Warum ist der Wellenwiderstand meist rein ohmsch?

Der Wellenwiderstand ist niemals rein ohmsch.

Eine imaginäre Komponente der charakteristischen Impedanz weist auf eine verlustbehaftete Leitung hin, und jede reale Übertragungsleitung ist verlustbehaftet.

Eine verlustfreie Leitung ist jedoch einfacher zu modellieren. Wenn Sie Berechnungen mit Stift und Papier durchführen, müssen Sie viel weniger rechnen, wenn Sie mit einer verlustfreien Leitung arbeiten.

Und viele Leitungen sind nahe genug an verlustfrei (für die in einem realen System verwendete Frequenz und Leitungslänge), um die mit dem einfacheren Modell erzielten Ergebnisse nahe genug zu bringen, um nützlich zu sein. So oft entscheiden wir uns dafür, eine Leitung als verlustfrei zu modellieren, um unser Leben einfacher zu machen und trotzdem nützliche Ergebnisse aus unserem Modell zu erhalten.

In ähnlicher Weise ist kein Draht in einem konzentrierten Schaltkreis wirklich widerstandsfrei, und kein wirklicher Schaltkreis ist tatsächlich klein genug, um überhaupt keine Strahlung zu erzeugen. Jedes Mal, wenn wir die Kirchoffschen Gesetze anwenden, modellieren wir eine nützliche Vereinfachung der Realität, keine perfekte Modell der Realität.

Glauben Sie, dass der Wellenwiderstand rein ohmsch ist, weil er normalerweise mit 50 Ohm oder 75 Ohm gekennzeichnet ist und nicht in der Form a + jb?

Wenn ja, bedeutet dies, dass Sie Übertragungsleitungen mit Leitern und charakteristische Impedanz mit normaler Impedanz verwechseln

Nehmen Sie eine unendlich lange Leitung aus perfektem (verlustfreiem) zweiadrigem Leiter, sie hat einen NULL-Widerstand, kann aber 50 Ohm betragen. Der Grund dafür ist, dass JEDE Übertragungsleitung sowohl eine Kapazität (Isolation zwischen Leitern und Spannungsdifferenz ergibt einen Kondensator) als auch eine Induktivität (Strom, der die Kapazität auflädt, induziert ein Magnetfeld, das Energie speichert) haben muss, wie in diesem Bild gezeigt. Aber wie sieht das aus wie ein endliches Nicht- komplexe Impedanz wie 50 Ohm?

Für Gleichspannung sieht diese Übertragungsleitung wie ein Kurzschluss aus, aber für Wechselstromsignale:

1. Die Parallelkapazität bewirkt eine Stromaufteilung, die (soweit das Ohmsche Gesetz gilt) einem Parallelwiderstand entspricht
2. Die Induktivität verhindert einen unendlichen Wechselstrom, der (soweit das Ohmsche Gesetz gilt) einem Serienwiderstand entspricht
3. In beiden Fällen gibt es keinen Verlust! nur eine Impedanz, die resistiv aussieht
4. Sie werden feststellen, dass beim Kauf eines Kabels für HF-Signale eine Frequenz angegeben ist, bei der es wie 50 Ohm AUSSIEHT. Dies liegt daran, dass das Kabel so ausgelegt ist, dass die Kapazität und Induktivität des Kabels in Resonanz treten und sich gegenseitig effektiv aufheben, sodass nur die Wirkung, die sie auf das Ohmsche Gesetz haben, was bedeutet, dass es einen scheinbaren Widerstandswert gibt, der für die beste Leistungsübertragung gewählt wird; normalerweise 50 Ohm
5. Wenn Sie in ein solches Kabel eine Frequenz eingeben, die höher als die Nennfrequenz ist, erscheint es induktiv (komplex mit einem positiven imaginären Term), wenn Sie eine Frequenz eingeben, die niedriger als die Nennfrequenz ist, erscheint es kapazitiv (komplex mit einer negativen imaginären Komponente).

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Quelle: Junior RF Electronics Engineer, MEng Electrical and Electronic Engineering (2016)