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Forum: HF, Funk und Felder Hilfe! Coax Balun bis >20 MHz / Grundlagen Different. Signale


Autor: Der Neue (Gast)
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Hallo,

ich muss ein Signal (bis 11 MHz) von symmetrisch auf differentiell 
bringen. Zusätzlich von einem N Ausgang des Signalgenerators (50 Ohm) 
auf 2 SMA Eingänge der Hardware.

Meine jetzige Lösung ist eine bereits vorhandene Bastellösung mit einem 
Balun (hat irgendjemand selbst gewickelt), Coax Kabeln und ungeschirmten 
Kabeln. Spielt hier die Kabellänge schon eine Rolle?

Wenn ich diesen Adapter mit dem Oszi vermesse (wobei ich keinen 
differentiellen Tastkopf habe und mir nur die beiden Ausgänge des Baluns 
auf zwei Kanälen des Oszis angesehen habe), ist zu sehen, dass bei 
Änderung der Frequenz von 1 MHz bis 20 MHz sich teilweise Dellen im 
Sinus bilden und verschwinden, dann ändert sich der Phasenunterschied 
(der ja idealerweise 180° betragen sollte) und die Amplituden  beider 
Ausgänge sind auch nie gleich. Je nach Frequenz ist mal das eine Signal 
stärker, mal das andere.

Ich finde diese Beobachtungen gar nicht berauschend aber vielleicht ist 
das ja auch teilweise egal/normal, da ich ja auch eigentlich mir das 
Differenz-Signal ansehen müsste. Ich habe mit Baluns bisher halt keine 
Erfahrungen.

Nunja jetzt wüsste ich gerne was ihr von meinen Beobachtungen haltet.
Ich hätte ja am liebsten einen RF Coaxial Balun, also schon fixundfertig 
zu kaufen mit SMA oder BNC Anschlüssen, 50 Ohm und Frequenzbereich von 
nahezu DC bis irgendwas über 50 MHz aber ich finde nichts im Netz. Mini 
Circuits hat lediglich einen Balanced to single ended RF Transformer 
(FTB-1-6) aber da geht 1 BNC rein und 1 BNC raus. ALso mir fehlt 
irgendwie ein Port.

Mein zweites Problem:
Für die besagten differentiellen Eingänge (I differentiell und Q 
differentiell) habe ich folgende Datenblattangaben:

Differential input impedance: I, Q inputs. (0 – 11MHz); 10kOhm
Common-mode input voltage: 1,1 - 2,1 V
Input voltage: I, Q inputs, differential. typ. 0,3 Vpd

Verstehe ich das richtig, dass wenn ich Eingangsimpedanz (I+ - I-) oder 
(Q+ - Q-) machen würde, ich jeweils 10kOhm sehe?

Verstehe ich das richtig, dass wenn ich auf die I und Q Eingänge das 
gleich Signal geben würde (Gleichtakt=Common mode=schwingt mit gleicher 
Phase?), dessen Leistung in Watt zwischen

[ 1,1V/Wurzel(2) ]^2 /50 Ohm

und

[ 2,1V/Wurzel(2) ]^2 /50 Ohm

also zwischen etwa 11 dBm und 16 dBm betragen sollte?

Oder wie darf ich die Angabe "Input Voltage 0,3 Vpd" interpretieren.

wären das 0,3Vpeak_differential = 0,3Vpeakpeak = 0,15Vpeak ?

[ 0,15V/Wurzel(2) ]^2 /50 Ohm  = -6,5 dBm ???


Hilfe !!!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Der Neue schrieb:

> ich muss ein Signal (bis 11 MHz) von symmetrisch auf differentiell

Ab welcher minimaler Frequenz?  Das ist bei allem, was einen Trafo
drin hat (Balun) ja nicht unwichtig.

> Meine jetzige Lösung ist eine bereits vorhandene Bastellösung mit einem
> Balun (hat irgendjemand selbst gewickelt), Coax Kabeln und ungeschirmten
> Kabeln. Spielt hier die Kabellänge schon eine Rolle?

Wohl erst, wenn sie in die Größenordnung von lambda/4 kommt.
Idealerweise spielt sie bei korrekter Anpassung aber gar keine
Rolle.

> Wenn ich diesen Adapter mit dem Oszi vermesse

Hast du ihn denn auch mit 50 Ω belastet?  Im Leerlauf dürften sich
die parasitären Effekte deutlich stärker auswirken als unter Last.

> Mini
> Circuits hat lediglich einen Balanced to single ended RF Transformer
> (FTB-1-6) aber da geht 1 BNC rein und 1 BNC raus. ALso mir fehlt
> irgendwie ein Port.

Du brauchst halt noch einen 3 dB power splitter dahinter (Wilkinson
divider), oder wenn's auf den absoluten Verlust nicht ankommt, einen
6 dB splitter, der arbeitet rein passiv mit Widerständen.

> Mein zweites Problem:

Bin ich gerade nicht so kompetent dafür.  Vielleicht nimmst du das
ja in einen eigenen Thread.

Autor: Der Neue (Gast)
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Also die Kabellängen sind maximal lambda/12. Ok das hätten wir 
ausgeschlossen.

Ich wäre zufrieden, wenn der Balun zwischen 1 MHz und 20 MHz 
funktioniert. Priorität liegt auf 11 MHz.

Die Tastköpfe waren mit 1 MOhm abgeschlossen. Werde es dann mal mit 50 
Ohm ausprobieren. War mir unsicher weil ich bei Baluns immer was von 
Impedanztransformation lese und mir war nicht recht klar war, welchen 
Ausgangswiderstand der Balun auf der differentiellen Seite besitzt.

Bist du sicher dass das mit dem Powersplitter funktioniert?
Also auf der Balanced Seite ist ein BNC Port. Ich denke mal dass auf dem 
Innenleiter dann Signal A ist und auf der "Masse" Signal -A.

Nutze ich einen PowerSplitter, habe ich dieses Signal zweimal und zwar 
identisch, ausser der PowerSplitter hätte noch einen 180° Phasenschieber 
drin. Ich möchte aber ja zwei Signale die 180° zueinander besitzen und 
dann mit Anschluss an SMA wobei natürlich die Schirmung des SMA 
Kabels/Buchse/Stecker mit der Masse des Systems verbunden ist. Diese 
Masse soll ja eher nicht das Signal -A bekommen, was ja durch den 
einzelnen BNC Port der Fall wäre, oder?

Hier mal das Datenblatt:
http://www.minicircuits.com/pdfs/FTB-1-6.pdf

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nun, dann ist dein symmetrisches Signal doch aber schon das
differenzielle Signal, was du am Ende haben willst, oder?

Irgendwie verstehe ich dich hier nicht so ganz.

Autor: high_speed (Gast)
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> Also die Kabellängen sind maximal lambda/12. Ok das hätten wir
> ausgeschlossen.

Ist dabei auch die Mediumabhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit beachtet
worden. Beim RG58 beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit nur 66% der im
Vacuum.

> Du brauchst halt noch einen 3 dB power splitter dahinter (Wilkinson
> divider), oder wenn's auf den absoluten Verlust nicht ankommt, einen
> 6 dB splitter, der arbeitet rein passiv mit Widerständen.

Wilkinson ist eher schmalbandig, da er auf Leitungstransformationen 
beruht.

>> Spielt hier die Kabellänge schon eine Rolle?
> Wohl erst, wenn sie in die Größenordnung von lambda/4 kommt.

Sie sollten schon viel kleiner sein als lambda/20.

Bei lambda/8 wirkt ein offenes Ende kapazitiv.

MfG
Holger

Autor: Der Neue (Gast)
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Nach nochmaliger Messung des Adapters mit weniger Messfehlern ergibt 
sich ein besseres Bild:

Zwischen 8 und 20 MHz beträgt die Phasendifferenz der symmetrischen 
Ausgangssignale relativ konstant ca. 175°

Die Amplitude des Differentiellen Ausgangssignals steigt langsam 
zwischen 1 und 15 MHz. Zwischen 15 und 20 MHz steigt sie exponentiell, 
wirkt für mich wie eine Resonanzstelle. Ist aber nicht so tragisch, da 
ich nur mit einem Signal fester Frequenz testen werde.

@Jörg Wunsch
Ich brauche das differentielle Signal getrennt auf zwei SMA-Kabeln.

Die Kabellänge beträgt zirka 1m.
Bei 10 MHz wären das ca. lambda/20 im Medium.
Bei 20 MHz wären das ca. lambda/10 im Medium.

Trotzdem wäre ich an fertigen Lösungen im Bereich RF Messtechnik 
interessiert, warum finde ich keine? :-(

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Eine BNC-Buchse als symmetrischer Ausgangsstecker ist auch etwas 
merkwürdig.
Hier gabs gerade eine ähnliche Frage
Beitrag "Breitbandiger Übergang Symetrische Streifenleitung - Coplanar"
Es gibt zwei Möglichkeiten der Symmetrierung mit Trafo, normal mit 
Primär/Sekundärwicklung oder die beiden Wicklungen in Längsrichtung, das 
hat den Vorteil der unteren Grenzfrequnez Null.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Der Neue schrieb:

> Ich brauche das differentielle Signal getrennt auf zwei SMA-Kabeln.

Naja, aber ein symmetrisches Signal ist doch (bis auf einen ggf.
vorhandenen DC-Offset, der sich aber leicht eliminieren lassen
dürfte) weiter nichts als zwei um 180° zueinander phasenverschobene
Signale.

Irgendwas verstehe ich da nicht an deinem Setup.

Autor: Der Neue (Gast)
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Also ich brauche das Signal einmal mit 0° und einmal mit 180°. 
Differentiell eben. Das 0° auf SMA Kabel A, das 180° auf SMA Kabel B. 
Beide Kabel gehen an meine Hardware. Auf der Hardware erreichen die 
beiden Signale den differentiellen Eingang eines Transceiver-ICs.

Oder anderst: Mein Transceiver will die Basisband-TX-Signale 
differentiell und auf dem Demoboard des Transceivers ist kein Balun 
verbaut. Es sind nur eben entsprechend SMA Buchsen vorhanden, an die ich 
einen externen Balun anschließen kann.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Der Neue schrieb:
> Also ich brauche das Signal einmal mit 0° und einmal mit 180°.
> Differentiell eben. Das 0° auf SMA Kabel A, das 180° auf SMA Kabel B.
> Beide Kabel gehen an meine Hardware. Auf der Hardware erreichen die
> beiden Signale den differentiellen Eingang eines Transceiver-ICs.

Mal das mal auf.  Mir ist immer noch nicht klar, ob du aus zwei
Drähten zwei Drähte machen willst oder vier Drähte (die Masse-
verbindung natürlich außer acht gelassen).

Autor: Der Neue (Gast)
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Hier eine Skizze. Der I Eingang ist noch ungenutzt wegen fehlendem Power 
Divider für den niedrigen Frequenzbereich. Am besten wäre wohl ein Typ 
N- T-Stück am Ausgang des Signalgenerators und ein zweiter 
Balun-Adapter.

Autor: Der Neue (Gast)
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Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Der Neue schrieb:
> Hier eine Skizze.

OK, der Generator ist also unsymmetrisch, und du willst auf
symmetrisch kommen.  Ja, dann passt das schon mit dem Balun.

Im Prinzip könntest du heutzutage für diese Frequenzen sogar genügend
schnelle OPVs bekommen.  Die hätten den Vorteil, dass sie bis DC
herunter benutzbar sind.

Autor: Der Neue (Gast)
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Wenn ich jetzt direkt mit dem Tastkopf (50 Ohm abgeschlossen) eines 100 
MHz Oszilloskops an die N-Buchse des Signalgenerators gehe, so dass der 
Massemantel des Tastkopfes den Masseteil der N-Buchse berührt, messe ich 
bei einem Sinus mit steigender Frequenz auch eine ansteigende Amplitude.
Eingestellt waren 100 mV.

Irgendwie habe ich irgendwelche Grundlagen nicht 
verinnerlicht...entweder hat das Kabel des Tastkopfes eine 
Hochpasswirkung (wäre mir neu, dachte immer TP) oder weiß ich nicht was.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Das verstehe ich allerdings auch nicht.

Autor: Der Neue (Gast)
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Ich muss jetzt mal blöd fragen: Welchen der nachfolgenden Baluns habe 
ich denn in meiner Skizze? A?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Normalerweise geht man mit dem syymetrischen Signal aber nicht mehr auf 
zwei getrennte Koaxkabel. Dafür wäre ein 0/180-Grad Power splitter das 
bessere Mittel, hier von Mini-Circuits:
http://minicircuits.com/pdfs/ZFSCJ-2-2.pdf
Coaxial Power Splitter/Combiner 2 Way-180° 50Ω 0.01 to 20 MHz ZFSCJ-2-2

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