den begriff Leitung falsch verstanden? Was ist eine Leitung in diesem Sinne? Ein Cat6 Kabel ja Ein Stromkabel nein Klingeldraht nein. Ein USB Kabel ja Verstehe ich das so richtig. Wenn klingeldraht Eigenschaften hat, bei welchem keine reflektionen auftreten, wieso nimmt man dann überhaupt Koaxialkabel?
Eine Leitung in deinem Sinne ist eine wo die Länge so groß ist, das sich die Laufzeit bemerkbar macht. Um so höher die Signalfrequenz, umso relativ kürzer muß das Kabel werden, wenn man es nicht kompensiert. Deswegen kann ein 50Hz Kabel so groß wie Europa sein. Genaugenommen ist nur die Flankensteilheit interessant. Diode, Widerstand usw. sind alles konzentrierte Elemente. Da findet ideal gesehen keine Verzögerung zwischen den Elementen statt. Hat dein 1GHz Scope keinen Schalter für 50 Ohm an den Eingängen? So ein Leckerli würden sich viele Bastler hier wünschen und du kannst es offensichtlich nicht bedienen/benutzen. Schade. Wie ein Tastkopf funzt, ist in diversen Threads hier beschrieben. Messe einfach mal den Widerstand seiner Seele durch. Na?! Falk, wo bist du? Mach Artikel draus ;-)
Jan R schrieb: >Jetzt kommen wir dem Ziel doch schon näher. >Habe ich den begriff Leitung falsch verstanden? >Was ist eine Leitung in diesem Sinne? >Ein Cat6 Kabel ja >Ein Stromkabel nein >Klingeldraht nein. >Ein USB Kabel ja >Verstehe ich das so richtig. >Wenn klingeldraht Eigenschaften hat, bei welchem keine reflektionen >auftreten, wieso nimmt man dann überhaupt Koaxialkabel? Das ist vollkommen Falsch. Reflektionen können an jedes Kabel entstehen, auch bei Klingeldraht. Nur das der Klingeldraht einen anderen Wellenwiderstand hat. Der liegt vieleicht bei 100 Ohm oder mehr. Der Wellemwiederstand ist abhängig von der Geometrie des Kabels. Bei größeren Abstand der Adern ist er größer, bei dickeren Adern wieder kleiner. Man kann ihn Messen, indem man bei irgend einer Länge die Kapazität mißt, (Leitungsende offen) und die Induktivität mißt, (Leitungsende kurzgeschlossen) und dann L/C rechnet.
Abdul K. schrieb:. > > > Diode, Widerstand usw. sind alles konzentrierte Elemente. Da findet > ideal gesehen keine Verzögerung zwischen den Elementen statt. > Ja ok aber eine Diode lässt ja nur in eine Richtung durch. Wie will da eine reflektierte Welle durch? In gegenrichtung?
Obige Betrachtungen gelten alle nur für lineare Systeme.
Jan R. schrieb: > Ein Stromkabel nein > Klingeldraht nein. Falsch!! Jede Leitung hat auch dieses Verhalten, weil es Leitungen sind. Bei Klingeldraht und einer 220 V Stromleitung interessiert der Wellenwiderstand bei normalen Gebrauch nicht. Da er keine Auswirkung auf die Funktion hat. Erst wenn höhere Frequenzen über diese Leitungen übertragen werden, zum Beispiel: Internet über die Stromleitung: Powerline-Adapter oder DSL wirkt er sich aus. Bei solchen Anwendungen wird das Verhalten interessant. So stören die Powerline-Adapter den gesamten Hochfrequenzbereich in Lang, Mittel, Kurz und UKW. Und in der Praxis erreichen die Modems oft nicht die beworbenen Übertragungsgeschwindigkeiten. (Reflexion) Jan R. schrieb: > Ja ok aber eine Diode lässt ja nur in eine Richtung durch. Wie will da > eine reflektierte Welle durch? In gegenrichtung? An der Diode wird ein Teil der Energie die Welle refektiert, ein Teil durchgelassen.
Diese ganzen Überlegungen lassen sich wunderbar an einem Zaun bestehend aus Latten mit Zwischenräumen durchspielen. Da straffst du ein langes Seil durch und setzt es in Bewegung durch schnelle Ausschläge mit dem Arm. Selbst die Diode kannst du so durchspielen. Ist besser als deine echt mehr oder weniger sinnfreie rhetorische Fragerei.
Abdul K. schrieb: > Diese ganzen Überlegungen lassen sich wunderbar an einem Zaun bestehend > aus Latten mit Zwischenräumen durchspielen. Da straffst du ein langes > Seil durch und setzt es in Bewegung durch schnelle Ausschläge mit dem > Arm. Selbst die Diode kannst du so durchspielen. Ist besser als deine > echt mehr oder weniger sinnfreie rhetorische Fragerei. Achja wie soll das möglich sein eine doofen in Sperrichtung zu durchqueren. Ist es nicht viel plausibler, das die Welle an der Diode wider reflektiert wir wider und wider bis sie abgeklungen ist?
Die Diode ist spannungsgesteuert und hat auch einen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung. Wie gesagt, du mußt auch den jeweiligen Strom betrachten. Und warum sollten deine hilflosen Anfängerüberlegungen die ganze Elektronik auf den Kopf stellen?? Lern doch erstmal die Grundlagen. Das ist ne Menge Stoff. Da ist man Jahrzehnte beschäftigt, glaubs mir.
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Abdul K. schrieb: > Diese ganzen Überlegungen lassen sich wunderbar an einem Zaun bestehend > aus Latten mit Zwischenräumen durchspielen. Gibt es davon ein Video?
Nein. Damals in der Schule waren Videocams noch so teuer wie heutige Kleinwagen :-) Findet man doch in jedem besseren Physikbuch. Ich kann die aus der DDR empfehlen. Mag sein, daß einem Anfänger die Zusammenhänge nicht rein durch Beobachtung klar werden. Ob Seil oder Elektronen ist hier aber völlig analog.
Jan R. schrieb: > Daniel schrieb: >> Jan R. schrieb: >>> Warum gibt es wenn ich ein 2Mhz Signal über einen Billigen klingeldraht >>> auf einen Widerstand beliebiger Größe gebe keine Reflektion? (Wurde >>> ausprobiert.) Wellenlänge bei 2 MHz rund 160m. Wie lang war der Klingeldraht? geschätzt 10m. Die Reflexion ist nicht bemerkbar, weil zu schnell wieder am Ausgangsort.
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Abdul K. schrieb: > Nein. Damals in der Schule waren Videocams noch so teuer wie heutige > Kleinwagen :-) > Findet man doch in jedem besseren Physikbuch. Ich kann die aus der DDR > empfehlen. > > Mag sein, daß einem Anfänger die Zusammenhänge nicht rein durch > Beobachtung klar werden. Ob Seil oder Elektronen ist hier aber völlig > analog. Sowas macht man in der Schule doch garnicht. Was sind denn die Grundlagen?
Abdul K. schrieb: > Nein. Damals in der Schule waren Videocams noch so teuer wie heutige > Kleinwagen :-) > Findet man doch in jedem besseren Physikbuch. Ich kann die aus der DDR > empfehlen. > > Mag sein, daß einem Anfänger die Zusammenhänge nicht rein durch > Beobachtung klar werden. Ob Seil oder Elektronen ist hier aber völlig > analog. Ihr kennt doch sicherlich so nen kundsches Rohr. Mann lässt eine Schallwelle rein hinten wird diese Reflektiert und kommt zurück stehende Welle entsteht. Ist doch analog bei offenen Quellen. Das habe ich schon von Anfang an verstanden. Falls ihr meint ich hätte das nicht Reflektiert wird hier, wenn die Energie nicht von der Platte am Ende des Rohrs absorbiert wird. Der passende abschluss der Leitung ist gegeben, wenn der Widerstand genau diese Energie absorbiert. Das ist nicht mein Problem. Wenn jetzt eine Diode im Spiel ist und am Lastwiderstand eine reflektionen stattfindet, verhält sich die Diode wie ein Spiegel, an welchem die gesamte Energie wieder zum Lastwiderstand zurückbegleitetet wird. Mein Problem Was ist hier eig mit Wellen gemeint. Die Wellenlänge der Elektronen selbst oder des Signals. Wenn der Lastwiderstand kleiner ist als der wellenwiderstand, wird die reflektionen unlogisch. Da dann ja mehr Energie zum Verbraucher muss und es ja idiotisch wäre, wenn jetzt was reflektiert wird. Warum schaden die Reflektionen nicht den Geräten. Reflektionen muss es ja laut Definition auch geben, wenn alles z.b. Nur mit 1 Hz schwingt, warum sind sie da nicht zu sehen. Bei Gleichstrom muss es einmal kurz zu Beginn solch eine Reflektionen geben, die abklingt und dann weg ist.
>> Diode, Widerstand usw. sind alles konzentrierte Elemente. Da findet >> ideal gesehen keine Verzögerung zwischen den Elementen statt. >Ja ok aber eine Diode lässt ja nur in eine Richtung durch. Wie will da >eine reflektierte Welle durch? In gegenrichtung? Wenn man eine Diode in einem System hat und das System immer noch als linear betrachtet hat die Diode eine andere Funktion. Sie kann zB schaltend wirken, oder abschwaechend, oder Kapazitiv.
>Wenn der Lastwiderstand kleiner ist als der wellenwiderstand, wird die
reflektionen unlogisch. Da dann ja mehr Energie zum Verbraucher muss und
es ja idiotisch wäre, wenn jetzt was reflektiert wird.
Wenn der Lastwiderstand kleiner als der Wellenwiderstand ist, ist die
Reflektion gegenphasig. Und die Leistung in der Last nimmt wieder ab.
Ist leider so. Das Maximum der Leitung in der Last bekommt man bei
Anpassung.
Und ja , Reflektionen gibt es immer, nur sind sie in vielen Fallen nicht
interessant.
Da würfelst du ein paar Sachen durcheinander: Gleichstromtechnik - da wird alles im Eingeschwungenem Zustand betrachtet. Somit sind die Reflexionen in Einschaltmoment längst vergangen. Gleichstromtechnik - Gleichstromtechnik im Einschaltmoment - Wechselstromtechnik - Wehcselstromtechnik in Einschaltmoment. Das sollte man alles unterschiedlich betrachten. Dazu kommen halt die theoretischen Grundlagen aus der Physik - Wellen und Schwingungen; die Grundlagen. Und das sind alles Themen aus einem Studium! >Noch sowas nebenbei. Ist das eig. Ne ganz grundlegende Sache, die ich >verschlafen habe, da auffallend viele Leute hier sich mit der Materie >auskennen.? Studierst du Elektrotechnik?
Vermutlich wird die Diode die Wellen nicht mehr zurücklassen, wenn sie in Vorwärtsrichtung diese durchließ. Das gäbe also rückwärts eine Totalreflexion. Aber wenn das Leitungsende offen bereits die Spannung invertiert... Interessante Frage, die sich normalerweise nicht stellt, da sowas praktisch nicht vorkommt. Man baut sich ja nicht extra Probleme ein. Warum probierst du es nicht aus? LTspice ist kostenlos und in dem von mir genannten Link ist eine vollständige Umgebung um sowas auszutesten. Weil du Diode sagst und Leitung. Da fällt mir PCI ein. Dort ist es so, daß an den Enden der Busleitungen (Genauer den Stichleitungen hin zu den eingesteckten Karten) jeweils Dioden zu VCC und GND in Sperrrichtung liegen. So wie man es als Überspannungsschutz an Eingängen kennt. Das ist eine Form von Terminierung, die hinlänglich etwas unbekannt ist. Also mal ansehen. Warum sollte man in Physikunterricht und der Stufen 6-10 nicht mit einem Seil hantieren? Ich mache sowas bei meinen Schülern. OK, mein Unterricht ist eher ungwöhnlich. Die stöhnen immer ;-)
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Abdul K. schrieb: > Das > ist eine Form von Terminierung, die hinlänglich etwas unbekannt ist. Ganz so schlimm ist es nicht, zumindest wenn man die richtigen Leute fragt. Wie schon gleich zu Anfang und vor gefühlt 500 Posts richtig festgestellt wurde, werden an einem offenen Leitungsende Impulse reflektiert, was zu einer Pegelverdoppelung führt (die dann auf der Leitung zurückläuft). Mit Dioden sind das dann keine z.B. 3,3 V zusätzlich, sondern nur 0,3 bei Schottky - das ist doch schon ein erheblicher Fortschritt. Die Reflektionen werden einfach beschnitten. Im übrigen kann man sehr gut im Hispeedbereich arbeiten, auch wenn man nicht genau verstanden hat, warum Wellen ganz allgemein an Stosstellen, an denen sich Materialeigenschaften ändern, teilweise reflektiert werden. Es genügt zu wissen, dass es so ist, und wie man das berechnet. Die Natur kümmert sich auch kein bisschen darum, ob einem etwas unlogisch erscheint, sie hat einfach immer recht. Gruss Reinhard
Ich glaube ihr habt meine Frage nicht verstanden. Von der Quelle aus gesehen, ist die dide in durchlassrichtung für die reflektierte Welle in Sperr .
Das hatte ich so verstanden. Die Reflexion hängt aber vom Ende ab: offen, abgeschlossen, kurzgeschlossen!!
Jan R schrieb: >Ich glaube ihr habt meine Frage nicht verstanden. Von der Quelle aus >gesehen, ist die dide in durchlassrichtung für die reflektierte Welle in >Sperr . Wenn sich eine Diode in der Leitung befindet, läd sie die Kapazität des dahinterliegenden Leitungsstück auf, danach fließt kein Strom mehr durch die Diode, und die Diode spert. Nun ist die Reflektionstelle genau an der Diode, weil die Hochfrequenz nicht durch die Diode fließen kann.
Günter Lenz schrieb: > Wenn sich eine Diode in der Leitung befindet, ändert sich das Verhalten . Je nach Amplitude der Spannung ändert sich die Wellenwiderstand.
Das einzige, was ich mich jetzt noch frage, ist ob sich die Reflektionen aufschaukeln können also von der Amplitute größer und Größer werden, da die Energie im Kabel bleibt?
Nein. Es wird in jedem realem System Energie in Wärme umgewandelt (Leitungsdämpfung).
hier ein Video ueber Wellen und Reflektionen ist aber schon etwas Aelter http://www.youtube.com/watch?v=DovunOxlY1k
Jan R. schrieb: > Das einzige, was ich mich jetzt noch frage, ist ob sich die Reflektionen > aufschaukeln können also von der Amplitute größer und Größer werden, da > die Energie im Kabel bleibt? Das nennt man dann Antenne, bei Resonazfrequenz betrieben.
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