Stichleitung

Offene Stichleitung (Stub)

Als Stichleitung wird in Hochfrequenz-Systemen eine elektrische Leitung zur Impedanzanpassung bezeichnet, also zur Verbesserung der Einfügedämpfung oder zur Reduzierung der reflektierten Welle. Die Stichleitung kann sein:

  • am Ende offen (open circuit)
  • kurzgeschlossen (short circuit), dann bildet sich auf der Stichleitung eine stehende Welle.

Eine Stichleitung bewirkt im Smith-Diagramm eine Drehung des Impedanz- bzw. Admittanzpunktes:

  • offenes Leitungsende nach rechts
  • kurzgeschlossenes nach links.

Die Länge der Stichleitung im Verhältnis zur im Medium spezifischen Wellenlänge λ {\displaystyle \lambda } bestimmt, „wie weit“ diese Drehung erfolgt.

Am Ende offene Stichleitung

Die Eingangsimpedanz Z O {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }} einer näherungsweise verlustlosen und am Ende offene Stichleitung ist gegeben als

Z O = j Z L cot ( β l ) {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }=\mathrm {-j} Z_{L}\cot(\beta l)}

mit

  • der imaginären Einheit j {\displaystyle \mathrm {j} }
  • dem Leitungswellenwiderstand Z L {\displaystyle Z_{L}} der Stichleitung
  • der Cotangens-Funktion cot {\displaystyle \cot }
  • der Phasenkonstante β {\displaystyle \beta }
  • der Länge l {\displaystyle l} der Stichleitung.

Je nachdem, ob der Ausdruck cot ( β l ) {\displaystyle \cot(\beta l)} positiv oder negativ ist, verhält sich die Stichleitung bei gegebenen Frequenzen und gegebener Leitungslänge entweder induktiv oder kapazitiv:

β l {\displaystyle \beta l} cot ( β l ) {\displaystyle \cot(\beta l)} Z O {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }} die Stichleitung …
β l < π / 2 {\displaystyle \beta l<\pi /2} cot ( β l ) > 0 {\displaystyle \cot(\beta l)>0} Z O < 0 {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }<0} verhält sich kapazitiv
β l = π / 2 {\displaystyle \beta l=\pi /2} cot ( β l ) = 0 {\displaystyle \cot(\beta l)=0} Z O = 0 {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }=0} stellt einen Kurzschluss dar
π / 2 < β l < π {\displaystyle \pi /2<\beta l<\pi } cot ( β l ) < 0 {\displaystyle \cot(\beta l)<0} Z O > 0 {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }>0} verhält sich induktiv
β l = π {\displaystyle \beta l=\pi } cot ( β l ) {\displaystyle \cot(\beta l)\rightarrow -\infty } Z O + {\displaystyle Z_{\mathrm {O} }\rightarrow +\infty } weist einen unendlich hohen Widerstand auf

Am Ende kurzgeschlossene Stichleitung

Die Eingangsimpedanz Z S {\displaystyle Z_{\mathrm {S} }} einer näherungsweise verlustlosen und am Ende kurzgeschlossenen Stichleitung ist gegeben als

Z S = j Z 0 tan ( β l ) {\displaystyle Z_{\mathrm {S} }=\mathrm {j} Z_{0}\tan(\beta l)}

mit der Tangens-Funktion tan {\displaystyle \tan }

Je nachdem, ob der Ausdruck tan ( β l ) {\displaystyle \tan(\beta l)} positiv oder negativ ist, verhält sich die Stichleitung induktiv oder kapazitiv.

Literatur

  • Heinrich-Karl Podszeck: Trägerfrequenz-Nachrichtenübertragung über Hochspannungsleitungen. Dritte völlig neu bearbeitete Auflage, Springer Verlag Berlin, Berlin 1962.
  • Otto Zinke, Heinrich Brunswig: Lehrbuch der Hochfrequenztechnik. Erster Band, vierte, neubearbeitete und erweiterte Auflage, Springer Verlag Berlin – Heidelberg GmbH, Berlin 1990, ISBN 978-3-540-51421-3.
  • Anpassung (abgerufen am 12. Oktober 2015)
  • Einführung in die Hochfrequenztechnik (abgerufen am 12. Oktober 2015)