Wellenwiderstand

axim schrieb:

Also angenommen es wird nichts reflektiert, der Abschlusswiderstand ist auf das Kabel abgestimmt, dann werden ja die Wellen ganz normal ausgesendet, und zwar immer im Verlauf des Senders. Also angenommen dieser schwingt zwischen + und - 10 Volt hin und her, so wird dies auch die Welle tun. Der Sender sieht sie nie wieder.

Korrekt.

Wobei noch ein Detail wichtig ist. Der Sender erzeugt hier im Grunde (vor seinem Abschlußwiderstand gedacht) +/- 20 Volt. Der Abschlußwiderstand des Senders bildet mit dem Wellenwiderstand des Kabels einen Spannungsteiler, und der teilt (weil beide Widerstände gleich sind, so lange alles perfekt angepaßt ist), durch zwei. Es ist also ein Unterschied ob Du die Ausgangsspannung des Senders direkt am Kabel mißt, oder vor dem Ausgangswiderstand (falls der überhaupt als Widerstand ausgeführt und zugänglich ist).

Der Abschlußwiderstand des Senders muß nicht direkt als Widerstand ausgeführt sein, aber für diese Betrachtung ist es am einfachsten wenn man sich den Sender so denkt als hätte er "intern" einen Ausgangswiderstand von 0 Ohm, dem dann ein "richtiger" Abschlußwiderstand nachgeschaltet ist.

Nun habt ihr auf der 1. Seite geschrieben, dass wenn die Welle genau invertiert am Sender eintrifft, also offenes Kabelende, am Sender ein Kurzschluss entsteht. UMax trifft auf UMin. Was heißt das jetzt? Also der Sender soll nicht angepasst sein. UMax trifft auf UMin. Was für eine Welle verlässt nun den Sender? UMax+UMin würde ja 0 ergeben, aber die Wellen sind doch trotzdem noch da?? Oder nicht? Breitet sich diese Welle also nun noch aus? Falls ja, was würde passieren falls sie auf einen angepassten Widerstand trifft? Falls nein, was ist mit der Energie der Welle pasiert?

Die Diskussion auf der ersten Seite war mit einem Impuls und nicht einer Welle als Beispiel. Die Argumentation läuft darauf hinaus daß der Sender der den Impuls verschickt (der jetzt mal unendlich lang sein soll damit er nicht schon vorbei ist wenn das Echo zurückkommt) erst durch die Reflexion vom Kurzschluß am Kabelende "erfährt". Er sieht also zunächst den Wellenwiderstand des Kabels, und nach einer Weile, wenn die Reflexion eintrifft, sieht er dann den Kurzschluß. Das Ergebnis ist letztlich das Gleiche wie wenn man den Sender direkt kurzgeschlossen hätte, bis auf die kleine Verzögerung.

Wenn man Wellen betrachtet sieht die Situation etwas anders aus, und ich bin nur am Rande darauf eingegangen.

Hier überlagern sich hinlaufende und rücklaufende Welle, und es können sich - je nachdem wie die Wellenlänge mit der Kabellänge in Beziehung steht - stehende Wellen entlang des Kabels ausbilden. Das Ganze ist nicht unähnlich den Verhältnissen bei einer schwingenden Saite. Dabei ist das Einspannen der Saite am Ende äquivalent zu einem Kurzschluß.

Bedeutet Kurzschluss am Sender dass der Sender eine andere Leistung abgibt? Oder gibt er immer die gleiche Leistung aufs Kabel, egal was für reflektierte Wellen ankommen?

Kommt darauf an was Du als "abgibt" bezeichest. Da der Kurzschluß keine Energie verbraucht, muß sie zurück zum Sender. Er gibt daher im Grunde überhaupt keine Leistung ab, außer der die durch elektromagnetische Strahlung vom Kabel abgestrahlt wird (ein Kabel ist immer auch Antenne). Er wird aber heiß werden, seine Leistung also "verheizen".

Was würde denn "unterwegs auf dem Kabel" in einem Widerstand passieren, wenn von der einen Seite Umax und von der anderen zeitgleich UMin ankommt?

Ein Widerstand zwischen den zwei Leitern im Kabel? Der würde an dieser Stelle den Wellenwiderstand ändern. Es entstünde also eine Stelle an der Reflexionen auftreten (in beide Richtungen), je nachdem welchen Wert der Widerstand im Vergleich zum Wellenwiderstand hat. Im Widerstand würde außerdem Energie "verheizt".

Und das andere Beispiel, also Kabelkurzschluss auch: Am Sender treffen sich UMax und Umax. Messe ich dann als reflektiertes Signal das wieder auf die Leitung geht kurz nach dem Sender 2 * Umax, oder gibt der Sender aufgrund der höheren Spannung noch mehr Leistung ab?

Nochmal: Das ist falschrum. Was Du beschreibst gilt für ein offenes Kabelende. Beim Kurzschluß kommt das umgekehrte Signal zurück.

Nein, auch hier gibt der Sender keine Leistung ab, die Spannung des Impulses steigt an, da hast Du recht. Welche Spannung dann wieder zurück ins Kabel vom Sender weg reflektiert wird hängt vom Ausgangswiderstand des Senders ab. Es kann so auch durchaus einige Male hin und her gehen.

Hm ist mir fast schon peinlich aber ich verstehe es immer noch nicht ganz
Ich wäre dir wirklich unendlich dankbar wenn du nochmal antworten könntest! Ich habe den Beitrag bestimmt 10 Mal gelesen, aber irgendwo hakt es noch.

Ich habe mal verschiedene Fälle aufgeschrieben, und hoffe, damit etwas Ordnung zu schaffen. Es sollen der Einfachheit halber nur rechteckige Impulse mit steilen Flanken gesendet werden.




1. Senderwiderstand Null Ohm, also gänzlich ungeschützt, Leitungsende kurzgeschlossen:
Der Sender sendet seine Wellen los. Solange keine Reflektion ankommt, sendet er weiterhin eine Welle auf das Kabel, und benötigt dafür einen Strom, definiert durch Spannung und Wellenwiderstand des Kabels. Die Welle läuft nun zum Kurzschluss im Kabel und hat bis dahin noch keine Energie verloren. Sie wird invertiert und komplett reflektiert. Nun nähert sich diese reflektierte Welle dem Sender.
Jetzt möchte der Sender eine Welle mit UMax lossenden, aber in genau dem Moment kommt die reflektierte Welle mit UMin dort an!
Und genau da ist nun mein Problem:
Sendet der Sender jetzt noch weiter seine Impulse auf das Kabel, oder tut er dies nicht, weil ja UMax - UMin, also (ohne Dämpfung etc.) 0 Volt anliegt? Die Welle die eben reflektiert ankam müsste ja nun wieder invertiert und reflektiert werden, das wäre ja ein unendlicher Kreislauf, daher die Frage, ob der Sender (obwohl sich die Spannung dort auslöscht) immer noch weiter seine Impulse auf das Kabel bringt?

2. Widerstand am Sender = Wellenwiderstand, Kabelende aber offen
Hier wird ja der Impuls gleichartig reflektiert. Am Offenen Kabelende kann ich UMax * 2 messen. Am Widerstand der Spannungsquelle wird der Impuls dann in Wärme umgewandelt. Was messe ich dann am Sender? UMax, oder UMax * 2?
Beeinflusst die durch Reflektion am Sender anliegende Spannung überhaupt das, was der Sender sendet?
Angenommen im Normalbetrieb mit allen Widerständen korrekt aufgebaut sendet er 10 Watt. Nun verändere ich einen Widerstand, oder öffne das Kabelende oder mache etwas anderes. Ob die Energie nun verbraucht oder verheizt wird ist egal, mich interessiert nur ob der Sender dann trotzdem noch 10 Watt "verbraucht", oder ob sich dieser Wert dann auch ändert?

Du hast vorhin geschrieben (zum langen Impuls):

Das Ergebnis ist letztlich das Gleiche wie wenn man den Sender direkt kurzgeschlossen hätte, bis auf die kleine Verzögerung.

Aber was heißt das? Angenommen der Impuls ist lang. Bis der Impuls ankommt fließt ein Strom, nämlich Spannung / Wellenwiderstand, oder?. Nun kommt dieser Impuls an und löscht sich aus. Und was heißt nun Kurzschluss? Was für ein Strom fließt da jetzt?


Wie du siehst ist es mir noch nicht ganz klar, würde mich aber freuen wenn du nochmals helfen könntest

axim schrieb:

1. Senderwiderstand Null Ohm, also gänzlich ungeschützt, Leitungsende kurzgeschlossen: Der Sender sendet seine Wellen los. Solange keine Reflektion ankommt, sendet er weiterhin eine Welle auf das Kabel, und benötigt dafür einen Strom, definiert durch Spannung und Wellenwiderstand des Kabels. Die Welle läuft nun zum Kurzschluss im Kabel und hat bis dahin noch keine Energie verloren. Sie wird invertiert und komplett reflektiert. Nun nähert sich diese reflektierte Welle dem Sender. Jetzt möchte der Sender eine Welle mit UMax lossenden, aber in genau dem Moment kommt die reflektierte Welle mit UMin dort an! Und genau da ist nun mein Problem: Sendet der Sender jetzt noch weiter seine Impulse auf das Kabel, oder tut er dies nicht, weil ja UMax - UMin, also (ohne Dämpfung etc.) 0 Volt anliegt? Die Welle die eben reflektiert ankam müsste ja nun wieder invertiert und reflektiert werden, das wäre ja ein unendlicher Kreislauf, daher die Frage, ob der Sender (obwohl sich die Spannung dort auslöscht) immer noch weiter seine Impulse auf das Kabel bringt?

Wenn der Sender einen Ausgangswiderstand von 0 Ohm hat dann ist das wiederum ein Kurzschluß, also wird der Impuls wiederum invertiert reflektiert. Wenn die Impulshöhe am Senderausgang am Anfang 1V war, dann kommt der Impuls mit -1V zurück, und wird am Ausgang, der immer noch bei 1V liegt, auf +3V invertiert und wieder zurückgeschickt, wobei der Sender Strom liefern muß. Alles bei angenommenen idealen Verhältnissen. In der Praxis ist immer eine Dämpfung vorhanden und die hin-und herlaufenden Flanken schwächen sich ab, während der Strom durch das Kabel einen recht hohen Wert annimmt, der in der Praxis durch die Fähigkeiten des Senders begrenzt wird.

2. Widerstand am Sender = Wellenwiderstand, Kabelende aber offen Hier wird ja der Impuls gleichartig reflektiert. Am Offenen Kabelende kann ich UMax * 2 messen. Am Widerstand der Spannungsquelle wird der Impuls dann in Wärme umgewandelt. Was messe ich dann am Sender? UMax, oder UMax * 2? Beeinflusst die durch Reflektion am Sender anliegende Spannung überhaupt das, was der Sender sendet? Angenommen im Normalbetrieb mit allen Widerständen korrekt aufgebaut sendet er 10 Watt. Nun verändere ich einen Widerstand, oder öffne das Kabelende oder mache etwas anderes. Ob die Energie nun verbraucht oder verheizt wird ist egal, mich interessiert nur ob der Sender dann trotzdem noch 10 Watt "verbraucht", oder ob sich dieser Wert dann auch ändert?

Am Anfang des Impulses wird der Sender seinen "internen" Ausgang auf Umax*2 setzen, was am Kabel wegen des Spannungsteilers aus Ausgangswiderstand und Wellenwiderstand zu einer Spannung von Umax führt. Ein Impuls der Höhe Umax läuft also zum Kabelende und wird dort gleichsinnig reflektiert, überlagert sich mit dem hinlaufenden Impuls, folglich läuft eine Flanke mit der Gesamthöhe von 2*Umax zurück zum Sender. Einmal dort angekommen, führt das dazu daß am Ausgangswiderstand des Senders an beiden Enden 2*Umax anliegt, beide Enden des Ausgangswiderstandes liegen dann auf dem gleichen Potenzial, und es fließt durch ihn kein Strom mehr. Weil Kabel und Senderausgang korrekt angepaßt sind gibt es keine weitere Reflexion, und das Ganze stabilisiert sich hier.

Genessen am Ausgang des Senders (senderseitiges Kabelende) ergibt sich also folgendes Bild: Zuerst Sprung auf Umax, nach einer Zeit, die der doppelten Laufzeit durch's Kabel entspricht dann ein weiterer Sprung auf 2*Umax. So bleibt's dann.

Du hast vorhin geschrieben (zum langen Impuls): Das Ergebnis ist letztlich das Gleiche wie wenn man den Sender direkt kurzgeschlossen hätte, bis auf die kleine Verzögerung. Aber was heißt das? Angenommen der Impuls ist lang. Bis der Impuls ankommt fließt ein Strom, nämlich Spannung / Wellenwiderstand, oder?. Nun kommt dieser Impuls an und löscht sich aus. Und was heißt nun Kurzschluss? Was für ein Strom fließt da jetzt?

Ein unendlicher Strom (theoretisch). Praktisch wird er begrenzt durch die ohmschen Widerstände des Kabels und die Fähigkeiten des Senders. Kann auch sein daß irgendwas dabei "verdunstet".

Aaaah, ich denke ich habe es verstanden

Mir war das mit der Rückwirkung nicht ganz klar, also wenn am Sender eine Welle und dazu eine reflektierte anliegt, was dann abgestrahlt wird!
Also vielen Dank, konnte viel lernen!
gruß
axim

Falls jemand noch mehr Futter braucht, da gibt's ein paar schöne Application Notes von National Semiconductor zu dem Thema, mit viel Text (englisch), vielen Formeln aber auch vielen verständlichen Skizzen:

AN-806, Data Transmission Lines and Their Characteristics : http://www.national.com/an/AN/AN-806.pdf

AN-807, Reflections: Computations and Waveforms : http://www.national.com/an/AN/AN-807.pdf

AN-808, Long Transmission Lines and Data Signal Quality : http://www.national.com/an/AN/AN-808.pdf

Grüße, Klaus

Hab grad mal reingeschaut, sieht ja richtig nett aus. Davor such ich ewig und find nix...! Danke!

Hallo,
auf der Seite:
http://www.educatorscorner.com/index.cgi?CONTENT_ID=2601
findest Du eine Java-Animation "Wellenfortpflanzung auf einer Übertragungslinie", bei der man durch Veränderungen des Abschlusswiderstands direkt die Auswirkungen sehen kann.
Auch sonst nicht schlecht!
Arno

http://hibp.ecse.rpi.edu/~crowley/java/Transline/tr_lines.htm


Noch ein netter Simulator

Mir ist noch etwas aufgefallen, so beim weiter stöbern. Das muss ich noch wissen

Und zwar folgendes:
Ich habe folgenden Aufbau: Generator der eine Sinusspannung liefert, mit einstellbarer Frequenz und Innenwiderstand 75 Ohm, dann auch Leitungswiderstand 75 Ohm, aber abgeschlossen mit 100 Ohm. Dann bilden sich ja stehende Wellen, und je nach Frequenz können zwei Extreme auftreten:
1. Die Spannung vorne und hinten ist genau gleich (also am Innenwiderstand und am Abschlusswiderstand):
http://sub.allaboutcircuits.com/images/02400.png
Betrachtet natürlich der Punkt, wo der Generator gerade bei 1 Volt angelangt ist.

oder 2. Die Spannung vorne ist niedriger (so ist es ja z.B. bei CB Funk Antennen, da diese ja nie ganz optimal abstrahlen können):
http://sub.allaboutcircuits.com/images/02399.png

Auf den Bildern sieht man das ja sehr schön, und das ist mir auch noch klar.
Nun habe ich aber noch ein Stück weiter gedacht:
Angenommen gleicher Aufbau, nur der Abschlusswiderstand ist kleiner, sagen wir nur 50 Ohm. Dann kommt ja eine Welle invertiert zurück. Bei einem Abschlusswiderstand von 50 Ohm wird also immer 1/5 invertiert reflektiert. Frequenz wie oben, also die invertierte Welle müsste eigentlich vorne negativ ankommen, aufgrund von Wellenlänge und Frequenz kommt sie aber positiv an (ich schreibe das unten noch).
Nun folgendes: Die Spannungsquelle schwingt zwischen 1 und -1 Volt hin- und her. Die Wellenlänge ist 1/4 Lambda. Nun habe ich aber ein Problem. Ich betrachte den Punkt, wo der Frequenzgenerator gerade sein Maximum hat. Angenommen es ist noch keine Reflektion da, dann fließen 0,5/75 Ampere durch die Spannungsquelle. Jetzt kommt die Welle hinten an, und da ja dort der Widerstand kleiner ist wird invertiert reflektiert. Das heißt hinten liegen im Maximum 0,4 Volt an. (0,5-0,1). Da die Leitung nun genau die passende Wellenlänge hat, kommt ja nun die Reflektion zurück. Und in dem Moment wo die Spannungsquelle gerade bei 1 Volt ist, kommt ja eine -0,1 Volt Welle zurück. Aufgrund der Wellenlänge und Frequent kommt diese aber ja quasy synchron an, also in dem Moment wo der Spannungsgenerator bei +1V ist, ist die rücklaufende Welle auch gerade positiv, also +0,1 Volt. Das heißt es fließen ja nur noch (1-0,5-0,1)/75 Ampere durch die Spannungsquelle.
Das würde aber doch heißen dass am Abschlusswiderstand die Spannung zwischen 0,4 und -0,4 schwingt, also im Maximum 0,4^2/50 Watt in Wärme umgewandelt werden. Vorne kommt aber die reflektierte Welle so ungünstig zurück, dass der Spannungsabfall auch zwischen 0,4 und -0,4 Volt beträgt, aber hier ist der Widerstand ja größer.
Nun meine Frage:
Das kann doch nicht sein! Es fließen doch nun maximal 0,4V/75Ohm, also 5,33333 mA durch den Frequenzgenerator. Da ist es doch unmöglich das dieser Strom hinten am Abschlusswiderstand mehr Wärme erzeugt als vorne? Da spricht ja sogar ein Theorem dagegen, dass das nicht gehen kann. Vorne wird ja auch nichts mehr reflektiert, deshalb finde ich da keinen Fehler in meinem Denken? Der Strom der tatsächlich aus dem Generator kommt, kann ja gar nicht mehr Wärme hinten am kleineren Abschlusswiderstand erzeugen?
Die Spannung vorne schwankt ja aufgrund der Reflektion zwischen +0,6 und -0,6 Volt, das heißt ja dass der Spannungsabfall im Maximum (1-0,6)Volt, also + oder - 0,4 Volt beträgt. Das verursacht einen Strom, der tatsächlich aus dem Generator kommt. Dieser verursacht im 75 Ohm Widerstand Wärme. Aber hinten der Widerstand hat ja nur 50 Ohm. Dort werden aber ja dann 0,4^2/50 Watt in Wärme umgewandelt, das wäre ja mehr als vorne, aber das geht ja gar nicht. Der Strom muss ja zuerst durch die Spannungsquelle mit ihrem Innenwiderstand. Diese begrenzt ja quasi den Strom. Und die reflektierte Welle kommt ja immer genau so an, dass weniger Strom aus dem Generator kommt, als eigentlich fließen würde. Eben wegen der Wellenlänge.
Was ist da nun falsch / wie ist es richtig? Hatte auch mal eine Spice Simulation getestet, aber da kommt es raus wie ich vermutet habe mit den Spannungen. Wie ist das nun genau? Der Strom kann sich ja nicht am Innenwiderstand des Generators vorbeischummeln.

Also nochmal ganz kurz zusammengefasst, weil es oben so viel Text war:
Widerstand am Ende größer: Spannung die am Innenwiderstand abfällt schwankt z.B. zwischen + und - 0,6, die am Abschlusswiderstand aber zwischen +-0,4. Das ist ja z.B. bei einer unangepassten Antenne der Fall.
Widerstand am Ende kleiner: Spannung die am Innenwiderstand abfällt und Spannung die am Abschlusswiderstand abfällt sind
aufgrund von Wellenlänge und Reflektion gleich. Das würde aber heißen hinten am kleineren Widerstand entstehr mehr Wärme als vorne am größeren Innenwiderstand?
gruß
axim

axim schrieb:

Frequenz wie oben, also die invertierte Welle müsste eigentlich vorne negativ ankommen, aufgrund von Wellenlänge und Frequenz kommt sie aber positiv an (ich schreibe das unten noch).

Das (auch das weiter unten stehende) habe ich nicht ganz kapiert. Die Reflexion ist invertiert, also kommt sie auch invertiert am anderen Ende der Leitung an.

Und in dem Moment wo die Spannungsquelle gerade bei 1 Volt ist, kommt ja eine -0,1 Volt Welle zurück. Aufgrund der Wellenlänge und Frequent kommt diese aber ja quasy synchron an, also in dem Moment wo der Spannungsgenerator bei +1V ist, ist die rücklaufende Welle auch gerade positiv, also +0,1 Volt.

Ich würde sagen negativ, also -0,1V. Aber vielleicht mißverstehe ich ja etwas von Deiner Erklärung.

Ich habe mich wohl etwas unklar ausgedrückt. Ich meine das so:

Der Sender schwankt zwischen + und - 1 Volt. Das heißt eine Welle zwischen + und - 0,5 geht über die Leitung (Maximalstrom aus dem Sender: 0,5 Volt / 75 Ohm), und je 0,1 Volt werden reflektiert. Jetzt läuft also eine Welle die zwischen + und - 0,1V schwankt zurück. Und je nach Leitungslänge kann ja der Sender z.B. bei +1 Volt sein und trotzdem die Welle die zurückkommt entweder + oder - 0,1 Volt sein, genau in dem Augenblick. Je nach der Länge. Also die Reflektion einer +0,5 Welle kann vorne ankommen wenn der Sender bei +1 liegt, aber genauso wenn er bei -0,1 liegt. Und das heißt ja das der Sender je nach der Länge einen anderen Widerstand "sieht", wie man auf den Bildern ja erkennen kann. Es fließen (jetzt wieder in meinem Besipiel, nicht die Zeichnung) entweder 0,4/75 A, oder 0,6/75 A. Und das bedeutet ja wieder einen anderen Spannungsabfall am Sender. Je nach Leitungslänge wird also vorne eine andere Energiemenge "verbraten". Nur wenn der Widerstand hinten kleiner ist war ich mir nicht sicher weil es mir da komisch vorkam.
Also in meinem Beispiel (wenn ich es denn richtig verstehe, wobei SPICE Simulation auch die Spannung anzeigt) schwankt die Spannung vorne je nach Länge oder Frequenz zwischen +-(0,4-0,6) Volt, hinten am Abschlusswiderstand dagegen immer 0,4 V (Je Maximalwerte).

Das stimmt schon daß der Widerstand, den die Quelle sieht, von der Frequenz (bzw. der Wellenlänge) abhängt. Insofern ist die vom Sender abgegebene Leistung abhängig von der Frequenz.

Ein Extremfall ist z.B. eine Leitung mit einem Viertel der Wellenlänge, die ein offenes Ende hat. Dieses offene Ende führt dann dazu daß am Senderende des Kabels ein Knoten, also ein "virtueller Kurzschluß" entsteht. Der Sender liefert hier genauso viel Leistung als wäre der 75 Ohm Widerstand an seinem Ausgang direkt an Masse angeschlossen.

Umgekehrt liegt der Fall wenn bei der gleichen Wellenlänge das Ende des Kabels kurzgeschlossen ist. Jetzt entsteht am Senderende des Kabels ein Spannungsmaximum, das dazu führt daß der Sender überhaupt keine Leistung liefern muß. Es ist so als wäre der Widerstand von 75 Ohm an einem Ende gar nicht angeschlossen.

Dazwischen sind alle Zustände möglich, je nach Widerstandsverhältnis.

Hilft das?

Mich hat nur folgendes verwundert:

Wenn der Widerstand hinten kleiner ist, in meinem Beispiel 50 Ohm, dann fällt vorne und hinten bei Lambda/4 die gleiche Spannung ab (0,4V). Das heißt also obwohl der Widerstand hinten kleiner ist entsteht dort mehr Wärme als vorne, und der Sender verbrät weniger Energie im Innenwiderstand.
Dann wäre es ja in dem Fall sogar günstiger Lambda/4 zu verwenden weil ich weniger Energie brauche und am Abschlusswiderstand letztendlich die gleiche Energie landet?

Die abgegebene Leistung ist in allen Fällen gleich, da vorne ja keine erneuten Reflektionen auftreten, und die Spannung hinten am Abschlusswiderstand immer maximal 0,4V beträgt, egal bei welcher Leitungslänge!

Hatte irgendwie gedacht der Strom muss ja erst vorne durch den Widerstand und kann deshalb am kleineren Widerstand nicht mehr Wärme erzeugen, aber vielleicht habe ich es nur nicht dynamisch genug gesehen?


Noch was anderes:
Bei Sendeanlagen mit extrem großen Leistungen, wie ist das da? Haben die auch Innenwiderstand = Wellenwiderstand? Also bei Audioübertragung, Radio: Dann würden doch bei 100kw 50 kw in Wärme umgewandelt? Oder nimmt man dort Reflektionen in Kauf und wählt den Innenwiderstand niedrig, da Reflektionen bei der Audioübertragung kaum merkbar sind?
Gleiche Frage für Hochfrequenzanlagen zur Datenübermittlung, z.B. ein Handyfunkmast? Da sind doch Reflektionen tödlich, oder?

axim schrieb:

Wenn der Widerstand hinten kleiner ist, in meinem Beispiel 50 Ohm, dann fällt vorne und hinten bei Lambda/4 die gleiche Spannung ab (0,4V). Das heißt also obwohl der Widerstand hinten kleiner ist entsteht dort mehr Wärme als vorne, und der Sender verbrät weniger Energie im Innenwiderstand.

Korrekt.

Dann wäre es ja in dem Fall sogar günstiger Lambda/4 zu verwenden weil ich weniger Energie brauche und am Abschlusswiderstand letztendlich die gleiche Energie landet?

Wenn der Abschluß korrekt wäre (75 Ohm), dann käme eine höhere Spannung am Abschlußwiderstand an (0,5V statt 0,4V). Trotz des höheren Widerstandes ist auch die Leistung etwas größer, wie Du leicht ausrechnen kannst. Das heißt in diesem Zustand kommt die größte Leistung am anderen Ende der Leitung an. Die Leistung, die der Sender liefern muß ist zwar auch höher, aber bei einem Radiosender will man ja in erster Linie die abgestrahlte Leistung maximieren.

Das heißt anstatt bewußt mit Fehlanpassung und stehenden Wellen zu arbeiten, ist es für einen normalen Sender am besten, korrekt angepaßt zu arbeiten, und dann ist die Leitungslänge auch egal.

Die abgegebene Leistung ist in allen Fällen gleich, da vorne ja keine erneuten Reflektionen auftreten, und die Spannung hinten am Abschlusswiderstand immer maximal 0,4V beträgt, egal bei welcher Leitungslänge!

Ja, aber die vom Sender bereitgestellte Leistung variiert stark, je nach Leitungslänge. Anders gesagt, die vom Sender gesehene Last variiert stark.

Bei Sendeanlagen mit extrem großen Leistungen, wie ist das da? Haben die auch Innenwiderstand = Wellenwiderstand? Also bei Audioübertragung, Radio: Dann würden doch bei 100kw 50 kw in Wärme umgewandelt? Oder nimmt man dort Reflektionen in Kauf und wählt den Innenwiderstand niedrig, da Reflektionen bei der Audioübertragung kaum merkbar sind?

Es wird mit korrekter Anpassung gearbeitet. Das heißt aber nicht daß die beteiligten Impedanzen aus ohmschen Widerständen bestehen müssen, die die Leistung einfach verheizen. Die Last ist ja auf jeden Fall schon mal eine Antenne, die bei der interessierenden Frequenz die korrekte Impedanz hat. Auch auf Seiten des Senders ist es nicht unbedingt so daß da eine Elektronik mit Innenwiderstand 0 Ohm in einen ohmschen Widerstand hineinsendet, der dann am Kabel hängt. Vielmehr hat die Sendeelektronik (z.B. Senderöhre) selbst schon eine gewisse Quellimpedanz, die ggf. noch per Transformator/Übertrager an die benötigte für's Kabel angepaßt wird.

Ah dankeschön, sehr interessant.
War wie immer sehr lehrreich von dir!
axim

pelmazo schrieb:

Wenn allerdings der Abschluß in den Geräten schon nicht stimmt ist's eh Essig mit langen Kabeln (soll's geben).

Da ihr das Thema ja schon super aufbereitet habt, möchte ich nur noch kurz darauf hinweisen, dass inzwischen die meisten Tuner in unseren Geräten nur in der Gegend der gerade empfangenen Frequenz richtig abgeschlossen sind und bei abgeschaltetem Gerät wird es oft noch schlimmer
Dass ist der Hauptgrund, warum in der Antennentechnik eine Entkoppelung zweier Geräte von >40dB gefordert wird.

In der Praxis kommt es bei Koaxkabeln auch oft durch mechanische Schäden wie:
- starke Knicke
- enge Nagelschellen in regelmäßigen Abständen

und was muss man dann beachten, wenn man eine symmetrische Signalübertragung haben will? (ich denke da an Netzwerk- bzw. Telefonkabl)

Bezüglich Wellenwiderstand gilt das Gleiche. Ohne korrekten Abschluß gibt's Reflexionen. Auch hier gilt daß bei "elektrisch kurzen" Leitungen keine merklichen Welleneffekte auftreten. Die Wellenwiderstände typischer symmetrischer Leitungen sind aber etwas höher, um die 100-125 Ohm.

Und wegen den Reflektionen (Reflexion iss was anders ;)) terminiert man auch beim ISDN aber da handelt es sich um 4-Draht-Schnittstellen. Also auch wenns hierher vlt nicht 100% herpasst, so sieht man, dass signalübertagung überall zusammenhängt. (mehr oder weniger)

Bennomat schrieb:

(Reflexion iss was anders ;))

Stimmt!

Reflexionen werden auch durch schlechte Kabelfertigung hervorgerufen, z.B. durch
- schwankenden Leiterdurchmesser
- Zentrizitätsproblemen
- schwankenden Isolierdurchmesserer
- Unregelmäßigkeiten im Schirm
- Ruckartige Bewegungen im Fertigungsprozess, z. B. durch ein defektes Lager einer Umlenkrolle oder durch def. Kugellager im Flechter...

productmanager schrieb:

Reflexionen werden auch durch schlechte Kabelfertigung hervorgerufen, z.B. durch - schwankenden Leiterdurchmesser - Zentrizitätsproblemen - schwankenden Isolierdurchmesserer - Unregelmäßigkeiten im Schirm - Ruckartige Bewegungen im Fertigungsprozess, z. B. durch ein defektes Lager einer Umlenkrolle oder durch def. Kugellager im Flechter...

diese minimalen Schwankungen sind aber für die Praxis vollkommen uninteressant...

Sorry Soundscape,

für den Heimanwender mögen die Schwankungen uninteressant sein, da er sie nicht mangels Messtechnik bemerkt.
Qualitätsfirmen wie z. B. Kathrein, Rosenberger, Huber&Suhner, Spinner achten sehr wohl auf Reflexionen.
By the way: Eine Reflexion erzeugt bei einer bestimmten Frequenz bei der diese vorhanden ist eine überhöhte Dämpfung, z. B. 1820-1840 MHz.
Für den Anwender wird´s nur schlimm, sollte er genau die Frequenz benutzen wollen....
Diese ist sehr wohl bemerkbar.

Hallo productmanager ,

Wenn ich eine Schwankung des Wellenwiderstandes um 1% habe, dann bedeutet dies, dass meine daran reflektierte rücklaufende Welle etwa 0,5% des Nutzsignales ausmacht (Und die weiterlaufende Welle nur noch 99,5% der ursprünglichen Amplitude)- Vollkommen zu verschmerzen. Ich glaube allerdings nicht, dass die Schwankungen bei der Kabelherstellung >1% sind....

Wenn man in der HF-Technik einen Vierpol ausmisst, dann misst man zuerst die Parameter der Zuleitung, um sie dann in der richtigen Messung (automatisch) rauszurechnen - da spielen die Fertigungstoleranzen auch keine Rolle mehr...

Hallo Soundscape,

üblich sind bei 50 Ohm +- 2 Ohm und bei 75 Ohm +- 3 Ohm.
Da dies aber der mittlere Wellenwiderstand ist, welcher wieder üblicherweise aus Signallaufzeit und Kapazität berechnet wird, sagt dies nichts über Reflexionen über den gesamten Frequenzbereich aus.
Ich hab schon Reflexionen gesehen, wo bei der bestimmten Frequenz bei der die Störung auftaucht locker mal 20-30% höhere Dämpfung und mehr erzeugt wird.
+- 50 MHz daneben ist die Dämpfung aber wieder völlig normal d.h. niedriger.

Sicher ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Beides zusammentrifft - Nutzfrequenz und Reflexionsfrequenz - wenn jemand genau den Frequenzbereich der Reflexion nutzen will hat er jedoch Pech gehabt und wundert sich über den schlechten Empfang.

Schönes Beispiel sind doch Autoradios:
Je nach Marke wurden 150 Ohm, 75 Ohm, 105 Ohm, 120 Ohm... Radios und Antennen verbaut. Vom Hersteller ist das Radio und die Antenne abgestimmt.
Hat man dann einen guten alten Blaupunkt Bremen verbaut ist nicht selten Verwunderung über den schlechten Empfang an der Werksantenne entstanden.

Man(n) will nicht glauben, was sich für ein Schrott in den Elektronikmärkten befindet. Geiz ist eben Geil und die Einkäufer versuchen den Lieferanten weiter zu drücken.
Schönes Beispiel ist auch eine Alufolie im Kontakt mit einem blanken Kupfergeflecht. Die Elementbildung / Korrosion läßt grüssen.

productmanager schrieb:

Hallo Soundscape, üblich sind bei 50 Ohm +- 2 Ohm und bei 75 Ohm +- 3 Ohm. Da dies aber der mittlere Wellenwiderstand ist, welcher wieder üblicherweise aus Signallaufzeit und Kapazität berechnet wird, sagt dies nichts über Reflexionen über den gesamten Frequenzbereich aus. Ich hab schon Reflexionen gesehen, wo bei der bestimmten Frequenz bei der die Störung auftaucht locker mal 20-30% höhere Dämpfung und mehr erzeugt wird. +- 50 MHz daneben ist die Dämpfung aber wieder völlig normal d.h. niedriger.

Das bedeutet maxial R +-4%, was im Beispiel 50 Ohm an 48 Ohm Kabel eine Reflexion von 2% bedeutet - mit einem Kabel erreicht man jedoch nur 20-30% Verlust, wenn man es übelst misshalnden würde...

productmanager schrieb:

Schönes Beispiel sind doch Autoradios: Je nach Marke wurden 150 Ohm, 75 Ohm, 105 Ohm, 120 Ohm... Radios und Antennen verbaut. Vom Hersteller ist das Radio und die Antenne abgestimmt. Hat man dann einen guten alten Blaupunkt Bremen verbaut ist nicht selten Verwunderung über den schlechten Empfang an der Werksantenne entstanden.

150 Ohm an 75 Ohm ergeben einen Reflexionsfaktor von 0,33 => das ist dann schon eine grobe Fehlanpassung und führt zu entsprechenen Stöhrungen.

Zum Selberrechnen: (Za-Zl)/(Za+Zl) => (150Ohm-75Ohm)/(150Ohm +75 Ohm) = 0,33

productmanager schrieb:

Man(n) will nicht glauben, was sich für ein Schrott in den Elektronikmärkten befindet. Geiz ist eben Geil und die Einkäufer versuchen den Lieferanten weiter zu drücken. Schönes Beispiel ist auch eine Alufolie im Kontakt mit einem blanken Kupfergeflecht. Die Elementbildung / Korrosion läßt grüssen.

Mittlerweil verucht man auch Alukabel anstelle teuerer Kupferkabel für die Leistungsverkabelung der Endstufen im Auto zu verkaufen - aber das ist eine andere Baustelle...

Geschützter Hinweis (zum Lesen markieren): Das bedeutet maxial R +-4%, was im Beispiel 50 Ohm an 48 Ohm Kabel eine Reflexion von 2% bedeutet - mit einem Kabel erreicht man jedoch nur 20-30% Verlust, wenn man es übelst misshalnden würde...

Deswegen redet man ja auch von REFLEXIONSSPITZEN. Das Niveau ist absolut innerhalb der Toleranzen, nur bei bestimmten Frequenzen hab ich die Störung und somit punktuell zu hohe Dämpfung.
Deswegen schreibt die MIL Norm bei vielen RG Leitungen einen Return loss von min. 20 dB über den Nutzfrequenzbereich vor. In der Praxis finden sich leider immer wieder Leitungen die nur 15dB und weniger aufweisen.
Billige Fertigung auf ungeeigneten Anlagen eben. Der Preisdruck macht´s; der Endanwender merkt´s leider nicht...

Moin Leute!

Erstmal vielen Dank für die aufschlussreichen Berichte, mich hatte diese 50/75 Ohm Geschichte bisher schon ganz wuschig gemacht. Eine Frage habe ich aber noch (hoffe, der Beitrag passt hierein):

Ich habe einen Scaler (DVDO Iscan HD+), an dem nun aber nur 2x RGBS Anschlüsse vorhanden sind, ich aber mindestens 3 Geräte habe, die ich daran anschließen möchte.
Als erstes hatte ich gesehen, dass DVDO ein spezielles SCART->RGBS Kabel verkauft und das auch von anderen Kabelshops selber konfektioniert wird, immer mit 75Ohm Kabeln verkauft werden. Daher hatte ich angenommen, dass es zwingend so sein muß. Als alter Sparfuchs hatte ich mich dann aber schnell für ein Oehlbach Scart->RGBS Adapter entschieden und gedacht, da brauche ich nur ein Cinch Y-Stecker zwischen klemmen, und schon kann ich (mehr oder wenig) beliebig viele Geräte anschließen. Dann bin ich aber von einem Shop darauf hingewiesen worden, dass diese Verkabelung massive Bildstörungen mit sich bringen würde, und so habe ich mich in 75Ohm Videokabel mit BNC Anschlüssen verguckt.
Nun meine Frage: Muß hierbei speziell auf 75Ohm Adapter geachtet werden, oder kann ich auch einen nehmen, der nicht speziell darauf ausgelegt wurde?

Zur Verdeutlichung hier mal ein paar Links:

Unterscheidung zwischen 50 und 75 Ohm Produkte:
http://www.damar-hagen.com/produkte.html

Keine genaue Spezifizierung:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=C111;GROUPID=3193;ARTICLE=5649

Zum Anschließen an den Cinch Ein- und Ausgängen hatte ich daran gedacht: Link

Bedenken??

Vielen Dank!!
The_DJ

The_DJ schrieb:

Bedenken??

Ja.

Aber erstmal zu den Steckern. Bei denen ist nicht wirklich wichtig ob sie 75 Ohm oder 50 Ohm sind, dafür sind sie (im Vergleich zu den bei Analog-Video auftretenden Wellenlängen) viel zu kurz. Wichtig wird das bei Frequenzen im dreistelligen MHz-Bereich und darüber, also z.B. bei hochwertigem Digital-Video, wie es die Profis benutzen (SDI).

Das eigentliche Problem ist aber Dein Y-Adapter. Unabhängig ob der Adapter selbst 75 oder 50 Ohm hat, führt er dazu daß der Sender zwei 75-Ohm-Lasten sieht, und damit eine Last von 37,5 Ohm. Der Sender selbst und die Verkabelung bis zum Y müßte daher in diesem Fall für 37,5 Ohm ausgelegt sein.

Das wird nicht ganz zu erfüllen sein. Das Beste was Du tun kannst ist, das Y direkt am Sender unterzubringen (also mit gar keinem oder möglichst kurzem Kabel), und zu hoffen daß die doppelte Last dem Sender nichts ausmacht. Kaputt wird er davon kaum gehen. Das Bild kann aber leiden.

Ohne Erfolgsgarantie!

Hallo Pelmazo,

danke für den Tipp, das werde ich ausprobieren, wobei ein Zuspieler das Problem dann auch haben wird, nämlich der, an dem der Y-Stecher steckt (im Beispiel S2). Der wird dann einmal zu dem zweiten Zuspieler (S1) laufen und einmal zum Empfänger, oder verstehe ich das falsch? Habe das mal skizziert:



Viele Grüße
DJ

...yo...geht gar nicht!!!

Nicht nur, dass die Stecker zu groß und zu schwer sind, es gibt auch Bildstörungen, egal wo der Y-Stecker ist...

Viele Grüße
DJ

Um das Thema noch ein bisschen abzurunden, hier noch ein kleiner Online-Rechner von mir:

Wellenimpedanz (Wellenwiderstand) einer Leitung

Ich würde mich über ein Feedback freuen.

The_DJ schrieb:

...yo...geht gar nicht!!! Nicht nur, dass die Stecker zu groß und zu schwer sind, es gibt auch Bildstörungen, egal wo der Y-Stecker ist... Viele Grüße DJ

Generell lassen sich nicht zwei treibende Geräte parallel betreiben, ohne dass es zu erheblichen Problemen kommt. In so einem Fall müsste ein Umschalter her.
Zwei Wiedergabegeräte lassen sich dann betreiben, wenn das Signal durch das erste Gerät (Profi-Moniotor oder -Videorecorder) geschlauft wird und erst am zweiten, nachgeschalteten Gerät der Abschluss aktiviert/eingesteckt ist.

Hi,
sehe ich das richtig, dass bei einem ganz normalen XLR-Kabel für eine Audio analog Verbindung bei ca.1m länge, der Wellenwiderstand keine große Rolle spielt??

Beste Grüße

suelle schrieb:

Hi, sehe ich das richtig, dass bei einem ganz normalen XLR-Kabel für eine Audio analog Verbindung bei ca.1m länge, der Wellenwiderstand keine große Rolle spielt??

Ja, das siehst du richtig.


Gruß

Uwe