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Elektronik-Fibel

Die Elektronik-Fibel, das Elektronik-Buch

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Wellenwiderstand

Schaltungsbeispiel: Wellenwiderstand
Der Wellenwiderstand ist der Widerstand, den eine Leitung der Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle entgegenbringt.
Der Wellenwiderstand ZW eines Kabels wird benötigt, um den realen Widerstandswert zu ermitteln, um Reflexionen der übertragenen Signale zu verhindern.
Fromel
Der Wellenwiderstand ZW ist die Kenngröße einer Leitung, die angibt, mit welchem Ohmschen Widerstand eine Leitung abgeschlossen werden muss, damit Anpassung erfolgt.

Berechnung des Wellenwiderstandes

Formel zur Berechnung des Wellenwiderstandes
Zur Berechnung des Wellenwiderstandes werden die Leitungsbeläge einer Leitung benötigt.
L' ist der Induktivitätsbelag in µH/m. C' ist der Kapazitätsbelag in µF/m.
Die Leitungsbeläge sind konstante Größen, die vom Leitungsmaterial und der Leitungsgeometrie abhängig sind. Symmetrische und asymmetrische Leitungen haben einen unterschiedlichen Wellenwiderstand.
Der Wellenwiderstand ZW wird in Ohm angegeben. Der Wellenwiderstand ZW ist ein Wechselstromwiderstand. In den Formeln der Gleichstromlehre darf dieser Wert nicht verwendet werden.
Diese Formel gilt bei der Signalübertragung hoher Frequenzen über Koaxialkabel. Andere Kabel haben ein anderes Ersatzschaltbild, für das eine andere komplexere Formel gilt.

Messen des Wellenwiderstandes

Grundschaltung für die Messung
In der Informations- und Kommunikationstechnik ist es üblich, Kabel und Leitungen mit einem Widerstand abzuschließen, um Reflexionen der Signale an den Kabelenden zu vermeiden. Störungen und Unterbrechungen während des Betriebs werden somit technisch unterbunden.
Der Wert des Abschlusswiderstandes ist abhängig vom verwendeten Kabeltyp.
Um den Wert bestimmen zu können, benötigt man einen Frequenz-/Ton-Generator, ein Messgerät zur Strommessung und einige Meter des Referenzkabels.
Den Generator, sowie das Messgerät schaltet man, wie im Schaltbild zusehen ist, zusammen. Beim Generator stellt man eine sinnvolle Sinusspannung (z. B. 10Vss/10 kHz) ein. Beim Messgerät wird der höchste Messbereich verwendet.

Danach misst man den Strom bei offenen und bei geschlossenen Leitungsenden. Der Kurzschluss sollte nicht zu lange dauern, um Schäden an Generator und Messgerät zu vermeiden.
Leerlauf Kurzschluss
Nach den Strommessungen berechnet man aus der Generatorspannung UGen und gemessenem Strom den Kurzschluss- und Leerlaufwiderstand, RK und RL.
Formel Formel
Formel zur Berechnung des WellenwiderstandesDer Wellenwiderstand ZW, der Leitung, ergibt sich aus Kurzschluss- und Leerlaufwiderstand.

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