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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsversorgung (1 GHz, 10-20 kV)


Autor: F. V. (coors)
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Hi,

Kennt jemand eine Firma die Netzteile oder HF-Verstaerker mit 1 GHz 
Frequenz fuer hohe Spannungen (10-20kV) herstellt?

Das ganze soll nur zur Erzeugung eines E-Feldes zwischen Elektroden 
dienen, Verbraucher sind hier nicht im Spiel.

Bin sehr dankbar fuer jeden brauchbaren Hinweis.

MfG

Autor: PPP (Gast)
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Guten Morgen,

ich kenne keine Firma, die so etwas im Angebot hat. Allerdings könnte 
ich soetwas entiwckeln. Gibt es genauere Spezifikationen? Wie viel ist 
Dir die Quelle wert?

Schönen Gruß!

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Selbst wenn es gelingen sollte, ein solches Gerät zu bauen, wie willst 
Du dann das Gerät anschließen?

Ein Koaxkabel hat etwa 100pF/m.
D.h. durch 1m Kabel fließen dann:

2*PI*1GHz*100pF*20kV = 12,5kA Blindstrom

D.h. schon Deine Zuleitung löst sich sofort in Rauch auf.


Peter


P.S.:
Ich hab mal nen Rechteckgenerator 1kHz..1MHz, 0..1000V gebaut, der hatte 
einen Wirkungsgrad von 5%, d.h. 95% (200W) wurden schon im Gerät und der 
Zuleitung (1m) verheizt.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Er schreibt nirgends, dass das in einem 50 Ohm System 10kV erreichen 
soll.
In Kurzwellen-Ringantenne treten am Kondensator auch Spannungen von 
mehreren Kilovolt auf. Sendeendstufen für 1 GHz mit ein paar 100 Watt 
sind auch erhältlich, also muß er nur hochtransformieren. Über die 
Leistung wurde noch nichts ausgesagt.

Autor: F. V. (coors)
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PPP: Danke, aber es geht wirklich darum ein schon fertiges Produkt zu 
finden, falls es sowas wirklich gibt :)

Peter: Bei den Kabeln gibt es bisher keine Anforderungen. Ich versuche 
grade rauszufinden, ob es technisch machbar ist soetwas aufzubauen. 
Falls du sich auf dem Gebiet auskennst, was ist denn so die obere Grenze 
bei kommerziell verfuegbaren Sachen?

Christoph: Welche Information fehlt dir um etwas ueber Leistung aussagen 
zu koennen? Offenbar spielt die Kabellaenge und - Kapazitaet eine Rolle, 
daher: 1m ist wohl realistisch und die Art des Kabels ist wie gesagt 
nicht naeher spezifiziert. Sollte halt so sein, dass es funktioniert. :)


Wie gesagt, gebraucht wird nur das hochfrequente E-Feld.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Also dem Generator wird praktisch keine Leistung entnommen. Bleiben die 
Verluste beim Erzeugen und Hochtransformieren. Es gibt Hersteller von 
breitbandigen Hochfrequenzverstärkern für Laborzwecke. Was bei 1 GHz 
also Trafo wirkt, damit habe ich auch keine Erfahrung, es wird irgendein 
Resonanzkreis sein. Ein Hohlraumresonator hoher Güte bei 30cm 
Wellenlänge hat schon Keksdosen- bis Hutschachtelformat.

Autor: F. V. (coors)
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Christoph: Hast du da nen Link oder Herstellernamen? Ich konnte nichts 
finden, was die Spez. hat.

Falls nicht hier im Forum auch gerne per PM.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Schau mal den Artikel von Rohde&Schwarz zum Thema EMV-Testzentrum der 
Bundeswehr an, ob das etwa die Größenordnung ist:
http://www.rohde-schwarz.de/WWW/Publicat.nsf/publi... 
(7 MByte) Seite 34-39
"Feldstärken bis 600V/m"

Autor: F. V. (coors)
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Ok, anderer Ansatz.

Ist eine Spannungsversorgung mit einer Spannung von 100V bei 1 GHz 
verfügbar?

Falls auch nicht, wie schaut es mit 100V - 50 MHz aus?

Danke

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ F. V. (coors)

>Wie gesagt, gebraucht wird nur das hochfrequente E-Feld.

Und wofür glaubst du so ein Monstersignal zu brauchen?
1GHz und 20kV passen nicht wirklich zusammen, Das sind FETTE Klystons, 
Magnetrons oder was auch immmer.

MFG
Falk

Autor: Klaus (Gast)
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Vorteilhaft wäre zusätzlich die Energieversorgung aus einem integrierten 
Atomkraftgenerator im DIP-8 Gehäuse.

Autor: Fuzzy (Gast)
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Schraub mal deine Mikrowelle auf, da ha es sowas drin, ansonsten altes 
MIG Radar bei Ebay kaufen.
Willst du deine Schaltungen auf Atomkrieg testen?

Autor: A. K. (prx)
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Die schon etwas ältere Nachbarin mit ihnem viel zu lauten Fernseher 
ruhigstellen?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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So, hab mal in die Microwave & RF geschaut:

http://www.ar-worldwide.com/
RF power amplifiers, solid state microwave amplifiers, TWT amplifiers, 
antennas, transient generators, EMC test systems...

http://www.empowerrf.com/
10 KHz to 8.0 GHz 1000 Series: Modules (Up to 600 Watt) 2000 Series: 
Systems (Up to 2000 Watt)

Autor: Klaus (Gast)
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Ja, super, Christoph Kessler.

Die Teile werden kaum mehr als 30.000 kosten, schätze ich mal.
Das wird  F. V. leicht von seinem Taschengeld bezahlen können.

Autor: F. V. (coors)
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Das der Spass nicht umsonst ist ist schon klar. Aber ich verstehe grade 
nicht wozu ich ein 2000W Monster kaufen soll um zwischen 2 Elektroden ne 
Spannung von 100V erzeugen kann. Wie viel Verlustleistung in den 
Leitungen habe ich da zu berücksichtigen? Das sollte ja im wesentlichen 
die Leistung bestimmen, die ich brauche. 600W klingt für mich deutlich 
zu hoch gegriffen.

E1          E2
-----|  |-----

2 Elektroden mit ner Potentialdifferenz die im Bereich 0.5 MHz - (falls 
möglich) 1 GHz moduliert werden soll.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Na, dann rechne doch erstmal die nötige Leistung ohne Kabelverluste aus.

Form, Größe und Abstand deiner Elektroden kennst nur du, aber daraus 
solltest du dir mit der Formel für Plattenkondensatoren die Kapazität 
der Anordnung ausrechnen können.
So, und jetzt rechne aus, wieviel Strom in die/aus den Elektroden 
fließen muss, damit bei der gegebenen Frequenz auch noch die gewünschte 
Spannung erreicht wird.
Zeig deine Ergebnisse, und dann schauen wir weiter wg. den Zuleitungen 
und dem Verlust in ihnen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Da dein Projekt scheinbar in Area51 gemacht wird und du somit keinerlei 
relevante Informationen liefern kannst, wirst du wohl nicht viel mehr 
Informationen zurück bekommen.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Naja, ein bischen rechnen (lassen => SWCAD) kann man ja mal.

C=1pF, U=20kV, f=1GHz  => ca 120A Peak-Strom

Oder die verringerten Anforderungen später im Thread:
C=1pF, U=100V, f=50MHz  => nur noch so 30mA, durchaus machbar.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>U=20kV, f=1GHz  => ca 120A Peak-Strom

ergibt ca 126A effektiv, somit ca 2,5 MVAr Blindleistung...



>C=1pF, U=100V, f=50MHz  => nur noch so 30mA

ca 3VAr...

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Wenn die genaue Frequenz + Spannung nicht so wichtig sind:

Hochspannungsquelle nehmen, über Spule an deine Elektroden anschliessen, 
Funkenstrecke parallel zur Spannungsquelle.

Frequenz ergibt sich dann so Pi-Mal-Daumen aus Induktivität+Kapazität.

Autor: Wolf (Gast)
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@coors,

kannst mal schauen bei: BEHLKE, Kronberg im Taunus.
Hohe Spannungen, hohe Ströme, aber mit deer Frequenz?

Autor: F. V. (coors)
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OK, mit Luft als Dielektrikum
 ergibt sich mit einer Flaeche von 1 cm * 100 nm und einem Abstand von 
20 um eine Kapazitaet von ca.

Mit 0.1 pF und einem Widerstand von 50 Ohm wuerde sich eine 
Zeitkonstante von
 ergeben. 1 GHz ->
 Zeit bevor wieder umgepolt wird.

Was mir noch fehlt ist die Information, wie ich hiermit dann auch die 
letztendlich benoetigte Power komme.

So wie ich das sehe brauche ich dafuer die Impendanz zwischen den 
Platten bei den hoeheren Frequenzen, sehe ich das falsch?

Christopf: Vielen Dank btw, die Seiten sind genau das, wonach ich 
gesucht habe. Ich denke da werde ich fuendig, sobald ich klar weiss 
wieviel Power der Verstaerker denn nun braucht. :)

Autor: Arno Nühm (Gast)
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Mal etwas ganz grundlegendes:

CW oder gepulst?


...bei den Feldstärken und Frequenzen reden wir ganz klar über 
Magnetrons oder Klystrons und Hohlleitern - wie Falk schon sagte.

Autor: F. V. (coors)
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Nur um das ganze abzuschliessen:

Herausgekommen ist ein RF-Funktionsgenerator mit solid state Verstaerker 
hinten dran.

Effektiv 40V Potentialdifferenz bei 500 MHz und ca. 50 mA.

Danke fuer alle (brauchbaren) Hinweise, insbesondere an Christopf.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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F. V. wrote:

> Effektiv 40V Potentialdifferenz bei 500 MHz und ca. 50 mA.


Ich kenne das auch, daß erstmal völlig überzogene Forderungen an die 
Geräte gestellt werden.

Aber Faktor 1000 ist schon etwas heftig.


Peter

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Aber Faktor 1000 ist schon etwas heftig.

Nach log() ist es nur noch Faktor 3, und der geht in der 
Inschenööörstoleranz unter ;-)

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ich denke, in einem geschlossenen Hohlraum könnte man so hohe 
Feldstärken durchaus auch mit einfachen Mitteln erreichen. Laut 
Meinke-Gundlach wurden Güten bis 50000 gemessen, da sollten sich ein 
paar Volt an 50 Ohm , die man in den Hohlraum einkoppelt, irgendwie 
hochtransformieren.
Im offenen Aufbau sieht das eher wie die "Streifenleitung" in dem 
R&S-Artikel aus. Eine Art Hornantenne schickt die Welle auf eine 
Zweidrahtleitung aus Blechplatten und am Ende wird die Welle in einer 
zweiten Hornantenne in einem Abschlußwiderstand verheizt, sodaß es nicht 
zu stehenden Wellen kommt. Zwischen den Platten ist ein einigermaßen 
homogenes Feld, ähnlich wie in den Helmholtz-Spulen für Magnetversuche.

Autor: Wolf (Gast)
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Ich glaube eher
   10kV
-->1000V
-->100V,

  daß er jetzt an die Hochspannung in einem Fersehgerät gegangen ist.

Autor: F. V. (coors)
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Naja, fuer alle die hier ne Krise kriegen: Die Feldstaerke ist die 
gleiche, jedoch ist das ganze physikalisch so klein geworden, dass 40V 
langen.

Ich sehe das Problem nicht, dass man umdisponiert, wenn sich die 
urspruengliche Dimensionierung halt nicht umsetzen laesst.

Man muss ja nicht immer mit dem Kopf durch die Wand...

Autor: Wolf (Gast)
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Ein Problem ists gewiß nicht, sonst würde die Miniaturisierung nicht 
fortschreiten, da sind immer größer werdende Feldstärken (und andere 
phys. Einheiten) auch zu meistern.

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