Diskussion:Anpassung (Elektrotechnik)

LeistungsAnpassung ---- reflexionsarme Anpassung

ähnlich wie auch eine StromAnpassung oder SpannungsAnpassung nie ideal ist und oft auch nur recht grob erfolgt, so kann auch eine LeistungsAnpassung (und reflexionsarme Anpassung) grob erfolgen.

In jedem Fall sollte beides deutlich unterschieden werden, es werden ZWEI Ziele verfolgt, die eher versehentlich zusammmenliegen.

Ein ideal richtiger Wert ist sehr hilfreich, kann aber möglicherweise in der Praxis nicht erreicht werden. Nicht immer kann die Quell- und/oder Senken-Impedanz beliebig gewählt werden, oft ist sie vorgegeben und bei weitem nicht ideal.

Bei einem elektroakustischen Gerät kann z.B. die abgegebene Leistung an eine grosse Gruppe von unterschiedlichen Verbrauchern näherungsweise in der Leistung angepasst werden, also LeistungsAnpassung. Bei einem Kopfhörerverstärker kann z.B. eine Ausgangsimpedanz von ca. 75...82 Ohm für eine Gruppe von Kopfhörern im Bereich 32 bis 150...250 Ohm recht sinnvoll sein.

Oft genug werden auch hochfrequente Signale mit Quellen von 50 Ohm und Senken von 75 Ohm gemischt (oder umgekehrt), dazwischen kann ein Kabel von 50 , 60 , 75 Ohm Impedanz verwendet werden. was nicht super schön ist, aber besser als 'nichts'.

--AK45500 (Diskussion) 16:06, 31. Mai 2022 (CEST)

Anpassung oder Maximierung

Im gesamten Artikel wird eher von einer Maximierung gesprochen als von einer Anpassung. Maximierung ist Ideal und kann selten erreicht werden und soll auch oft gar nicht erreicht werden. Oft ist die Impedanz einer Seite nur grob bekannt. Ein Gerät wird an die möglichen Impedanzen der Gegenseite angepasst.

Was soll bei der Anpassung weitgehend konstant bleiben ?!

Bei Strom- oder Spannungsanpassung habe ich in der Praxis oft nur Faktor 10x , es kann aber auch herunter zu 5x oder sogar 3x gehen. Bei Leistungsanpassung konstruiere ich den Ausgang so, dass ich für die möglichen Verbraucher sinnvolle bedingungen erreiche, ich passe an. Das kann dann 1/2 bis 2x oder auch durchaus 1/3 bis 3x im Verhältnis der Impedanzen bedeuten.

Ich halte es für falsch, so extrem in dem Artikel von einer idealen Anpassung auszugehen. Gerade bei der Leistungsanpassung kann die richtige Konstruktion mit ihrer 'Servo'-Wirkung (automatischer Anpassung) Komfort bedeuten.

Und wer als Gegengewicht Wirkungsgrad und Nutz-Leistungsverlust anführt, dem halte ich heutzutage die Nutzung eines virtuellen Quellwiderstandes (Gegenkopplung-Servo) entgegen.

--AK45500 (Diskussion) 16:34, 31. Mai 2022 (CEST)

DJ7BA (Diskussion) 17:27, 3. Jun. 2022 (CEST)

Fehlpassung

Die nicht (wie bei Wiki erforderlich, durch zuverlässige, nachprüfbare Quelle) belegte Ansicht:

"In der Hochfrequenztechnik und in der Nachrichtentechnik wird immer Reflexionsanpassung mit ${\displaystyle Z_{\text{i}}=Z_{\text{a}}}$ verwendet, wobei Blindanteile vermieden werden und sich damit gleichzeitig eine Leistungsanpassung ergibt. Jeder andere Fall gilt als Fehlanpassung, bei der die von der Last nicht aufgenommene Leistung zur Quelle reflektiert wird und dort Störungen verursacht."

ist unzutreffend.
Sie widerspricht schon der belegbaren [1], [2] Aussage auf der gleichen Seite: "Leistungsanpassung wird immer dann verwendet, wenn es beispielsweise bei Sensoren oder Antennen gilt, geringe Leistung vollständig auszunutzen."

Allenfalls stimmt darin die triviale Aussage: "Für den Sonderfall, dass ${\displaystyle Z_{\text{i}}=Z_{\text{a}}}$ beide real und identisch sind, ist Reflexionsanpassung gleich Leistungsanpassung". Nur ist der ideale Sonderfall und immer etwas anderes.

Verlustbehaftete Leitungen haben eine komplexe charakteristische Wellenimpedanz, die man zur Reflexionsanpassung berücksichtigen, näherungsweise vernachlässigen, aber nicht vermeiden kann.

Das Verbinden zweier identisch komplexer Impedanzen führt nicht zu maximaler Leistungsübertragung. Ein häufiger Fehler bei der Impedanzanpassung ist das Abschließen einer Quellimpedanz $Z_{S}=R+jX$ mit einer Last $Z_{L}=R+jX$. Dadurch "sieht" der Realteil der Quelle eine Gesamtlast von $R+j2X$ ... [3]

Vielmehr ist richtig:
Fehlanpassung bezeichnet in der Hochfrequenztechnik den Fall, dass die Innenimpedanz einer Signalquelle, die Wellenimpedanz des Kabels und die Abschlussimpedanz der Leitung (z. B. Empfängereingang, Antenne, Ersatzlast) nicht optimal zueinander passen.

Anpassung in der Hochfrequenztechnik bedeutet nach S. Roberts, der 1946 die Herleitung dazu veröffentlichte [4] :

1. Anpassung auf üblich bildlicher Basis (engl.: usual image basis): Anpassung einer komplexen Lastimpedanz an die komplexe Wellenimpedanz einer Speiseleitung. Hier wird identische Gleichheit beider Impedanzen angestrebt, um Reflexionsfreiheit auf der Leitung zu erreichen.

2. Anpassung auf konjugiert bildlicher Basis (engl.: conjugate-image basis): Anpassung einer komplexen Lastimpedanz an die komplexe Innenimpedanz eines Generators. Hier werden zueinander konjugiert komplexe Impedanzen angestrebt, also Gleichheit der Realteile, jedoch umgekehrtes Vorzeichen der dem Betrage nach gleichen Imaginärteile, um die von einer Quelle maximal abgebbare Wirkleistung an die Last zu übertragen.

Fehlanpassung lässt sich damit allgemein - auch bei von dem jeweiligen angestrebten Optimum abweichenden Verhältnissen - entsprechend angeben durch

1. den Reflexionsfaktor $\Gamma ={\frac {Z_{1}-Z_{0}}{Z_{1}+Z_{0}}}$, wobei $Z_{1}$ die Lastimpedanz und $Z_{0}$ die Wellenimpedanz der Speiseleitung ist.

2. durch den von Roberts so benannten "Reflexionsfaktor" (Anführungszeichen zur Hervorhebung, dass es sich um Analogie, aber nicht Gleichheit, zur Reflexion auf Speiseleitungen handelt) $\alpha _{10}={\frac {Z_{1}-{Z_{0}}^{*}}{Z_{1}+Z_{0}}}$, mit $Z_{1}$ Lastimpedanz und $Z_{0}$ Innenimpedanz der Quelle. Roberts betont ausdrücklich den Unterschied: "It differs from the corresponding reflection coefficient on the ordinary image basis" und "the numerator contains the complex conjugate of $Z_{0}$"

Der Begriff "Reflexionsfaktor" wurde später oft ohne Anführungszeichen und Analogie-Hinweis für beide Koeffizienten gebraucht. Beide wurden irrtümlich gleichgesetzt und falsch innerhalb weiterer Formeln mitverwendet. [5], [6], [7]. Entsprechend irreführende sogenannte "Definitionen" sind bis heute verbreitet.

[1] Warren L. Stutzman, Gary A. Thiele, Antenna Theory and Design, – 3rd ed. ISBN 978-0-470-57664-9 (hardback) Antennas (Electronics) I. Thiele, Gary A. ch. 4.2 Receiving Properties of Antennas,

p. 102, eq. (4.7) … (4.9) [1] ch. 4.4.4 Impedance Mismatch,

p. 112, eq. (4-39), (4-41), (4-42) [2] Voltage Reflection Coefficient $\Gamma ={\frac {Z_{L}-{Z_{A}}^{*}}{Z_{L}+Z_{A}}}$

[2] Sophocles J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas, ECE Department, Rutgers University. 2016, ch.16.4 “Antenna Equivalent Circuits”, https://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/ch16.pdf
p. 750, eq. (7.4.4), $\Gamma _{gen}={\frac {Z_{A}-{Z_{G}}^{*}}{Z_{A}+Z_{G}}}$
p. 751, eq. (7.4.7) $\Gamma _{load}={\frac {Z_{L}-{Z_{A}}^{*}}{Z_{L}+Z_{A}}}$

[3] Iulian Rosu, YO3DAC / VA3IUL, Impedance Matching https://www.qsl.net/va3iul/Impedance_Matching/Impedance_Matching.pdf, p. 5

[4] Shepard Roberts", Member I.R.E, Conjugate-image impedances, https://worldradiohistory.com/hd2/IDX-Site-Technical/Engineering-General/Archive-IRE-IDX/IDX/10s/IRE-1946-04-OCR-Page-0081.pdf
Proceedings of the I.R.E. and Waves and Electrons, volume 34, number 4, Section 1, April 1946 p.199 P, eq. (3a) “reflection coefficient” $\alpha _{10}={\frac {Z_{1}-{Z_{0}}^{*}}{Z_{1}+Z_{0}}}$, Fig. 1-Equivalent circuit of generator and load

[5] ATIS glossary on Reflection Coefficient, https://glossary.atis.org/glossary/reflection-coefficient-rc/?char=R&page_number=all&sort=ASC

[6] IEC definition of Return Loss, IEV ref 702-07-25 en, https://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=702-07-25

[7] Trevor S. Bird, "Definition and Misuse of Return Loss, IEEE Antennas & Propagation Magazine. Band 51, Nr. 2, S .166–167, April 2009, https://www.qsl.net/ve2pid/ReturnLossTrevor.pdf
p. 2: "(C) More broadly the return loss is a measure of the dissimilarity between two impedances" und Gleichung danach.