E10 Übertragungsleitungen und Hochfrequenz-EM

Thema

Wenn die Frequenz eines Signals ausreichend hoch ist oder das Kabel bzw. die Schiene, die es führt, im Verhältnis zur Wellenlänge des Signals lang genug ist, verhält sich der Leiter nicht mehr wie ein einfacher Draht, sondern wie eine Übertragungsleitung, die Wellen physikalisch entlang ihrer Leitung leitet. Jede Übertragungsleitung hat ihre charakteristische Impedanz, die von ihrer Geometrie und dem umgebenden Isoliermaterial abhängt.

Wenn die Impedanz des angeschlossenen Geräts am Leitungsende nicht mit dieser charakteristischen Impedanz übereinstimmt, wird ein Teil der Wellenenergie, die sich entlang der Leitung ausbreitet, zur Quelle zurückreflektiert, anstatt vollständig an den Verbraucher übertragen zu werden. Das Ausmaß dieser Reflexion wird durch einen Koeffizienten quantifiziert, der bei perfekter Anpassung null ist. Diese unerwünschten Reflexionen erzeugen stehende Wellen entlang der Leitung, die Verstärker beschädigen und die Qualität des übertragenen Signals erheblich beeinträchtigen können.

Dispersionsparameter sind die Standardmethode zur Charakterisierung des Verhaltens eines Hochfrequenzbauelements: Der eine Parameter quantifiziert, wie viel Signal am Eingang des Bauelements reflektiert wird, der andere, wie viel Signal zum Ausgang durchgelassen wird – dieselbe Reflexion und Transmission, die dieses Modell bereits für eine gesamte Leitung beschrieben hat, wird nun an einem einzelnen Bauteil gemessen. Die Untersuchung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) befasst sich damit, wie viel elektromagnetische Energie ein Stromkreis an seine Umgebung abgibt und wie unempfindlich er gegenüber der Energie ist, die er von anderen, nahegelegenen Stromkreisen empfängt.

Dieses Modul, das mit einem Leiter beginnt, der sich nicht mehr wie ein einfacher Draht verhält, schließt mit der praktischen Regel ab, die festlegt, wann die oben genannten Punkte anzuwenden sind: Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Länge einer Leiterbahn und der Wellenlänge des von ihr übertragenen Signals. Ab diesem Wert muss die Leiterbahn wie eine Übertragungsleitung und nicht mehr wie ein gewöhnlicher Leiter behandelt werden. Unterhalb dieses Wertes können alle im Modell beschriebenen Aspekte ohne praktische Konsequenzen vernachlässigt werden.

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