Stub

Ein Stub ist ein Abschnitt einer Übertragungsleitung oder eines Wellenleiters, der an einem Ende bewusst unterbrochen ist, während das andere Ende mit dem Hauptsignalpfad verbunden ist. Im Gegensatz zu einer vollständigen Übertragungsleitung, die Signale von der Quelle zur Last führt, wirkt ein Stub als reaktives Element: er reflektiert Energie in die Schaltung zurück, statt sie aufzunehmen. Die physikalische Länge des Stubs und die Frequenz des Signals bestimmen, ob er sich wie ein Kondensator, eine Spule oder ein Resonator verhält.

In Koaxialkabelsystemen unterhalb von Mikrowellenfrequenzen bestehen Stubs typischerweise aus kurzen Abschnitten von 50-Ohm- oder 75-Ohm-Kabel, die an die Hauptübertragungsleitung gelötet oder geschraubt werden. In Wellenleitern bei Gigahertz-Frequenzen sind Stubs präzisionsgefertigte Hohlräume oder Stabsonden, die in den Wellenleiterquerschnitt hineinragen. Das offene Ende kann frei bleiben, mit einer Metallplatte kurzgeschlossen oder mit einem verschiebbaren Kurzschluss versehen werden, der die effektive Länge veränderbar macht.

Stubs haben drei Hauptaufgaben. Eine Viertelwellen-Stichleitung (Länge gleich ein Viertel der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz) erzeugt die entgegengesetzte Impedanz zu der an ihrer Verbindungsstelle anstehenden Impedanz und eignet sich zur Impedanzanpassung. Eine Halbwellen-Stichleitung hat minimale Auswirkung auf die Schaltung. Bei Resonanzlängen wirkt ein Stub als hochgütiges Filterelement, das Leistung bei seiner Resonanzfrequenz absorbiert und andere Frequenzen reflektiert. Stub-abgestimmte Schaltungen sind häufig in Antennenspeisungen, Filternetzwerken und Verstärkerbias-Netzwerken anzutreffen, wo präzise Phasen- und Amplitudenkontrolle erforderlich ist.

Die entscheidende Größe ist die elektrische Länge, nicht die physikalische Länge. Ein Stub, der bei 2,4 GHz genau eine Viertelwellenlänge lang ist, verhält sich bei 1,2 GHz völlig anders, wo er eine Achttelwellenlänge darstellt. Diese Frequenzabhängigkeit macht Stubs für eine Schmalband-Abstimmung nützlich, aber über breite Frequenzbereiche problematisch. Verschiebbare Stubs mit beweglichem Kurzschluss ermöglichen eine Echtzeitanpassung der elektrischen Länge zur Impedanzanpassung oder Frequenzabstimmung ohne Hardware-Änderungen.

Stubs versagen, wenn Korrosion in die Verbindungsstelle eindringt, wenn das Dielektrikum in Koaxial-Stubs Feuchtigkeit aufnimmt oder wenn mechanische Bewegungen eines Gleitkontakts die elektrische Verbindung verschlechtern. In Wellenleiter-Stubs reduzieren Metallermüdung an der Befestigungsstelle oder Ansammlung von Staub und Feuchtigkeit im Wellenleiter den Gütefaktor und verschieben die Resonanzfrequenz. Der Name stammt von seinem Erscheinungsbild als kurzer Abzweig von der Hauptleitung, ähnlich einem Bleistiftstummel oder Astansatz.