Wie unterscheidet sich die Übertragungsimpedanz eines Kabels von seiner charakteristischen Impedanz?

Ich habe die Aufgabe bekommen, die Impedanz eines Koaxialkabels zu messen. Ich habe etwas Literatur studiert und bin auf zwei Begriffe gestoßen: Übertragungsimpedanz und charakteristische Impedanz. Ich kann den Unterschied zwischen diesen beiden Begriffen für ein Kabel nicht verstehen.

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Transferimpedanz:

Die Transferimpedanz wird verwendet, um die Abschirmwirkung bei niedrigeren Frequenzen (< 1 GHz) sowohl gegen das Ein- als auch das Austreten von Störsignalen zu bestimmen.

Dies ist ein Hinweis darauf, wie "einfach" es für externe Signale (außerhalb des Kabels) ist, sich mit dem Signal zu koppeln, das von diesem Kabel transportiert wird. Ein ideales Kabel würde alle Signale von außen blockieren.

Charakteristische Impedanz:

Die charakteristische Impedanz oder Wellenimpedanz (normalerweise Z0 geschrieben) einer einheitlichen Übertragungsleitung ist das Verhältnis der Amplituden von Spannung und Strom einer einzelnen Welle, die sich entlang der Leitung ausbreitet; das heißt, eine Welle, die sich in eine Richtung ausbreitet, ohne Reflexionen in die andere Richtung.

Diese Beschreibung ist eher kryptisch, der Wellenwiderstand ist eine Eigenschaft des Kabeldesigns. Dies ist keine Impedanz, die Sie mit einem Multimeter messen können! Sie benötigen einen Netzwerkanalysator oder Kabelanalysator, um dies direkt zu messen.

Wenn Sie ein (Hochfrequenz-)Signal über ein Kabel transportieren, möchten Sie dieses Signal nicht verzerren. Dazu benötigen Sie ein Kabel, das die Frequenz des Signals verarbeiten kann (nicht zu stark dämpfen). Solche Kabel haben einen Wellenwiderstand, den Sie verwenden müssen, um das Signal in das Kabel einzuspeisen, aber auch, um das Kabel am anderen Ende abzuschließen.

Dies ähnelt der Verwendung einer Übertragungsleitung . Wenn das Kabel 50 Ohm hat, bedeutet dies, dass die Impedanz, die das Kabel antreibt, 50 Ohm betragen muss und dass die Abschlussimpedanz am Ausgang des Kabels ebenfalls 50 Ohm betragen muss. Würden Sie andere Werte verwenden, würde sich das Signal selbst reflektieren und verzerren.

Sie können den Wellenwiderstand eines unbekannten Kabels auch indirekt messen, indem Sie einen Impuls einspeisen und dabei die Spannung am Eingang des Kabels beobachten. Schließen Sie am anderen Ende des Kabels das Kabel mit unterschiedlichen Werten ab, z. B. kurzgeschlossen (Null Ohm), offen und 20, 40, 50, 75 Ohm usw. Es gibt eine bestimmte Impedanz, an der der Impuls nicht reflektiert wird, und das ist die Wellenwiderstand des Kabels.

Es gibt keinen Grund, die Quellenimpedanz des Signaltreibers an Zo anzupassen, wenn die Last dies ist. Sofern keine Lastfehlanpassung vorliegt, wird kein reflektiertes Signal von der Quelle zurückreflektiert. Umgekehrt, wenn die Last nicht angepasst ist, die Quelle jedoch nicht, gibt es eine Reflexion von der Last, aber sie wird nicht erneut reflektiert. Das Schema ist als Back-Matching bekannt und in vielen Situationen nützlich.
@stretch Es gibt keinen Grund, die Quellenimpedanz des Signaltreibers an Zo anzupassen, wenn die Last vorhanden ist. In einer idealen Welt ja, das stimmt. Aber die Welt ist nicht ideal, also verwendet in der Praxis jeder die richtige Anpassung auf beiden Seiten des Kabels. Ich habe noch nie ein praktisches Beispiel/Produkt gesehen, wo dies nicht gemacht wurde. Für das Experiment mit einem Impuls spielt die Quellenanpassung keine große Rolle, da wir nur daran interessiert sind, eine Reflexion zu sehen oder nicht.

Die Transferimpedanz hängt von der Wirksamkeit der Abschirmung ab.

Bei einer bestimmten Kabellänge setzt die Transferimpedanz einen Strom auf der Oberfläche einer Abschirmung in Beziehung zu dem Spannungsabfall, der durch diesen Strom auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Abschirmung erzeugt wird. Wenn alle anderen Dinge gleich sind, haben Abschirmungen mit niedrigerem DC-Widerstand einen niedrigeren Spannungsabfall und somit eine niedrigere Übertragungsimpedanz. Die Transferimpedanz wird verwendet, um die Schirmwirksamkeit bei niedrigeren Frequenzen (< 1 GHz) sowohl gegen das Ein- als auch das Austreten von Störsignalen zu bestimmen. Kabelschirme sind normalerweise so ausgelegt, dass sie die Übertragung von Störungen reduzieren, daher sind Schirme mit niedrigerer Übertragungsimpedanz effektiver als Schirme mit höherer Übertragungsimpedanz.

Dies ist weitgehend unabhängig von der charakteristischen Impedanz.

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