Leitgeschwindigkeit

Leitgeschwindigkeit bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der Informationen oder Signale durch ein leitendes Medium übertragen werden. Sie beschreibt damit die Fortpflanzung eines Signals entlang eines Übertragungsweges wie einer Koaxialleitung, eines Wellenleiters oder einer Glasfaser. In der Praxis wird der Begriff oft im Zusammenhang mit der Informations- oder Signalausbreitung verwendet.

In der Wellentheorie treten verschiedene relevante Geschwindigkeiten auf. Die Phasengeschwindigkeit vp bestimmt die Bewegung gleichbleibender Phasen der Welle, die Gruppengeschwindigkeit vg bestimmt die Ausbreitung der Hüllkurve oder des modulierten Signals. Die Leitgeschwindigkeit bezieht sich im typischen Anwendungskontext auf die Geschwindigkeit, mit der die eigentliche Information oder der Signalanfang (Front) unterwegs ist. In dispersiven Medien können vp, vg und Leitgeschwindigkeit verschieden sein. Nach Physik und Kausalität kann die Frontgeschwindigkeit die obere Grenze der Informationsübertragung darstellen und sich dem Vakuumlichtspeed annähern oder davon abweichen, je nach Medium.

Bedeutung und Messung: Die Leitgeschwindigkeit bestimmt die Latenz eines Kanals und wirkt sich auf die maximale Bandbreite aus. Dispersion, also die Abhängigkeit der Leitgeschwindigkeit von Frequenz, führt zu Pulsverbreiterung und Signalverzerrung. Ingenieure berücksichtigen Leit- und Gruppengeschwindigkeiten sowie Dispersion bei der Auslegung von Leitungen und optischen Systemen, um Verzerrungen zu minimieren und die Datenrate zu optimieren.

Beispiele: In Glasfasern liegt die Leitgeschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit im Material (ca. c/n_g), typischerweise rund 2×10^8 m/s, während in Koaxialkabeln ähnliche Größenordnungen auftreten, abhängig von der Permittivität des Dielektrikums. See also: Phasengeschwindigkeit, Gruppengeschwindigkeit, Signalisol.