Impedanz einer offenen Koaxgeometrie

[Kim F. (microme)]

Hallo Zusammen,

ich sitze gerade an der Impedanzbestimmung einer Geometrie wie im Anhang 
gezeichnet. Es handelt sich um einen Innenleiter, der mit einem Rohr 
umgeben ist. Das Rohr ist oben und unten jedoch geschlitzt (durchgehend 
auf der ganzen Länge).

Wie sich die Impedanz bei Koax-Geometrie näherungsweise berechnet ist 
mir soweit klar.

Mit den Schlitzen würde ich bei analytischer Betrachtung sagen, dass 
sich der kapazitive Anteil an der Impedanz verringert und sich damit mit 
Z = sqrt(L`/C') eine höhere Impedanz ergibt.

Gibt es dazu Formeln oder habt ihr mir einen Verweis auf gute Literatur 
zu genau diesem Problem? Genauso sind auch Erfahrungswerte gerne gehört 
;-)

Danke und Grüße,
Kim

[Pandur S. (jetztnicht)]

Abgesehen, dass ein geschlitzter Leiter strahlt...
wie stellst du sicher, die beiden Aussensegmente auf gleichem Potential 
sind? Dann hat man ploetzlich Felder zwischen den beiden segmenten..

[npn (Gast)]

Du hast hier keine koaxiale Anordnung, sondern im Prinzip drei Leiter 
nebeneinander, die außerdem noch strahlen. Schlechte Idee ;-)
Wie kommt es zu dieser seltsamen Anordnung?

[Kim F. (microme)]

Hi,

dass es strahlt ist in diesem Fall erstmal nicht relevant. Die Anbindung 
erfolgt aus dem Koax-Aufbau in die geschlitze Geometrie.

Auch wenn die Anbindung nicht ideal wäre, mich interessiert, wie sich 
die Impedanz für diese Geometrie berechnet, wenn man davon ausgeht, dass 
die Masse anständig angebunden ist und sich die Felder zwischen Außen 
und Innenleiter ausbreiten.

Gibts da Formeln und Richtwerte, oder muss ich für sowas schon Comsol 
o.ä. anschmeißen?

[npn (Gast)]

Kim F. schrieb:
> wenn man davon ausgeht, dass die Masse anständig angebunden ist
Das ist sie nicht.
> und sich die Felder zwischen Außen und Innenleiter ausbreiten.
Das tun sie nicht. Die Anordnung strahlt, und damit breiten sich die 
Felder nicht zwischen Innen- und Außenleiter aus. Sondern du hast damit 
eine Antenne gebaut.

Im Prinzip sagst du folgendes:
"Mein Wasserschlauch ist zwar der Länge nach aufgeschlitzt, aber ich 
möchte wissen, wie sich das Wasser verhält, wenn ich davon ausgehe, daß 
das Wasser im Inneren de Schlauches bleibt."
Weißt du, was ich meine? Ein Widerspruch an sich...

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Das sieht aus wie eine koaxiale Hochfrequenz-Messleitung, wie meine 
hier:
Beitrag "Re: Impedanz bestimmen"
Literatur gibt es sicher in der Hochfrequenz-Bibel von 
Matthei-Young-Jones, die mittlerweile auch als PDF kostenlos zu haben 
ist.

[lrep (Gast)]

Kim F. schrieb:
> Genauso sind auch Erfahrungswerte gerne gehört

Wie sehr das Feld nach aussen durchgreift, und wie sehr also die Wand 
fehlt, hängt ja zweifellos auch von der Wanddicke ab.
Auf die Schnelle habe ich in einem uralten Skript nur dies gefunden:

[npn (Gast)]

Eine Impedanz kannst du natürlich berechnen, indem du die Kapazität 
zwischen Innen- und Außenleiter bestimmst, dazu ebenfalls die 
Induktivität. Dann kannst du mit sqrt(L/C) die Impedanz bestimmen. Am 
einfachsten wird es sein, wenn du eine RLC-Meßbrücke hast. An einem Ende 
messen, das andere Ende kurzschließen für die Induktivität. Dann das 
andere Ende offen lassen und am Anfang die Kapazität messen. Und dann 
wie gesagt sqrt(L/C) ergibt die Impedanz.

[npn (Gast)]

lrep schrieb:
> Wie sehr das Feld nach aussen durchgreift, und wie sehr also die Wand
> fehlt, hängt ja zweifellos auch von der Wanddicke ab.

Und vom Verhältnis der Frequenz zur Größe des Schlitzes. Je höher die 
Frequenz, desto "offener" ist das Kabel.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Ja. Comsol oder aehnlich anwerfen. Das S11 wird sich abhaengig von 
Laenge und Frequenz verhalten.

[Kim F. (microme)]

@npn: Guter Vergleich, hab ich kapiert. Zu Messen (wie du beschrieben 
hast)wird das bestimmt sein, aber bevor ich einen Aufbau mache, wollte 
ich das mal grob Abschätzen.
Welche Impedanzen sich am Aufbau ergeben kann man sich aus auch den 
Reflexionen dann herleiten.

@db1uq un Irep: Danke, das hilft schonmal ein Stück weiter. Vielleicht 
ist auch so ein ähnlicher Aufbau möglich.

[npn (Gast)]

Kim F. schrieb:
> @npn: Guter Vergleich, hab ich kapiert. Zu Messen (wie du beschrieben
> hast)wird das bestimmt sein, aber bevor ich einen Aufbau mache, wollte
> ich das mal grob Abschätzen.

Das kannst du ja so machen, daß du die Berechnungsformel für Koax nimmst 
und von der Kapazität die Fläche des/der Schlitze subtrahierst. Und dann 
rechnest du mit dieser verminderten Kapazität weiter.

[Wolfgang M. (womai)]

> Das kannst du ja so machen, daß du die Berechnungsformel für Koax nimmst
> und von der Kapazität die Fläche des/der Schlitze subtrahierst. Und dann
> rechnest du mit dieser verminderten Kapazität weiter.

Das ist allerdings nur eine Änderung von zwei. Es vergrößert sich ja 
ausserdem die Induktivität, was die Impedanz noch weiter erhöht.

Eine Möglichkeit zur Simulation: TNT/MMTL (2D field solver, gibt's 
gratis be sourceforge). Da kann man sich die Koaxleitung zumindest 
näherungsweise aus einer ausreichenden Anzahl an passend angeordneten 
Einzelleitern zusammenbasteln.

[npn (Gast)]

Wolfgang M. schrieb:
> Das ist allerdings nur eine Änderung von zwei. Es vergrößert sich ja
> ausserdem die Induktivität, was die Impedanz noch weiter erhöht.

Stimmt, hast recht...