Impedanzanpassung zwischen Quelle und Last

Ich habe diesen grundlegenden Zweifel

Im groben Grundblockdiagramm haben wir eine Quelle, eine Übertragungsleitung und eine Last, die alle eine Impedanz von 50 Ohm haben. Aber gemäß dem Theorem der maximalen Leistungsübertragung muss die Quellenimpedanz für eine maximale Leistungsübertragung gleich der Lastimpedanz sein. Aber es gibt eine Übertragungsleitung in der Mitte von 50 Ohm.

Dies würde bedeuten, dass die Quelle in eine 100-Ohm-Last schaut (da die Übertragungsleitung und die Lastimpedanz hinzugefügt werden, da die Widerstände in Reihe geschaltet sind). Und die Last untersucht auch eine Quellenimpedanz von 100 Ohm.

Wie können wir hier also eine maximale Kraftübertragung erreichen? Oder gibt es etwas, das ich vermisse?

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Dieser alte Beitrag könnte Ihre Frage beantworten: Warum hängt die kontrollierte Impedanz nicht von der Spurlänge ab?
Danke @ThePhoton , die Links haben mir geholfen

Antworten (3)

Sie übersehen die Tatsache, dass eine Übertragungsleitung kein Widerstand ist. Eine 50-Ω-Leitung, die mit einem 50-Ω-Widerstand abgeschlossen ist, sieht für die Quelle, die sie antreibt, wie eine 50-Ω-Last aus.

Eine 50-Ω-Leitung oder -Last definiert beide ein Verhältnis von Spannung zu Strom. Für die Leitung definiert es jedoch das Verhältnis der Spannungswelle zur Stromwelle, die sich entlang der Leitung ausbreitet. Die Leitung selbst hat (idealerweise) keinen Widerstand.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Quelle mit einer Ausgangsimpedanz von 50 Ω zu versehen. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Spannungsquelle gefolgt von einem 50-Ω-Reihenwiderstand zu haben.

Nehmen wir an, die 50-Ω-Quelle treibt einen 50-V-Schritt in eine 50-Ω-Widerstandslast. Dies erfordert aufgrund der Spannungsteilung zwischen seinem Vorwiderstand und der Last einen 100-V-Schritt von der Spannungsquelle. Der Laststrom steigt schlagartig auf 1 A und die Lastspannung auf 50 V.

Lassen Sie uns stattdessen eine 50-Ω-Übertragungsleitung dazwischen legen. Wenn der Schritt auftritt, beträgt das Verhältnis der Spannungswelle in der Leitung zur Stromwelle 50 Ω. Über der Leitung erscheint eine Spannung von 50 V, und ein Strom von 1 A fließt von der Quelle hinein. Eine 50-V-Spannungswelle und eine 1-A-Stromwelle setzen sich auf der Leitung ab. Wenn sie das andere Ende erreichen, finden sie eine 50-Ω-Last vor. Die Lastspannung steigt nun auf 50 V und deren Strom auf 1 A. Sowohl Spannung als auch Strom aus der Leitung sind problemlos zu treffen, sie stehen im richtigen Verhältnis, sodass alle Randbedingungen erfüllt sind und keine Reflexion entsteht .

Wenn stattdessen die Last etwas anderes gewesen wäre, sagen wir 100 Ω, oder ein offener Stromkreis oder ein Kurzschluss, hätten der Strom und die Spannung in der Last nicht mit denen übereinstimmt, die entlang der Übertragungsleitung ankommen, und es wäre eine reflektierte Welle erzeugt worden die Unterschiede ausmachen.

Entschuldigung, ich kann es nicht nachvollziehen. Und ja, in der Tat, aber nehmen wir an, dass die Übertragungsleitung lang ist und einen Widerstand von 50 Ohm haben soll, was würde in diesem Fall passieren?
Angenommen, wenn die Übertragungsleitung eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm hat, findet keine Spannungsteilung zwischen Quelle und Leitung und zwischen Leitung und Last statt?
@Newbie Die Tx-Leitung hat keinen 50-Ohm-Widerstand, sie hat eine 50-Ohm-Impedanz. An der Quelle tritt eine Spannungsteilung auf, ich werde meine Antwort aktualisieren.
Die Übertragungsleitung hat keine Impedanz von 50 Ohm (ein idealer konzentrierter Widerstand kann mit einer realen Impedanz von 50 Ohm beschrieben werden). Es hat einen Wellenwiderstand von 50 Ohm .
Danke @Neil_UK für die Antwort. Hat mir geholfen, meine Zweifel auszuräumen

Bei der momentanen Spannung v ICH N an das sendende Ende der Übertragungsleitung angelegt wird, ist der von dieser Leitung entnommene Strom v ICH N / Z 0 . Es weiß nicht, dass sich am fernen Ende eine Last befindet, sodass der entnommene Strom durch das Kabel oder die Übertragungsleitung definiert wird.

Dies wird fortgesetzt, bis sowohl Spannung als auch Strom (in Richtung der Last beschleunigen) das Lastende erreichen und, wenn die Last einen Widerstand von hat Z 0 , dann ist alles gut. Ende der Geschichte. Es gibt eine größere Geschichte, aber für diese Frage ist das alles, was gesagt werden muss.

Wie können wir hier also eine maximale Kraftübertragung erreichen?

Für die maximale Leistungsübertragung benötigen Sie keine Quellenimpedanz, damit dies funktioniert, und Sie erhalten die maximale Leistung ohne die Quellenimpedanz.

Angenommen, wenn die Übertragungsleitung eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm hat, findet keine Spannungsteilung zwischen Quelle und Leitung und zwischen Leitung und Last statt?
Es wird aber zwischen Quellimpedanz und Leitung passieren, wenn die Last = Z 0 dann wird die gesamte Leistung, die die Leitung hinunterfließt, vollständig von der Last verwendet, und es gibt keine potenzielle Teilung an der Last.
Stellen Sie sich ein 10 Meter langes 50-Ohm-Koaxialkabel vor, das mit einem Widerstand von 50 Ohm verbunden ist, und vergleichen Sie es dann mit einem 10 Meter langen Koaxialkabel, das mit einem unendlich langen Stück desselben Koaxialkabels verbunden ist - hier gibt es keine Diskrepanz - die gleichen Spannungs- und Stromwellen wird ohne Schluckauf in den unendlich langen Koaxialkabel weitergehen. Dieses unendlich lange Koaxialkabel stellt sich als 50 Ohm dar und unterscheidet sich nicht von einem tatsächlichen 50-Ohm-Widerstand.

Ihnen fehlt ein grundlegender Punkt. Die Quelle ist perfekt auf die Übertragungsleitung abgestimmt, sodass Sie an dieser Schnittstelle eine maximale Leistungsübertragung (100 %) erhalten. Und die Transmissionline ist perfekt auf die Last abgestimmt, also auch dort maximale Kraftübertragung.

Ja, aber wenn Sie von der Quelle aus sehen, sieht es einfach nicht die 50-Ohm-Impedanz der Übertragungsleitung allein, oder? Es scheint, dass die Gesamtimpedanz sowohl der Leitung als auch der Last 50 + 50 = 100 Ohm beträgt. Spannungsteilung findet also nicht statt?
Nein. Denken Sie daran, dass dies ein Phänomen der Wellenfrontausbreitung ist. Lies noch einmal, was Andy gesagt hat. Zum Zeitpunkt T0, wenn die Flanke der Welle zum ersten Mal auf die linke Kante der Übertragungsleitung trifft, ist das alles, was das Signal sieht – die Übertragungsleitung. Es "weiß" nichts darüber, was am anderen Ende der Übertragungsleitung ist.
Impedanzanpassung zwischen Quelle und Last
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