Stehwellenverhältnis

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Das Stehwellenverhältnis (englisch standing wave ratio, SWR) auf einem elektrischen Leiter ist das Verhältnis des Betrags der Maximalspannung zu Minimalspannung. Es definiert den Reflexionsgrad von elektrischen Wellen. Im Idealfall, wenn keine Reflexion auftritt, ist es 1. Bei vollständiger Reflexion ist es unendlich.

Stehwellen entstehen durch eine Fehlanpassung einer Wellenleitung.

[Bearbeiten] Problemstellung

Eine Welle, die von einem Medium in ein zweites Medium übergeht, zeigt folgende physikalische Phänomene: Transmission, Reflexion, Absorption und Dissipation.

Kurz zusammengefasst: Ein Teil der Wellenenergie tritt in das zweite Medium über, ein Teil wird an der Grenzfläche zwischen den Medien reflektiert und ein weiterer Teil der Energie in den Medien dissipiert das heißt in Wärme umgesetzt. Nach dem Energieerhaltungssatz muss die Summe der Energien der drei Teilkomponenten gleich der Energie der einfallenden Welle sein.

• Am Beispiel des sichtbaren Lichtes und einer Glasscheibe:

Ein Teil des einfallenden Lichtes geht durch die Glasscheibe hindurch (Transmission), ein Teil wird reflektiert (die Glasscheibe wirkt zu einem gewissen Grad auch wie ein Spiegel) und ein Teil der Lichtenergie wird im Glas in Wärme umgesetzt (absorbiert, dissipiert).

Soll etwa möglichst viel Licht in einen Raum fallen, ist die Wahl einer Glasscheibe mit guten Transmissionseigenschaften (Fensterglas) günstig. Soll es jedoch möglichst dunkel hinter dem Glas sein, wie bei einer Sonnenbrille etwa, käme sowohl verspiegeltes Glas mit hoher Reflexion wie auch dunkles bzw. getöntes Glas in Frage. Im Unterschied zum verspiegeltem Glas, das kühl bleibt da die Lichtenergie wieder in den Raum zurückreflektiert wird, würde sich ein getöntes Glas jedoch erhitzen.

Dieser Zusammenhang zwischen Transmission, Reflexion und Dissipation gilt allgemein für alle physikalischen Wellen im Übergang zwischen zwei Medien.

[Bearbeiten] Funktechnische Sendeanlage

Der Betreiber einer funktechnischen Sendeanlage möchte zur Erzielung maximaler Reichweite möglichst viel elektrische Energie der Sendeendstufe über die Antenne in den Raum abstrahlen, das heißt, die Transmission zwischen Sendeendstufe und Antenne sollte maximal, die Reflexion und die Absorption jedoch minimal sein.

Im Fall unerwünschter Absorption der Sendeenergie zwischen Sendeendstufe und Antenne lässt sich ein Fehler in der Regel leicht erkennen (irgendwas wird heiß). Doch wenn zu viel Sendeenergie von der Antenne wieder zur Endstufe reflektiert wird, liegen die Verhältnisse komplizierter.

Um die Reflexion zwischen Senderendstufe und Antenne messen und minimieren zu können, verwendet man, da sich der eigentlich interessierende Reflexionskoeffizient nicht direkt messen lässt, ein SWR-Messgerät, welches das Stehwellenverhältnis zwischen hinlaufender und rücklaufender Welle anzeigt.

Das Stehwellenverhältnis gibt das Verhältnis zwischen Maximal- und Minimalwert einer stehenden Welle an einem Übergang zwischen zwei verschiedenen Medien an. An einer Sendeanlage besteht dieser Übergang im Speisekabel zwischen Sendeendstufe und Antenne, in die das SWR-Messgerät eingeschleift wird.

wobei Γ der Reflexionskoeffizient ist.

Ein schlechtes Stehwellenverhältnis resultiert in der Regel daraus, dass Endstufe, Kabel und Antenne einer Sendeanlage nicht optimal aufeinander abgestimmt sind: die Impedanzen der Komponenten sind nicht gleich, dadurch entstehen Reflexionen, ein Teil der Leistung läuft zurück.