Unendlich lange Speiseleitungen

  • Hallo Forum,


    ich versuche noch mal einen sachlichen Beitrag zum Thema zu bringen, denn wie es der Zufall will finde ich doch eine verpackte Kabelrolle aus der zwei PL-Stecker raus schauen. Drauf klebt ein schlecht zu lesender Zettel: ... 300000km ... Länge ... RG??? ...


    Habe ich tatsächlich ein 300000km langes Koaxkabelstück gefunden, an dem ich mal nachmessen kann? Vielleicht entspannt das ja das Thema wieder? Schaun mer mal: ;)


    ich habe ein Oszilloskop und parallel dazu ein Funktionsgenerator mit Ri=50Ohm an ein Kabelende angeschlossen (siehe Anlage) und das Ende des Koaxkabels offen gelassen (mit einem Ohmmeter habe ich mich nicht getraut zu messen). Jetzt einen Spannungsprung von 0...5V am Generator erzeugt und nachgeschaut was das Oszi zeigt (siehe Bild Dauer-k.jpg). Die Einstellung am Oszi war: X=1s/Div und Y=1V/Div.


    Was sehe ich da? Am Kabel liegen gar nicht 5V sondern 3,3V (Marke 1) und nach 2 Sekunden stehen da plötlich 5,4V (Marke 2), also deutlich mehr als der Generator abgeben kann. Nach 4 Sekunden stehen plötzlich nur noch 4,8V (Marke 3) und erst bei Marke 4 sind es 5 Volt. Wie kommt das?


    • Beim Anlegen des Spannungssprungs läuft das Signal durch das Kabel und "sieht" zunächst tatsächlich den Wellenwiderstand des Kabels. Daher muss es eine Spannungsteilung des Generatorsignals geben. Ohne Last stehen da 5Vss, mit Kabel aber zuerst nur 3,3V. Man kann den Wellenwiderstand also in den ersten 2 Sekunden direkt ausrechnen: (50Ohm+Z)/5=Z/3,3 was durch Umstellen zu Z=(50*3,3)/(5-3,3) wird und als Ergebnis verblüffende Z=97Ohm ergibt. Man beachte, es ist tatsächlich ein Koaxkabel!


    • Wenn am offene Kabelende nach 2 Sekunden das Signal wieder zum Eingang ankommt, so müsste der Sprung zwischen Marke 1 und 2 doppelt so hoch wie der erste Sprung vor Marke 1 sein. Ist er aber nicht. Er beträgt nur etwa 2,1Vss. Das Signal muss also durch die lange Leitung gedämpft worden sein. Mal nachrechnen: d=20*log(U2/U1) = 20*log(2,1/3,2) d=-3,926dB. Nicht schlecht für so eine lange Leitung, aber das Signal durchläuft das Kabel 2x (hin und zurück). Die einfache Dämpfung beträgt also -1,96dB.


    • Jetzt messe ich mal die Kapazität zwischen Innen- und Aussenleiter. Das ergibt 922pF. Erstaunlich wenig für eine so lange Leitung!


    Was ist das für ein Kabel? Da stimmt doch irgend etwas nicht! Die Lösung naht nach der Durchsicht, was es für Koaxkabel mit hohen Wellenwiderständen gibt. Ein RG62U hat z.B. diese Daten:


    • Z=93 +/-5 Ohm
    • v=0,83
    • d=10,5dB@100MHz
    • C=42,5pF/m


    Der letzte Wert ist interessant. Rechnet man damit nach, dann kommt man auf eine Länge des unbekannten Kabels von l=922pF/42,4pF/m also 21,7m. Also doch keine 300000km lange Leitung, wie auf dem Zettel vermeintlich drauf steht (schade)!


    Kann der Wert stimmen? Wie gross wäre die selbst gemessene Dämpfung, bezogen auf 100m? Wenn die jetzt errechnete Länge stimmt, dann würde die Dämpfung d=1,96dB*100m/21,7m also d=9dB sein. RG62U hat eine etwas höhere Dämpfung, doch dass können auch Messfehler sein, denn die Messung zeigt ja ein Z=97Ohm , was aber immer noch im Toleranzbereich liegt.


    Aber, wieso ist die Laufzeit mit 2s so gross?


    Oh, Verzeihung! Ich hatte die Zeitbasis nicht kalibriert! - Ahem - Also noch mal schnell nachgemessen (Bild Dauer.jpg): Die Zeit zwischen den Sprüngen bei Marke 1 und 2 beträgt nur noch 165ns, der einfache Weg durch das Kabel dauert also nur 82,5ns! Das kann man zur Berechnung des Verkürzungsfaktors verwenden, wenn man annimmt, das das Kabel tatsächlich 21,7m lang ist. Dann ergibt sich: v=l/(t*c) worin c=300000km/s ist. Es ergibt sich v=21,7m/(82,5ns*300000km/s) also v=0,88, was im erwarteten Bereich liegt.


    Jetzt muss ich die Verpackung aufmachen.


    Was sehe ich? Einen Kabelring. Abgewickelt hat das Kabel eine Länge von 19,95m und drauf steht tatsächlich RG62A/U. Und was sollte das mit den 300000km auf dem Zettel? Ganz einfach. Da steht ganz dünn und fast unlesbar: "c=300000km/s" und "Länge=20m". Die Welt ist also wieder in Ordnung!


    Rechnet man nun mit der tatsächlich gemessenen Kabelänge alles noch einmal nach, dann erhält man für meinen Kabelring:


    • d=9,82dB/100m (das stimmt schon recht gut)
    • C=46,2pF/m


    Mit den kleinen Abweichungen kann man leben, denn eine Spannungsmessung am Oszilloskop ist nicht so genau.


    Warum aber nimmt bei Marke 3 die Spannung wieder ab? Das iegt daran, dass das am Kabelende reflektierte Signal am Eingang einen kleineren Widerstand (die 50Ohm des Generators) als den eigenen Wellenwiderstand (97Ohm) sieht. Bei der Reflektion gibt es daher eine Spannungsumkehr! Das negative Signal läuft wieder durch das Kabel, wird am offenen Ende reflektiert und wieder um 3,9dB gedämpft. Da es aber negativ ist, subtrahiert es sich vom Pegel bei Marke 3.


    Dieses Signal wird nun am Eingang wieder reflektiert und seine Polarität wie schon beim ersten Mal
    wegen des kleineren Widerstands des Generators umgekehrt. Bei Marke 4 ist das nun schon 6 Mal reflektierte Signal so schwach (es durchlief immerhin eine Strecke von 6*19,95=119,7m mit d=11,8dB), dass man es auf dem Oszilloskop kaum noch erkennen kann. Das Signal ist quasi stationär auf 5V und ändert sich auch bei weiteren Reflexionen nicht mehr, bzw. es läuft asymptotisch gegen 5V, wie man es auch erwartet.


    PS: Mein Ohmmeter zeigte übrigens einen Wert >1GOhm an! :D


    Nachtrag: Weil man sich das ganze hin- und her laufen besser mit einem kurzen Impuls vorstellen und nachvollziehen kann, habe ich zwei entsprechende Oszillogramme ergänzt, die das Messverfahren bei einem einem offenen (Impuls-o.jpg) und bei einem kurzgeschlossenen (Impus-k.jpg) Ausgang zeigen.

  • Hallo Tom,
    vor über 28-20 Jahren hatten wir als Praktiker Koaxkabel nur mit dem Scope gemessen. Das klappte nur bis 2,5km, da keine längeren Koaxkabel verlegt waren. Wenn Du das Verfahren wissen möchtest, antworte ich Dir gerne. Da ja keine Antwort mehr gewünscht wurde und ich mich nicht outen möchte, liegt es nun an Dir, ob ich das erkläre oder auch nicht.

    Vy 72/73 de Gerhard

  • Hallo Gerhard,


    ach was, sachliches zum Thema ist immer erwünscht. Davon lebt das Forum. Schreib mal was du da hast.

    73 de Tom - DC7GB

  • Tom,


    offenbar bist Du jetzt doch noch durch eigene Messungen zu dem Punkt gelangt, den Dir Karl bereits in seiner Antwort in


    Prima QRP-Antenne


    aufgezeigt hat.
    Da Du weiter oben aber

    Zitat

    ..nicht eine einzige selbst produzierte, sachliche Anwort bekommen..

    haben willst, muß Dir dieser Einschrieb wohl entgangen sein.


    Nun, da durch demokratische Willensbekundung zweifelsfrei geklärt ist, wo hier die Bösewichte und wo die guten Geister sind, sollte es aber doch vernünftig sein, sich den Lauf der Diskussion noch einmal sachlich vom Anfang an anzusehen.
    So ist es interessant zu sehen,

    • wer gleich sachlich auf die Randbedingungen ("man braucht ein gutes Scope oder eine sehr lange Leitung") hingewiesen hat,
    • wer denn eigentlich den Begriff "unendliche verlustlfreie Leitung", der hier jetzt lustigerweise einen eigenen Thread bekommen hat, zuerst ins Spiel brachte (und eine bestimmte Aussage dazu machte)
    • wer auch bei einer extrem langen Leitung einen "sich ständig ändernden Strom" fließen sah
    • wer es später fertigbrachte, unter dem Thema "unendliche Speiseleitung" eine längere Betrachtung über endliche, verlustbehaftete Kabel zu schreiben, ohne auch nur einmal ldas Thema zu erwähnen


    Könnte es nicht vielleicht sein, daß ein genaues Durchlesen und frühzeitliches sachliches Eingehen auf die gebrachten Argumente (ohne immer neue Themen aufzuwerfen, die gar nicht in der Diskussion waren) allen Mitlesern den später beklagten "Kindergartenstil" erspart hätte?


    Als ich mich für dieses Forum anmeldete, habe ich das Motto gelesen: "Baue,lerne,entdecke". Nachdem ich in den letzten Tagen hier so viele Äußerungen tiefer Frömmigkeit finden durfte, möchte ich vorschlagen, dieses Motto noch um den Imperativ "glaube!" zu ergänzen.
    Wer es lieber mit dem "lerne,entdecke" hält, der kann ja auch ruhig noch einmal auf Entdeckungstour im Thread gehen:
    Dort steht an zwei Stellen:

    Zitat

    Ein Ohmmeter mißt - das sagt der Name schon - ohmsche Widerstände. Das tut es in einer stationären Messung. Etwas anderes kann es gar nicht.


    Wer dann noch bereit ist, seine Frömmigkeit einmal für ein paar Sekunden abzulegen, kann sich überlegen (entdecken,lernen..), ob dieser Satz -ganz praktisch und auch ohne extrem lange Leitungen gesehen- wirklich so allgemein stimmt.


    73
    Ulrich, DF4KV

  • CQ Besitzer unendlich langer Leitungen ;)


    das von Tom durchgeführte Experiment wird auch TDR Verfahren genannt (TDR = time domain reflection)


    Einen sehr schönen Beitrag dazu findet man im WWW unter anderem hier:


    http://www.dl7maj.de/tdr.pdf


    Der Autor, DL7MAJ, hat dort einen kleinen Nanosekundengenerator für Impulsreflektometer beschrieben. Die Bauanleitung ist auch mit vielen Meßbeispielen und Erläuterungen zum Thema versehen.


    Für die Praktiker unter uns eine sehr empfehlenswerte Lektüre!


    73 de Dietmar, DL2BZE

  • Hallo Ullrich,


    glaubst du wirklich, ich hätte den Beitrag mit den beiden Oszillogrammen geschrieben, damit ich selbst es besser verstehe? Meinst du, ich hätte wirklich gedacht, das das "unbekannte" Kabel (das ist übrigens mein Kabel, dass ich schon seit ein paar Jahren für Portabel-Betrieb nutze) wirklich 300000km lang sei? Meinst du, man sieht den Unterschied in der X-Ablenkung zwischen 1s/Div und 100ns/Div nicht auf den ersten Blick? Das kann doch wohl nicht wahr sein! Dann liest oder verstehst du offenbar nicht richtig, was ich weiter zurück unter 1. Eine theoretische Betrachtung schon beschrieben hatte! Oder wollt ihr vermeiden, dass der Nebel über den Dingen weggeblasen wird, so dass Otto-Normal-OM weiterhin nicht mitreden kann?


    Der Anfang der Geschichte begann (wie schon mehrfach erwähnt), als Karl behauptete, dass die sog. Raumkapazität C2 eine "reale Kapazität" sei. Mir ist mittlerweile klar, dass er davon nicht abzubringen ist, denn er schreibt sogar, dass man C1 und C2 getrennt voneinander beeinflussen kann. Das ist völliger Humbug, wenn beide Modelle weiterhin ineinander umrechenbar bleiben sollen und Rs0=30Ohm weitgehend konstant bleiben soll. Ein derartiges Gleichungssystem wäre überbestimmt und daher gar nicht eindeutig lösbar.


    Nur um die Nichtrealität (den Modellcharakter) von der Totkapazität C1 und der Raumkapazität C2 klar zu stellen, sprach ich beim offenbar strittigen Ausgangspunkt davon, dass der Wellenwiderstand "diskret gar nicht existiert, sondern eine (gut funktionierende) elektrotechnische Modellvorstellung" ist. Diskret heißt, genauso wie bei C1 und C2, dass du sie als Bauteile nicht "in die Hand" nehmen kannst, weil sie eben eine Modellvorstellung sind, die aber auch und nicht etwa exklusiv richtig ist. Da das nicht verstanden wurde, erweiterte ich das Beispiel noch auf weitere reelle Widerstände, die euch merkwürdigerweise nicht interessieren. Ich wurde noch präziser und erklärte mehrfach, dass es einen feinen Unterschied zwischen reellen und ohmschen Widerständen gibt. Das hat bei euch offenbar "ein Gewölbe" einstürzen lassen. Es ist etwa so, als ob wir über Software diskutieren, die eine Hardwareeigenschaft hätte.


    Seit diesem banalen Anfang zieht ihr euch beide nicht etwa am Hauptthema (das war die Antenne von HB9ABX) hoch, sondern daran, ob man den Wellenwiderstand mit einem Ohmmeter messen kann. Ich hatte dies sogar für den ziemlich unrealistischen Spezialfall der 300000km langen Leitung (das Beispiel kam von Karl) unter 2. Eine praktische Betrachtung für die Dauer von 2 Sekunden in Näherung (weil man so den Blindanteil nicht mit misst) bestätigt! Dass man an einer nicht existierenden unendlichen Leitung mit einem tatsächlich existierenden Ohmmeter gar nicht messen kann, fällt euch gar nicht auf! So sehr seid ihr in eurer Vorstellung verbissen.


    Lediglich als theoretisches Gedankenexperiment könnte man eine virtuelle Anzeige auf einem real existieren Ohmmeter erwarten. Umgangssprachlich verwendet man in solchen Fällen den Konjunktiv und praktisch habe ich das als Radio-Eriwan-Antwort bezeichnet. Die feinen begrifflichen Unterschiede und Randbedingungen herauszuarbeiten überlasst ihr aber mir. Es wäre aber eure und nicht meine Aufgabe gewesen, euren Standpunkt widerspruchsfrei darzustellen. Karl schrieb an anderer Stelle: "Publish or Perish". Dann haltet euch doch auch bitte selbst daran, wenn ihr diesen dummen Spruch für wichtig erachtet und seid vor allem erschöpfend genau dabei, denn da steckt der Teufel.


    Aber ist das eine sinnvolle Messung (die Frage habt ihr auch nirgendwo beantwortet), die den OM in seiner Praxis etwas bringt? Ist das nicht reichlich sinnlos sich endlos über Dinge zu streiten, die unstrittig sind? Wie lange wollen wir so noch weiter machen? Ich weiss wirklich nicht mehr, was ihr noch von mir wollt!


    Den Rest deines letzten Beitrages verstehe ich leider nicht.

    73 de Tom - DC7GB

    Einmal editiert, zuletzt von DC7GB ()

  • Zitat

    Original von DC7GB
    Hallo Ullrich,


    glaubst du wirklich, ich hätte den Beitrag mit den beiden Oszillogrammen geschrieben, damit ich selbst es besser verstehe? Meinst du, ich hätte wirklich gedacht, das das "unbekannte" Kabel (das ist übrigens mein Kabel, dass ich schon seit ein paar Jahren für Portabel-Betrieb nutze) wirklich 300000km lang sei? Meinst du, man sieht den Unterschied in der X-Ablenkung zwischen 1s/Div und 100ns/Div nicht auf den ersten Blick? Das kann doch wohl nicht wahr sein!


    Tom
    als ich deinen Beitrag las war mir klar: das geht schief. Solche Leute verstehen keine Satire!!!, dazu nehmen sie ihr WISSEN zu ernst. Schon die Überschrift "Ich habe verloren" hat wahrscheinlich den Adrenalinpegel dermassen steigen lassen, dass das klare Urteilsvermögen eingeschränkt war.


    Allerdings gebe ich zu, eine solche Antwort hätte ich Ulrich auch bei erhöhtem Adrenalinspiegel nicht zugetraut.


    Die Diskussion hat jetzt den Stand erreicht, den ich vermeiden wollte - du hast eindeutig keine Schuld daran .
    Vielleicht wäre es eine Lösung, wenn ich den OMs ein eigenes Forum einrichten würde?? Platz und Kapazität hätten wir noch, allerdings müsste dann schon jemand anderes die rechtliche Verantwortung dafür übernehmen.

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Hallo Tom,


    als einer der "stillen Mitleser und Mitlerner" bei die diesen Diskussionen hier, möchte ich "Danke" sagen und Dich ermutigen diese didaktisch amüsanten Darstellungen weiterzuführen (sie laden richtig zum Mitmachen ein, siehe unten), weil sie bringen wirklich Erkenntisgewinn und ich möchte nicht verschweigen,dass ich prompt auch ein 20m langes Koax Stück herausgekramt habe, um mir die Kurven, so wie von Dir gezeigt praktisch bei mir zu Hause anzusehen und Deine Gedankengänge nachzuvollziehen.
    Die "rechhaberischen Teile" der Diskussionen bringen keinen Erkenntnisgewinn, wer nicht vom Fach ist wird sogar verunsichert und in die Irre geleitet, wenn er versucht mit einem Ohmmeter am Koax herumzufummeln.
    Irren kann jeder, so wie Du ja auch schreibst, deshalb sollte jeder lernen auch mal einen Fehler zuzugeben, wenn er im richtigen Ton (und der macht die Musik) und die Sache vorantreibend angebracht wird. Dass Fehler zugeben schwer ist ist klar, aber dieses Forum macht es an anderen Stellen (z.B. HDR und andere) positiv vor wie man voneinander lernen kann und wie wertvoll Expertenrat in diesem Zusammenhang ist!
    Diesen Geist wünsche ich mir von allen die in diesem Forum teilnehmen, denn wo sonst bekommt man in unserem Hobby zu so exzellente Informationen ? und wo gibt es so viele helfende Köpfe und Hände ?


    In diesem Sinne mache bitte so weiter wie bisher, vielleicht überliest Du in Zukunft auch die nicht so ernst gemeinten Beiträge und antwortest denen die wirklich seriös dazulernen wollen.
    73, eric1

    Einmal editiert, zuletzt von eric1 ()

  • Wir sind jetzt an einem Punkt angelangt, an dem sich jeder aufmerksame und unvoreingenommene Leser ein gutes Bild davon machen kann, wie das hier abläuft: Dafür, daß ich zusammen mit Uli, DF4KV, versuche, ein von Tom, DC7GB, bestrittenes physikalisches Faktum zu erläutern, werden wir von Ingo, DK3RED, "schon fast als Verbrecher" diffamiert. Im gleichen Beitrag schreibt er übrigens:


    Zitat

    Original von DK3RED
    Und daher haben diejenigen, die mehr Wissen zu einem bestimmten Thema besitzen, die moralische Pflicht, es den anderen nahezubringen, ohne irgendwelche Sachen zu verdrehen oder gar falsch darzustellen.


    Genau, Ingo, so ist das - und genau deshalb tun wir das !


    Und irgendwann erscheint der Hausherr Peter, DL2FI, und verkündet mir:


    Zitat

    Original von DL2FI
    ... du hast dich genug geoutet, diesen Beitrag darfst du als gelbe Karte ansehen. Ich bitte dich mit diesen Sprüchen aufzuhören oder dieses Forum zu verlassen ehe ich von meinem Hausrecht gebrauch mache und dich auf die Sperrliste zu setzen. Gegen deine Beiträge habe ich nichts. Dass du aber die letzten Beiträge mit Beleidigungen und Anmache gewürzt hast will und kann ich als Betreiber dieses Forums nicht hinnehmen.


    Ist das nicht sonderbar ? Ohne auch nur mit einem einzigen Wort auf die kolossale Diffamierung von Ingo einzugehen, werden mir von Peter Beleidigungen in die Schuhe geschoben. Zugegeben, wenn nötig und für die Wahrheit kämpfe ich gerne mit harten Bandagen. Ich bin aber sicher, daß mir niemand auch nur eine einzige wirklich harte Beleidigung in irgendeinem meiner Beiträge, sei es in der "alten" Liste noch in diesem Forum, noch irgendwo anders nachweisen kann - Wenn ich Beiträge anderer kritisch und teils auch mit harten Worten und mit Metaphern bewertet habe, so ist das immer mit sachlicher Begründung geschehen ! Jeder kann also selbst beurteilen, wer sich hier nun wirklich "geoutet" hat ...


    Ich will jetzt doch noch ein letztes mal auf den Wellenwiderstand zurück kommen, speziell für diejenigen, die keinen relevanten Praxisbezug und keinen Grund für diese Diskussion erkennen können:


    Der Wellenwiderstand Zo einer Leitung ist ein absorptiver Wirkwiderstand. Absorptiv heißt, daß er die Leitung als Absorber von Energie beschreibt, wobei eine verlustfreie Leitung diese Energie nur zwischenspeichert, um sie irgendwann an einen Verbraucher abzugeben. Zo unterscheidet sich also von einem Widerstand wie er in unserer Bastelkiste liegt, denn dieser setzt elektrische Energie in Wärme um und daher nennen wir ihn dissipativ.


    Die Leitungstheorie und damit der Wellenwiderstand Zo einer Leitung gelten sowohl für DC (Gleichstrom bzw. Gleichspannung) als auch für AC (Wechselstrom bzw. Wechselspannung), und wir können verdammt froh sein, daß das so ist. Ein Beispiel: Auch die zweiadrige Leitung von unserem DC-Netzgerät, nennen wir es "Quelle", zum Sender ist eine Übertragungsleitung für Energie. Wenn wir die Quelle einschalten "sieht" sie zunächst keinen Verbraucher, sondern nur die Übertragungsleitung. Würde die Leitung zu diesem Zeitpunkt der Quelle keinen Wirkwiderstand in Form ihres endlichen Wellenwiderstandes Zo präsentieren, könnte gar kein Strom fließen und damit ließe sich kein einziges Energiequant der Quelle entlocken.


    So aber präsentiert sie der Quelle Zo und es läuft gleichsam eine Bugwelle aus Strom und Spannung über die Leitung zum Verbaucher, wobei ihr Verhältnis dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht mit Zo=U/I. Paßt dort angekommen der Wirkwiderstand des Verbrauchers RL nicht zum Wellenwiderstand Zo, wird ein Teil der Energie reflektiert und fließt zurück Richtung Quelle. Da mit der Reflexion ein Vorzeichenwechsel von Strom oder Spannung einher geht (je nachdem ob RL>Zo oder RL<Zo), verändert sich mit der zurücklaufenden Welle durch Überlagerung mit der vorlaufenden Welle die Impedaz Z=U/I auf der Leitung. Sobald die Reflexion die Quelle erreicht, präsentiert die Leitung dem Generator mit Z=U/I=RL nicht mehr Zo, sondern den Wirkwiderstand des Verbrauchers, als wäre er unmittelbar an der Quelle angeschlossn, und die Quelle reguliert ihre abgegebene Leistung genau auf das Maß, das der Verbraucher aufnehmen kann. Die Leitung ist dann eingeschwungen und das System stabil (dieser einfache Einschwingvorgang gilt nur, wenn der Innenwiderstand des Generators Ri an Zo angepaßt ist, also Ri=Zo, ansonsten verläuft er asymptotisch).


    Der Wellenwiderstand Zo fungiert also quasi als initialer "Köder", um überhaupt erst Energie aus der Quelle zu locken. Und die Bezeichnung "Wellenwiderstand" ist insofern irreführend, als Zo eben nicht nur für periodische wellenförmige Signale, sondern für jegliche Signale gilt (insofern ist "surge impedance" der weitaus bessere Begriff, aber schwierig ins Deutsche zu übersetzen - ultimativ ideal wäre aber "surge resistance"). Wenn der Wellenwiderstand kein Wirkwiderstand wäre, könnten wir uns also nicht nur ein neues Hobby suchen - es ließe sich generell keine elektrische Energie aus einer Quelle zu einem Verbraucher transportieren, weder bei DC noch bei AC - wenn das mal kein Praxisbezug ist !


    Und wer sich nun noch immer an den sehr kurzen Zeitspannen stört, während derer bei Reflexionsbehafteten Leitungen ihr Zo direkt meßbar ist (nämlich nur genau so lange, bis die Reflexion die Quelle erreicht - und das gilt für AC genauso wie für DC !), dem präsentiere ich eine weitere anerkannte Definition und daraus resultierende alternative Meßmethode:


    Definition: Der Wellenwiderstand ist der Widerstand, der am Ausgang einer homogenen Übertragungsleitung beliebiger Länge die Leitung als unendlich lang erscheinen läßt.


    Meßmethode: Eine unendlich lange Übetragungsleitung, von der wir Zo zunächst nicht kennen, ist dadurch charakterisisert, daß an ihrem Eingang keine Reflexionen vorhanden sind. Wir nehmen also ein Stück Übetragungsleitung und speisen es über einen Richtkoppler aus einem HF-Generator. Über den Ausgang der Leitung legen wir einen variablen Widerstand aus der Bastelkiste und stellen diesen genau so ein, daß am Eingang keine Reflexionen mehr auftreten. Dann klemmen wir diesen Widerstand von der Leitung ab und messen in aller Ruhe mit dem Ohmmeter seinen Wert. Genau das ist der Wellenwiderstand Zo der Leitung.


    Und weshalb sind wir beim Thema Wellenwiderstand gelandet ? Weil Tom, DC7GB, steif und fest behautet, die Raumkapazität und Totkapazität aus dem Artikel von Landstorfer / Meinke seien als "bloße Modellvorstellung" unreal, genau so unreal wie der Wellenwiderstand einer Übertragungsleitung. Diese Interpretation ist selbstverständlich falsch, beide Kapzitäten sind zwar nicht im Speisepunkt der Antenne durch schaltungstechnische Maßnahmen getrennt voneinander beeinflußbar, aber sie sind auf der Antenne geometrisch lokalisierbar und genau dort durch konstruktive Maßnahmen getrennt voneinander beeinflußbar. Genau das haben Landstorfer / Meinke durch die Einbettung kurzer Strahler in ein Dielektrikum getan und in ihrem Artikel beschrieben, wovon sich jeder durch Nachlesen selbst überzeugen kann !


    73
    Karl, DJ5IL

  • Ich hatte heute Nacht einen Traum, den ich Euch nicht vorenthalten möchte.
    "Träume sind Off Topic" höre ich jetzt die einen rufen, "Schlafwandler, Traumtänzer" die anderen.
    Ja, ja, Ihr habt ja recht, aber lasst mich erst mal zu Ende erzählen.
    Also ich träumte davon, mit einem Messgerät zu hantieren, einem handelsüblichen Ohmmeter mit eingebauter Batterie und Zeigerskale. Etwas ungewöhnlich war das Zubehör, es gehörten nämlich vier Messleitungspaare unterschiedlicher Länge dazu.
    Keine von den Messleitungen war an das Messgerät angeschlossen. Außerdem war da noch ein Voltmeter.
    Die ersten Messleitungen waren mit "M" gekennzeichnet und hatten eine Länge von 3 m.
    Mit dem Voltmeter versuchte ich, am entfernten Ende der Leitungen eine Spannung zu messen, da war aber keine. Nicht verwunderlich, dachte ich im Traum, beide Enden hängen ja auch in der Luft. Dann habe ich die Leitungen ins Messgerät eingestöpselt und und wieder die Spannung am freien Ende gemessen. Jetzt konnte ich eine Spannung in Höhe der Batteriespannung messen.
    Ich war erstaunt, woher kam diese Spannung. Na klar, vom Messgerät waren Ladungsträger in Richtung freies Leitungsende in Bewegung gesetzt worden. Es ist also ein Strom geflossen, aber nur solange, bis die Ladungsträger das freie Leitungsende erreicht haben. Jetzt sah ich auch eine Zeitangabe auf dem Bezeichnungsschild der Messleitung "M": 10 ns stand da. Also floss in die Leitungen für 10 ns ein Strom, viel zu kurz, um an dem trägen Zeigerinstrument etwas zu sehen.
    Num nahm ich das nächste Messleitungspaar. Es war mit "L" gekennzeichnet und hatte schon erhebliche Überlänge. Laut Angabe war es 300 000 km lang.
    Nach Einstecken in das Messgerät konnte ich deutlich einen Zeigerausschlag sehen, der aber nach 1 s wieder verschwand. Diese Zeit deckte sich auch mit der Angabe auf dem Bezeichnungsschild.
    Als nächstes kamen die Messleitungen mit der Bezeichnung "XL" an die Reihe. Nach Anschluss ans Messgerät gab es einen stabilen Zeigerausschlag für 10 s. Daraus schloss ich, dass diese Leitungen 3 000 000 km lang waren.
    Dann nahm ich das Leitungspaar "XXL", das laut Angabe unendlich lang war.
    Nach Einstöpseln ergab sich ein stabiler Zeigerausschlag, der sich mit dem der Leitung "XL" deckte. Dieser blieb solange bestehen, solange die Leitung am Messgerät angeschlossen war. Ich grübelte im Traum darüber nach, welcher Widerstand es wohl seine könnte, der den Stromfluss und damit den Zeigerausschlag bestimmte.
    Dann bin ich aber aufgewacht und war wieder in der Realität. Tja, dachte ich, im Traum hantiert man mit Leichtigkeit mit Dingen, die es garnicht gibt.
    So, jetzt habe ich Euch aber lange genug mit meinem Traum behelligt. Nichts für ungut und noch einen schönen Tag.

    72/73 Reinhard

  • Hallo,


    auch ich lese schon einige Zeit mit und habe als seit 1963 praktizierendender HF-Techniker den einen oder anderen a-ha-Effekt gehabt. Nachdem ich mich gefreut habe, dass ich keinen NWT mehr brauche, weil das Ohmmeter(wenn das der Herr Ohm wüsste) nun auch das Universal-HF-Messgerät ist, musste ich wenig später erkennen, das es wohl doch so einfach mit der HF ist.


    Um den Streit zu schlichten, nehmt doch als Wellenleiter einen Hohlleiter, da könnt Ihr an jeder Stelle den gleichen Widerstand messen, nämlich 0 Ohm und das unabhängig von Länge und Frequenz. Vielleicht fragt Ihr mal Herrn Edison, ob er inzwischen begriffen hat, warum man kein Transatlantikkabel mit Gleichstrom tasten kann. Ich hoffe, hier kann noch jemand Spaß verstehen.


    73 de Gerd DM2CDB

    Einmal editiert, zuletzt von DM2CDB ()

  • Liebe OM's,


    es ist schon schade, dass sich an solchen Angelegenheiten derartige Flamewars entzünden können. Schade um die vergeudete Zeit. Tatsächlich möchte ich mich aber ausdrücklich bei Tom, DC7GB bedanken, der sich so große Mühe gemacht hat, die nicht ganz einfachen Tatsachen der Wellentheorie halbwegs verdaulich darzustellen.


    Lieber Karl, abseits von den hier tobenden gegenseitigen Vorwürfen, hätte ich gerne folgendes erklärt.
    Bekanntermaßen (zumindest unterstelle ich mal, dass wir hier übereinstimmen) ist der Wellenwiderstand einer Leitung konstant. Das ist auch klar, weil er durch die Geometrie der Leitung (Kapazitäts- und Induktivitätsbelag) bestimmt wird. Also ist nach wie vor Zo = sqrt (L'/C'). Lass uns jetzt mal annehmen, dass die Leitungstheorie samt der Maxwellschen Gleichungen richtig ist.

    Hier nun die Frage:
    Wie soll es jetzt bitte möglich sein, dass sich die Impedanz der Leitung, die von Dir mit Zo=U/I dargestellt wurde, ändert? Es ändert sich WEDER die Kapazität NOCH die Induktivität, wenn man eine Quelle anschließt.


    Sicher gibt es einen Ausgleichsvorgang bei Anschließen der Gleichspannungsquelle. Aber der Stromfluss hat nichts damit zu tun, dass der Wellenwiderstand der Quelle einen Ladungsträger (oder meinetwegen einen Energiequant) "entlockt". Tatsächlich würde der Strom auch in einen Kurzschluss fließen. Er fließt aber auch, wenn ich einen Isolator (z.B. einen idealen Kondensator) an die Quelle anschließe. Dann wäre es der Verschiebungsstrom, der gebraucht wird, damit die Ladungsträger getrennt werden können.


    Betrachtet man sich das Ersatzschaltbild der Leitung ist auch klar, weshalb man mit einem Ohmmeter (das gewöhnliche eines Vielfachmessers, lassen wir mal mit AC gespeiste Messbrücken außen vor) den Wellenwiderstand der Leitung nicht messen kann. Der Impuls beim Zuschalten ist ja KEIN DC (sondern eine Sprungfunktion, die sich mathematisch in ein Gemisch vieler TeilSCHWINGUNGEN zerlegen läßt. Liegt erstmal Gleichspannung an, misst man nichts mehr mit dem Ohmmeter (und das wird sich auch nicht ändern, wenn man es immer wieder behauptet).


    Noch kurz zu dem Traum von DK1IO: Stimmt genau. Das Problem ist, dass die Leitung unendlich lang sein müsste, damit der Ausgleichsvorgang nicht endet. Aber das kann man leicht simulieren: Eine Leitung, die mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen wird, verhält sich exakt so, wie eine unendliche Leitung. Also: Träum nochmal, häng den passenden Widerstand an die Leitung M und schwupp, schon fließt der Strom. Jedenfalls bis die Batterie leer ist ;)


    Also liebe OM's. Können wir uns bitte einigen, dass man mit DC-Ohmmetern keinen Wellenwiderstand vernünftig langer Leitungen messen kann und ansonsten wieder zum Tagesgeschäft zurückkehren?


    73 de Heiko, DL2VER

  • Hallo Heiko,


    Zitat

    Bekanntermaßen (zumindest unterstelle ich mal, dass wir hier übereinstimmen) ist der Wellenwiderstand einer Leitung konstant. Das ist auch klar, weil er durch die Geometrie der Leitung (Kapazitäts- und Induktivitätsbelag) bestimmt wird. Also ist nach wie vor Zo = sqrt (L'/C'). Lass uns jetzt mal annehmen, dass die Leitungstheorie samt der Maxwellschen Gleichungen richtig ist.


    Bei niedrigen Frequenzen wird der Wellenwiderstand dispersiv,d.h. Z° ändert sich mit der Freqenz.
    Das effektive Z° steigt mit sinkender Frequenz an.
    Daher haben Telefonzweidrahtleitungen etwa 600 Ohm für Audiofrequenzen.
    Man nennt das die RC Region.
    Falls gewünscht,reiche ich die Formeln nach.
    Bei sehr tiefen Frequenzen,unter etwa 200-300kHz wird die Leitung,auch Koaxkabel,zum RC-Glied,da XL nicht mehr zum Tragen kommt(wird vom größer werdenden XC überdeckt).
    Aus diesem Grund wurden früher in die Telefonleitungen große
    Induktivitäten,die sog. Pupinspulen alle paar km eingefügt.


    Im Gigahertzbereich gibt es auch Wellenwiderstandsänderungen,z.B. existiert
    eine Frequenz,bei der Z° rein reell wird.


    73
    Clemens

  • Hallo Tom,


    Zitat

    Original von DC7GB


    Nur um die Nichtrealität (den Modellcharakter) von der Totkapazität C1 und der Raumkapazität C2 klar zu stellen, sprach ich beim offenbar strittigen Ausgangspunkt davon, dass der Wellenwiderstand "diskret gar nicht existiert, sondern eine (gut funktionierende) elektrotechnische Modellvorstellung" ist. Diskret heißt, genauso wie bei C1 und C2, dass du sie als Bauteile nicht "in die Hand" nehmen kannst, weil sie eben eine Modellvorstellung sind, die aber auch und nicht etwa exklusiv richtig ist.


    dieser Punkt scheint mir wirklich der Kernpunkt der ganzen Kontroverse zu sein:
    wie kommst Du darauf, daß der Wellenwiderstand eine "Modellvorstellung" sein soll?
    "Widerstand" ist ganz allgemein als Quotient aus Spannung U und Stromstärke I definiert, und beide Größen kann man ganz einfach messen. Wenn man Messungen an Leitungen macht, stellt man die Besonderheit fest, daß es für jede Leitung einen ganz charakteristischen U/I-Wert gibt, der sich z. B. aus den von Dir hier gezeigten Ozillogrammen ablesen läßt, und diesen Wert definiert man als Wellenwiderstand. Der Wellenwiderstand ist also eine Größe, die man ganz einfach messen kann, und hinterher kann es dann zweckmäßig sein, sich eine Modellvorstellung zu bauen, mit der man dieses charakteristische Leitungsphänomen theoretisch erklären kann, beispielsweise das bekannte Modell mit den LCR-Belägen. Der Wellenwiderstand stellt genausowenig eine Modellvorstellung dar wie z. B. die Durchschlagspannung eines Kondensators. Nicht exklusiv richtig am Wellenwiderstand ist höchstens die Benennung: Auch jemand, der gar keine Vorstellung von Kapazitäts- und Induktivitätsbelägen hätte, könnte durch geeignete Spannungs- und Strommessungen diese charakteristische Größe bestimmen, die er dann vielleicht ganz anders nennen würde.. Bei dem Begriff "Widerstand" sollte man also nicht automatisch ein Bauteil im Kopf haben, und dann sofort "aha, Modellvorstellung" folgern, wenn dieses Bauteil nicht zu finden ist. Beim "Innenwiderstand" eines Generators handelt es sich dagegen tatsächlich um eine Modellvorstellung, und man sollte sich auch einmal selbst klarmachen, worin der Unterschied zum Leitungs-Z0 liegt.


    Zitat

    Da das nicht verstanden wurde, erweiterte ich das Beispiel noch auf weitere reelle Widerstände, die euch merkwürdigerweise nicht interessieren. Ich wurde noch präziser und erklärte mehrfach, dass es einen feinen Unterschied zwischen reellen und ohmschen Widerständen gibt. Das hat bei euch offenbar "ein Gewölbe" einstürzen lassen.


    Nein. Ich habe mich schon die ganze Zeit gefragt, ob Du einmal ernsthaft Deine oft wiederholte Aussage "Ohmmeter messen ohmsche Widerstände, wie schon der Name sagt" hinterfragt hast. Auf den ersten Blick klingt das logisch, aber stimmt das auch?
    Ein Ohmmeter mißt Ströme oder Spannungen, je nach Konstruktionsprinzip. Ob in dem Meßobjekt-Kasten mit den zwei Klemmen dann wirklich ein ohmscher Widerstand sitzt, kann es aber nicht "wissen". Gut, Du hast die Voraussetzung gemacht, daß die Anzeige stabil bleiben soll, aber auch da ist nicht gesagt, daß der angezeigte Wert zu einem ohmschen Widerstand gehört. Beispiel: im Kasten sitzt ein Mikromotor, für den die vom Ohmmeter gelieferte Energie zum Anlaufen ausreicht. Hier mißt man dann keineswegs den ohmschen Widerstand der Ankerspule, obwohl das Meßgerät einen stationären Widerstandswert anzeigt.


    73
    Ulrich, DF4KV

    Einmal editiert, zuletzt von df4kv ()

  • Hallo Clemes,


    danke für den Hinweis.
    Allerdings bestätigt er eins: Wenn wir DC (f = 0 Hz) haben und den ohmschen Widerstand des Drahtes vernachlässigen, werde ich mit dem DC-Ohmmeter nichts mehr messen, weil Xc unendlich groß ist.


    73 de Heiko, DL2VER

  • Hallo Ulrich.


    ich beteilige mich erst wieder am "Erbsen zählen", wenn du mir diese schon mehrfach, auch von anderer Seite gestellte, Frage:


    Zitat

    Original von DC7GB
    Aber ist das eine sinnvolle Messung (die Frage habt ihr auch nirgendwo beantwortet), die den OM in seiner Praxis etwas bringt? Ist das nicht reichlich sinnlos sich endlos über Dinge zu streiten, die unstrittig sind? Wie lange wollen wir so noch weiter machen? Ich weiss wirklich nicht mehr, was ihr noch von mir wollt!


    beantwortet hast.


    Ich weiß allerdings schon jetzt, dass dir meine Antwort auch dann nicht zusagen wird. Es geht hier um so etwas wie "Weltanschauung" (ein schöner deutscher Begriff) und daher wird die Diskussion nie ein Ende haben.

    73 de Tom - DC7GB

  • Hallo QRP-Freunde,


    nun kann ich es doch nicht lassen, einen Beitrag hier zu hinterlassen. Im Anhang befinden sich 3 Seiten Kopien aus einem der Standardwerke zur Theoretischen Elektrotechnik von K. Simoniy. Ich habe hier die 2. Auflage vorliegen, erschienen 1966 im VEB Verlag der Wissenschaften Berlin.


    Kapitel 33. Die Einschaltvorgänge bei verlustlosen Fernleitungen.


    Betrachtet wird das Verhalten beim Anlegen eines Einheitsspannungsprungs. Das Anlegen eines herkömmlichen Ohmmeters ist damit durchaus vergleichbar. Zusammengefasst ergibt sich, dass solange die reflektierte Spannungswelle nicht wieder an den Eingangsklemmen der Leitung erscheint, Z0 als U0 / I0 gemessen werden kann. Wenn die Leitung genügend lang (-> unendlich) ist, klappt es also mit dem Ohmmeter. Inwieweit dies für die Praxis relevant ist, ist eine ganz andere Frage.


    Dies als sachlicher Beitrag.


    73 de Bodo, DJ9CS

  • Danke Bodo,


    aber das man den Wellenwiderstand bei einer genügend langen Leitung (wir sprachen ja schon von 300000km Länge) mit dem Ohmmeter (man hat dann 2s Zeit) messen kann war gar nicht strittig.


    Es geht hier um ganz defizile DInge, wie z.B. ob man das in der Praxis für den OM auch nutzen kann (bisher keine Antwort), ob der Wellenwiderstand auch bei DC definiert ist, ob er "nur" eine (elektrotechnisch sehr gut funktionierende) Modellvorstellung ist, was eine Modellvorstellung überhaupt ist, ob die Raumkapazität C2 ein realer Kondensator ist, ob der Wellenwiderstand auch ein realer (nicht zu verwechseln mit reell!) Widerstand ist usw.


    Alles "ganz schwierige Fragen", die für den Theoretiker sicher interessant sind.

    73 de Tom - DC7GB

  • Hallo Tom + Mitleser,


    dann muß ich es anders versuchen:
    hier im Thread haben ja sehr viele Leute bekundet, daß sie jetzt sehr viel aus Deinen Einschrieben gelernt haben. Also sollte es wenigstens Einen geben, der die oben angesprochene Kontroverse auflösen und begründen kann:
    [list=a][*]Der Wellenwiderstand einer Leitung ist eine reine Modellvorstellung, so wie man sich beispielsweise den Ausgangswiderstand eines Verstärkers in einem einfachen Modell vorstellt. Der genaue Wert läßt sich nur auf rechnerischem Wege, nicht aber als Ergebnis einer Messung bestimmen.


    [*]Der Wellenwiderstand ist eine charakteristische Eigenschaft einer Leitung, und er kann beispielsweise durch Spannungsmessungen mit einem Oszilloskop ermittelt werden.


    [*]Beide Aussagen bedeuten im Grunde dasselbe. Es ist allein eine Frage der "Weltanschauung", ob man (a) oder (b) bevorzugt. Darüber zu streiten, läuft auf nutzlose "Erbsenzählerei" hinaus.
    [/list=a]


    73
    Ulrich, DF4KV

  • Zitat

    Original von DC7GB
    Danke Bodo,


    aber das man den Wellenwiderstand bei einer genügend langen Leitung (wir sprachen ja schon von 300000km Länge) mit dem Ohmmeter (man hat dann 2s Zeit) messen kann war gar nicht strittig.


    Das ist nun aber wirklich interessant!


    Hätte nicht in Prima QRP-Antenne


    schwarz auf weiß gestanden:


    Zitat von DC7GB

    Selbst an einer unendlich langen, verlustlosen Leitung wirst du den Wellenwiderstand Z nicht mit einem Ohmmeter messen können, denn das Ohmmeter misst i.d.R. den stationären Zustand über das Anlegen einer während des Messvorgangs unveränderlichen Gleichspannung.


    und kurz darauf:

    Zitat von DC7GB

    Dein nun folgendes Beispiel (300000km lange Leitung) widerspricht daher auch nicht meiner Aussage, denn du betrachtet dynamische Vorgänge, bei denen sich Felder im Kabel ändern. Dabei fliesst ein sich ständig ändernder Strom und kein Gleichstrom. Das ist dann aber eine Wechselstrommessung. Ein klassisches Ohmmeter, von dem ich in meinem Beispiel ausging, misst aber bei Gleichstrom.

    ,


    dann hätte ich gar keine Veranlassung gehabt, mich an dieser nervigen Diskussion, bei der mich ein Zeitgenosse gar in die Nähe von Verbrechern rücken wollte, zu beteiligen! Jetzt auf einmal ist das also unstrittig!


    Ich kann mich nur erneut wundern und empfehle auch den bisher so wohlwollend-gläubig folgenden Lesern, sich über DC7GBs "Diskussionskultur" nunmehr eine eigene Meinung zu bilden!


    73
    Ulrich, DF4KV

    Einmal editiert, zuletzt von df4kv ()