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Ausbildung, Technik

Warum eigentlich 50 Ohm?

In der Hochfrequenztechnik, und ganz besonders im Mikrowellenbereich, spielt die Impedanz 50 Ohm eine große Rolle. Streuparameter sind gemeinhin auf diese Impedanz normiert, das Smith Chart sowieso (wobei das in beiden Fällen nicht so sein muss …) und Messgeräte bieten 50 Ohm als Generator- bzw. Lastimpedanz an.

Das ist alles sehr praktisch, weil ja auch die Koaxialkabel gemeinhin einen Wellenwiderstand von 50 Ohm haben. Aber warum eigentlich?

Einer meiner Lieblings-Blogs, Microwaves101, gibt darauf eine sehr ausführliche Antwort, die auch den historischen Kontext betrachtet. Das muss man nämlich … recht weit bekannt ist, dass diese Impedanz einen Kompromiss zwischen dem optimalen Wellenwiderstand für geringste Verluste (77 Ohm) und größte Maximalleistung (30 Ohm) darstellt. Das mit den 77 Ohm stimmt aber nur für Luft als Dielektrikum.

Füllt man das Koax-Kabel mit PTFE (Teflon) als Dielektrikum, so liegt der Wellenwiderstand mit den geringsten Verlusten bei 52 Ohm .. das ist allerdings Zufall, denn historisch gesehen lag 50 Ohm als Standard-Wellenwiderstand schon fest, als das Teflon-gefüllte Koax-Kabel erfunden wurde.

In TV-Kabel-Verteilanlagen wird gern 75-Ohm-Koax verwendet. Liegt nahe an den optimalen 77 Ohm … bloß dass diese Kabel eben nicht mit Luft gefüllt sind. Bei einem gängigen Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätszahl von 1,43 liegt der Verlust-optimale Wellenwiderstand eher bei 68 Ohm. Microwaves101 vermutet, dass es eher um die Flexibilität des Kabels ging, die bei einem dünneren Innenleiter (und damit höherem Wellenwiderstand) besser ist.

Eine andere Deutung, die mir auch irgendwie einleuchtet: 300-Ohm-Flachbandkabel war jahrzehntelang in der TV-Technik als Antennenzuleitung verbreitet. Der Übergang von dieser symmetrischen Speiseleitung auf unsymmetrischers Koax war mit den gängigen 4:1-Baluns natürlich dann besonders einfach, wenn das Koax 75 Ohm hat. Und 300 Ohm ist auch der Fußpunktwiderstand der Faltdipole, die man häufig in Yagi-Antennen für den TV-Bereich fand.

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