Ich habe schon mehrfach gelesen, dass es eine gängige Faustregel ist, dass die Anpassung der Impedanz eines Hohlleiters an die externe Netzimpedanz nur für Hohlleiter erforderlich ist, die länger als 1/10 der Wellenlänge des einfallenden Signals sind. Ist das wahr? Und warum ist das so? Kann mir jemand eine physikalisch-wissenschaftliche Grundlage dafür geben, warum diese Faustregel wahr ist? Kennt vielleicht jemand Literatur wo diese Regel bestätigt wird?
Vielen Dank im Voraus!
Eine Faustregel kann nicht wirklich wahr oder falsch sein. Sie gehört nicht zur Wissenschaft, sondern zur Technik oder Praxis. Es kann also nützlich oder nicht nützlich sein. Die Grundidee auf intuitiver Ebene ist, dass ein kurzer Wellenleiter das Signal nicht stark beeinflusst, da die Reflexion zur Quelle zurückkehrt, bevor sich die Quellphase stark geändert hat (denken Sie daran, dass bei einer Sinuswelle die Phase linear mit einer konstanten Rate fortschreitet mit der Zeit). Die großen Probleme, die durch Reflexionen verursacht werden, haben mit der Erzeugung von Minima und Maxima im Raum auf dem Wellenleiter und der damit verbundenen Selbstauslöschung zu tun.
In digitalen Schaltungen ist es ähnlich, aber es kommt auf die Anstiegs- und Abfallzeit an, nicht auf die Frequenz. Wenn die Anstiegs-/Abfallzeit im Vergleich zur Flugzeit des Wellenleiters lang ist, ist eine Impedanzanpassung nicht erforderlich. Weil die Reflexion zur Antriebsquelle zurückkehrt, während sich die Kante noch ändert. Mit anderen Worten, die Quelle spürt die Last, obwohl auf der Übertragungsleitung eine Fehlanpassung vorliegt.
Eine andere Sichtweise ist dies. (Dies ist höchst untechnisch.) Wenn eine Quelle Energie in einen Wellenleiter einspeist, weiß sie nicht, wie die Last aussieht . Es weiß nur, wie der Wellenleiter aussieht. Es erhält keine Rückmeldung von der Last, bis die Energie die Last erreicht, reflektiert und zur Quelle zurückkehrt. Wenn der Wellenleiter lang und die Fehlanpassung groß ist, kann die Rückkopplung, wenn sie ankommt, gegenüber der Quelle weit phasenverschoben sein. Das kann große Probleme verursachen. Aber wenn der Wellenleiter kurz ist, wird die Rückkopplung nicht weit außer Phase sein, und alles wird gut sein, selbst wenn die Fehlanpassung größer ist. Und wenn die Last perfekt auf den Wellenleiter abgestimmt ist, gibt es keine Reflexion, keine Rückkopplung und alles ist gut.
Eine letzte Sache. Dies hat mit der HF-Ausbreitung in Gegenwart von Hindernissen zu tun. Damit eine HF-Welle im Raum reflektiert (oder absorbiert) werden kann, benötigen Sie ein Objekt mit einer bestimmten Größe in Bezug auf die Wellenlänge. Längere Wellenlängen neigen dazu, um kleine Objekte herum gebrochen zu werden. Dies geschieht auch mit Wellenleitern. Wenn der Wellenleiter "klein" ist, wird die Energie um ihn herum gebrochen.