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Forum: HF, Funk und Felder Funktion Impedanztransformation


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Autor: Martin S. (martin_s86)
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Ich hab da wohl ein Verständnisproblem von der Anpassung eines 
Wellenwiderstandes an eine z.b. Antennenlast.

Setzen wir mal vorraus die Anpassung wird mittels diskreter Bauelemente 
vorgenommen und nicht durch Leerlaufende/kurzgeschl. Stichleitungen, 
Baluns, Ununs o.ä
Auch nehmen wir für die Anpassung diskrete ideale Bauelemente deren 
physikalische Ausdehnung keine Rolle spielen.

Nun will ich von einer 50Ohm wellenleitung auf eine Lastimpedanz von 30 
Ohm transformieren bei exakt der Frequenz f0.

Mein Last ist rein ohmschisch, wenn ich also im Smithdiagramm schaue wie 
ich drehen muss, sieht man, dass mit Serienelementen auschließlich ein 
ohmscher Widerstand von 20 Ohm in Frage kommt.

Aber wird nun die Antenne an 20Ohm in Serie an den Wellenleiter 
angeschlossen, erschließt sich mir nicht was das überhaupt bringen soll. 
Das was ohne Anpassung reflektiert werden würde (und nehmen wir mal an 
in der Quelle verschluckt werden, damit es nicht zur Last zurückkommt), 
wird nun einfach am Serienwiderstand verheizt. Wo soll da der Vorteil 
sein?



Beim Schreiben fällt mir nun eine zweite Möglichkeit ein. Im 
Smithdiagramm invertieren in die Admitanzebene, dann auf den 
Anpassungskreis drehen. Daraus folgt dann eine Parallelkapazität bzw. 
Induktivität. Nun hat man zwar einen angepassten Wirkleitwert, aber 
zusätzlich Blindleitwert. Un nun?


Eine andere Frage ergab sich beim Lesen von Datenblättern für 
Chip-Antennen. Dort war zu sehen wie durch eine Anpassung mit diskreten 
Bauelementen eine Frequenzverschiebung der Resonanzstelle 
(S11-Darstellung) erfolgte. Mit meinem Wissen schließe ich anstatt einer 
tollen Anpassung aber folgendes:
Mit Hilfe der Anpassschaltung wurde ein Schwingkreis erzeugt der bei f1 
schwingt. "Alle" anderen Frequenzen werden blockiert und nicht 
durchgelassen. Da bei f2 (der eigentlichen Resonanzfrequenz der Antenne) 
alles an der Anpassschaltung hängen bleibt, gelangt nichts zur Antenne. 
Folglich ist die Anpassschaltung sinnlos, weil der dargestellte 
S11-Verlauf zur zeigt, dass die Anpassschaltung für f1 resonant ist.

Um es nocheinmal klarer zu formulieren: Ist es möglich durch hinzufügen 
von idealen parallelen/seriellen R/L/Cs zusammen mit der 
Antennenimpedanz bei einer beliebigen Frequenz resonant zu sein, sodass 
dort 100% der zugeführten Leistung in die Antenne gelangen, also 
perfekte Anpassung der Antenne vorliegt?


Mir will sich nicht erschließen wie durch hinzufügen von Bauelementen 
MEHR Leistung in eine Antenne gelangen soll, als wenn ich diese 
Bauelemente weglasse. Die ansonsen reflektierte Leistung einfach 
aufzufangen in den zusätzlichen Bauelementen ist doch zwecklos oder 
nicht? Transceiver gehen heute durch Spannungsüberhöhung durch Reflexion 
nicht mehr kaputt. Das S/N wird höchstens schlechte, aber soll das der 
Grund sein?


Gruß

Martin

Autor: Fred "M" (gfmonline)
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Lies am besten diesen hervorragenden Artikel zum grundlegenden 
Verständnis:

"Energiefluss auf Übertragungsleitungen" http://cq-cq.eu/DJ5IL_rt002.pdf

Autor: Wolfgang Horn (Firma: AknF) (wolfgang_horn)
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Hi, Martin,

> Nun will ich von einer 50Ohm wellenleitung auf eine Lastimpedanz von 30
> Ohm transformieren bei exakt der Frequenz f0.

> Mir will sich nicht erschließen wie durch hinzufügen von Bauelementen
> MEHR Leistung in eine Antenne gelangen soll, als wenn ich diese
> Bauelemente weglasse.
Du hast schon Recht - Hinzufügen von ohmschen Widerständen bringt auch 
kein perpetuum mobile zum Schnurren.

Sondern - für Antennentechnik lies mal den Rothammel von Krischke.
Da liest Du etwas von "abgestufter Impedanztransformation" oder so 
ähnlich, ich denke in solchen Dingen eher bildlich und graphisch als mit 
Worten:
Zwischen dem 50 Ohm-Ausgang des Senders und dem 30-Ohm-Eingang der 
Antenne schaltest Du ein Lambda/4 Transformationsstück mit der Impedanz, 
die dem geometrischen Mittel von 50 und 30 entspricht.
Folge: Würde Dein Sender einen Dirac-Stoss senden, erhält er zwei Echos 
- das erste vom Beginn der Transformationsleitung, das zweite von deren 
Ende.
Wegen Phasenverschiebung heben sich die beiden Echos im quasistationären 
Betrieb auf und die gesamte Sendeleistung landet impedanzrichtig in der 
Antenne, theoretisch ohne Verluste.
Geht wegen Lambda/4 nur schmalbandig.

Du willst mit konzentrierten Bauelementen arbeiten wie Spulen und 
Kondensatoren? Das geht, wenn Du mit diesen die Transformationsleitung 
nachbildest. Da wird dann irgendein Verwandter des Colling-Tiefpasses 
draus.

Es ginge auch stufenlos - enge das Kabel von der Sendeendstufe 
exponentiell ein, so dass sein Wellenwiderstand von 50 auf 30 Ohm sinkt. 
Dann hast Du denselben Effekt, aber stufenlos. Ist mechanisch aber wohl 
so kompliziert, dass ich das noch nie in der Realität gesehen habe.
Das müsste wiederum auch mit vielen Tiefpässen in exponentieller 
Abstufung breitbandiger gehen. Aber auch noch nie gesehen.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Plasmon (Gast)
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Martin S. schrieb:

> Mein Last ist rein ohmschisch, wenn ich also im Smithdiagramm schaue wie
> ich drehen muss, sieht man, dass mit Serienelementen auschließlich ein
> ohmscher Widerstand von 20 Ohm in Frage kommt.

Nein, nicht ausschließlich. Es gibt weitere Lösungen, wie du ja unten 
bemerkt hast. Ein Serienwiderstand ist hier eine Lösung, wenn auch die 
schlechteste, eben wegen der Eigenverluste. Das macht man normalerweise 
nicht so.

> Aber wird nun die Antenne an 20Ohm in Serie an den Wellenleiter
> angeschlossen, erschließt sich mir nicht was das überhaupt bringen soll.
> Das was ohne Anpassung reflektiert werden würde (und nehmen wir mal an
> in der Quelle verschluckt werden, damit es nicht zur Last zurückkommt),
> wird nun einfach am Serienwiderstand verheizt. Wo soll da der Vorteil
> sein?

Es gibt noch weitere Gründe für Reflexionsfreiheit. Maximale Leistung 
zum Verbraucher ist nur einer davon. Weitere sind:

- Geringere Verluste auf der Zuleitung, da es keine Spannungs- oder 
Strommaxima gibt, an denen dann Isolations- oder Leiterverluste höher 
sind, als notwendig.

- Vermeidung von Signalverzerrungen. Der Frequenzgang der Reflexion 
erzeugt immer auch Betrags- und/oder Gruppenlaufzeitverzerrungen, welche 
die Funktion eines Systems empfindlich beeinträchtigen können.

Die Lösung mit dem Serienwiderstand würde also dem Frequenzgang und den 
Zuleitungsverlusten zugute kommen, wäre aber nicht der Weg, um maximale 
Leistung an den Verbraucher zu bringen.

> Beim Schreiben fällt mir nun eine zweite Möglichkeit ein. Im
> Smithdiagramm invertieren in die Admitanzebene, dann auf den
> Anpassungskreis drehen. Daraus folgt dann eine Parallelkapazität bzw.
> Induktivität. Nun hat man zwar einen angepassten Wirkleitwert, aber
> zusätzlich Blindleitwert. Un nun?

Ein weiteres Serienelement fehlt noch. Anpasskreis heißt noch nicht 
Anpassung. Du musst den verbleibenden Blindleitwert auch noch 
kompensieren. Dann passts aber.

> Eine andere Frage ergab sich beim Lesen von Datenblättern für
> Chip-Antennen. Dort war zu sehen wie durch eine Anpassung mit diskreten
> Bauelementen eine Frequenzverschiebung der Resonanzstelle
> (S11-Darstellung) erfolgte. Mit meinem Wissen schließe ich anstatt einer
> tollen Anpassung aber folgendes:
> Mit Hilfe der Anpassschaltung wurde ein Schwingkreis erzeugt der bei f1
> schwingt. "Alle" anderen Frequenzen werden blockiert und nicht
> durchgelassen. Da bei f2 (der eigentlichen Resonanzfrequenz der Antenne)
> alles an der Anpassschaltung hängen bleibt, gelangt nichts zur Antenne.
> Folglich ist die Anpassschaltung sinnlos, weil der dargestellte
> S11-Verlauf zur zeigt, dass die Anpassschaltung für f1 resonant ist.

Nein. Nicht die Anpassschaltung ist bei f1 resonant sondern die 
Anpassschaltung mitsamt Antenne ist bei f1 resonant. Wenn S11 sagt, dass 
nichts reflektiert wird und die Anpassschaltung verlustlos ist (nur L 
und C und Leitungen), dann kann die Leistung ja nur zur Antenne gehen.

> Um es nocheinmal klarer zu formulieren: Ist es möglich durch hinzufügen
> von idealen parallelen/seriellen R/L/Cs zusammen mit der
> Antennenimpedanz bei einer beliebigen Frequenz resonant zu sein, sodass
> dort 100% der zugeführten Leistung in die Antenne gelangen, also
> perfekte Anpassung der Antenne vorliegt?

Ja. Das ist immer möglich, hauptsache die Antennenimpedanz hat einen 
Realteil, sodass sie überhaupt Wirkleistung aufnimmt. Die 
Anpassschaltung hebt dann im Grunde die Antennenspannung oder den 
Antennenstrom soweit an, bis die angebotene Wirkleistung aufgenommen 
wird. Wobei eben aus Gründen der Verlustfreiheit R wo's geht vermieden 
werden und Anpassschaltungen nur aus L/C aufgebaut werden, um deren 
Eigenverluste zu minimieren.

In der Praxis nehmen aber die Verluste in der Anpassschaltung zu, wenn 
extreme Impedanztransformationen (von sehr hoch nach sehr niedrig oder 
umgekehrt) gemacht werden. Grund dafür ist, dass es in der Praxis keine 
verlustfreie Spule und keinen verlustfreien Kondensator gibt. Bei 
extremen Transformationen treten in der Schaltung auch extreme 
Spannungen und/oder Ströme auf, welche die Verluste hochtreiben.

> Mir will sich nicht erschließen wie durch hinzufügen von Bauelementen
> MEHR Leistung in eine Antenne gelangen soll, als wenn ich diese
> Bauelemente weglasse. Die ansonsen reflektierte Leistung einfach
> aufzufangen in den zusätzlichen Bauelementen ist doch zwecklos oder
> nicht? Transceiver gehen heute durch Spannungsüberhöhung durch Reflexion
> nicht mehr kaputt. Das S/N wird höchstens schlechte, aber soll das der
> Grund sein?

Wie oben gesagt, S/N ist nur einer der Gründe. Signalverzerrungen und 
Zuleitungsverluste sind weitere.

Autor: Martin S. (martin_s86)
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Zu sehr schöne Erklärung von euch. So muss das sein, sachliche Antworten 
pöbelei;

Aber eine Sache noch:

Plasmon schrieb:
> Die
> Anpassschaltung hebt dann im Grunde die Antennenspannung oder den
> Antennenstrom soweit an, bis die angebotene Wirkleistung aufgenommen
> wird. Wobei eben aus Gründen der Verlustfreiheit R wo's geht vermieden
> werden und Anpassschaltungen nur aus L/C aufgebaut werden, um deren
> Eigenverluste zu minimieren.

Wie soll die Anpassschaltung den HF-Strom in die Antenne beeinflussen 
können. Dazu müsste sie ja direkt Einfluss auf deren (Last)Impedanz 
nehmen können... es sei denn sie erhöht durch ihre Impedanz die Spannung 
an der Antenne.... aber zugeben. Diese Erklärung ist für mich wirklich 
gewöhnungs bedürft ;)

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Aber es ist doch bekannt, daß bei einem Reihenschwingkreis in Resonanz 
die Spannung in der Mitte höher wird, als außen. In Resonanz wirkt der 
Schwingkreis rein ohmisch. Es kann also von nieder- auf hochohmig 
transformiert werden und das Ganze funktioniert auch andersrum.

Autor: michael_ng (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Wie soll die Anpassschaltung den HF-Strom in die Antenne beeinflussen
> können. Dazu müsste sie ja direkt Einfluss auf deren (Last)Impedanz
> nehmen können...

Nicht die Lastimpedanz aber die Quellimpedanz. Es geht ja bei 
Leistungsübertragung um die Impedanzanpassung, maximale 
Leistungsübertragung erfolgt bei konjugiert komplex angepassten 
Impedanzen.

Nebenbei: Es geht bei Impedanztransformation erst einmal nicht um 
Schwingkreise und Resonanzen. Das Elemente eines Anpassnetzwerkes die 
Resonanzfrequenz z.B. von Chipantennen (aber auch anderen 
Schwingkreisen) signifikant beeinflussen, liegt daran, dass sie bei der 
entsprechenden Frequenz Werte-technisch in relevanten Größenordungen im 
Verhältnis zu den Antennenparametern kommen (Stichworte: 
Verlängerung/Verkürzung). Das wird natürlich gern für das Tuning von 
Chipantennen im jeweiligen Einsatzlayout bewußt ausgenutzt.

Autor: Martin S. (martin_s86)
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B e r n d W. schrieb:
> Aber es ist doch bekannt, daß bei einem Reihenschwingkreis in Resonanz
> die Spannung in der Mitte höher wird, als außen. In Resonanz wirkt der
> Schwingkreis rein ohmisch. Es kann also von nieder- auf hochohmig
> transformiert werden und das Ganze funktioniert auch andersrum.

In Zusammenhang mit der Quellenimpedanz, ja stimmt.

michael_ng schrieb:
> Nicht die Lastimpedanz aber die Quellimpedanz. Es geht ja bei
> Leistungsübertragung um die Impedanzanpassung, maximale
> Leistungsübertragung erfolgt bei konjugiert komplex angepassten
> Impedanzen.

Ach, es ist schon tricky. Man muss so ziemlich unterscheiden. Wenn es um 
Leistungsanpassung geht, geht es um Quell- und Lastimpedanz. Und dann um 
konjugiert komplexe Anpassung.

Will man eine Last an einen Wellenwiderstand anpassen, dann müssen eben 
beide Impedanzen gleich sein. Die Quellimpedanz interessiert ja dafür 
ersteinmal nicht.

Aber wie ihr schon richtig schriebt, wird durch Strom- und 
Spannungs-Verhältnisse an der Antenne eben Leitsungs-Anpassung erzwungen 
und das geht eben nur unter Berücksichtigung der Quellimpedanz.

Autor: Plasmon (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Will man eine Last an einen Wellenwiderstand anpassen, dann müssen eben
> beide Impedanzen gleich sein. Die Quellimpedanz interessiert ja dafür
> ersteinmal nicht.

Doch. Das ist das Gleiche. Das Kabelende, an welches eine Last 
angeschlossen wird, stellt eine Quelle mit Quellimpedanz dar. Wenn diese 
Quellimpedanz rein reell ist, dann bedeutet konjugiert komplexe 
Anpassung eben das Anschließen des gleichen reellen Widerstandes. Das 
ist genau dann der Fall, wenn die Impedanz des speisenden Generators am 
Kabelanfang gleich dem Wellenwiderstand ist. Wäre das nicht der Fall, 
dann würde man am Kabelende auch nicht den Wellenwiderstand als 
Quellimpedanz sehen sondern irgendetwas anderes, das vom Generator und 
von der Kabellänge abhängt.

Autor: Martin S. (Gast)
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Eine andere Frage:

Häufig verwendet man für die Beurteilung der "Anpassung" die Darstellung 
vom S_11 bzw. das Smithdiagramm.

Nun ist doch aber S_11 eine Magnitude darstellung, weil S_11 = 
10log(|r|). Dieser S-Parameter sagt also eigentlich nicht wirklich etwas 
darüber aus, ob sich die Impedanz nahe 50Ohm befindet bzw. reel ist. Sie 
kann auch komplex sein.Erst bei zu Hilfe nahme der Phasendarstellung 
würde das Klarheit bringen...

oder man schaut gleich auf das Smithdiagramm.

Wie kann man also die Aussage begründen "S_11 liegt bei f_r bei z.B. 
-30dB, also MUSS hier eine gute Anpassung vorliegen".

Gruß

Martin

Autor: Martin S. (Gast)
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ups:

S_11 = 20log(|r|)

Autor: Fred (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Wie kann man also die Aussage begründen "S_11 liegt bei f_r bei z.B.
> -30dB, also MUSS hier eine gute Anpassung vorliegen".

Der "Fehlabschluss", der zu einem S11 von -30dB führt muss nicht reell 
sein. Es kann genauso gut  ein Impedanz-Vektor sein, der aus einem 
Realteil und einem Imaginärteil besteht.

Autor: Martin S. (Gast)
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Fred schrieb:
> Der "Fehlabschluss", der zu einem S11 von -30dB führt muss nicht reell
> sein. Es kann genauso gut  ein Impedanz-Vektor sein, der aus einem
> Realteil und einem Imaginärteil besteht.

Ja natürlich, aber so lässt sich ja mit dem S11 dann überhaupt keine 
Aussage über die Qualität der Anpassung sagen.

Denn nur aus dem S11 lässt sich nicht die Lastimpedanz berechnen, wohl 
aber der Scheinwiderstand und in Verbindung mit der Phase dann auch die 
Lastimpedanz.

Autor: michael_ng (Gast)
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Martin S. schrieb:
> S_11 = 20log(|r|)

Falsch!
|S_11|[db] = 20log(|r|)

S-Parameter und Relexionsfaktor sind komplexe Größen!
Ob der Betrag für die Beurteilung ausreichend ist, hängt von der 
Applikation/Messaufgabe ab. Bei einer Rückflussdämpfung von -30dB an 
einer W-LAN Antenne ist es vermutlich relative egal, ob die 2...3 Ohm 
Blindwiderstand jetzt kapazitiv oder induktiv sind.
Bei der Qualifizierung eines Präzisionsabschlusses wird das vielleicht 
anders aussehen.

Autor: Fred (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Ja natürlich, aber so lässt sich ja mit dem S11 dann überhaupt keine
> Aussage über die Qualität der Anpassung sagen.

Für die Beurteileung der Qualität der Anpassung ist tatsächlich nur der 
Betrag der Rückflussdämpfung ausreichend, wie ihn ein skalarer 
Netzwerkanalyzer mit einer Reflexionsmessbrücke ermittelt. (SWR 
Messgerät) Es ist vollkommen gleichgültig, ob ich die 30dB 
Rückflussdämpfung durch reale oder komplexe Widerstände erreiche.

Anders verhält es sich, wenn ich ein Anpassnetzwerk designen will, dann 
reicht mir der Betrag der Rückflussdämpfung nicht, sondern ich benötige 
die Information der Phase. Das geeigntete MEssmittel ist dann ein 
vektorieller Netzwerkanalysator oder eine komplexe Messbrücke.

Autor: Martin S. (martin_s86)
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michael_ng schrieb:
> S-Parameter und Relexionsfaktor sind komplexe Größen!

Ja das sagte ich bereits. Und weil 20log(|r|) eh reell ist macht ne 
Angabe wie S_11 = 20log(|r|) schon Sinn. Zumal allgemein bekannt ist, 
dass S_11 der Betrag ist und in db abgetragen wird. Außerdem schreibt 
sogut wie jeder Messgerätehersteller einfach nur S11

michael_ng schrieb:
> Bei einer Rückflussdämpfung von -30dB an
> einer W-LAN Antenne ist es vermutlich relative egal, ob die 2...3 Ohm
> Blindwiderstand jetzt kapazitiv oder induktiv sind.

Ja hm, aber rein mathematisch könnte die Antenne auch garkeinen 
Wirkanteil haben.

Fred schrieb:
> ... Ok

Dann muss man also wohl bei Datenblättern zb. von Chipantennen, wohl 
oder übel einfach davon ausgehen, dass sich die Impedanz zu größten 
Teilen aus Wirkanteil zusammensetzt. Dort wird nämlich gerne mal an 
Smith-DIagrammen oder Phasendarstellungen gespart.

Autor: michael_ng (Gast)
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Martin S. schrieb:
> dass S_11 der Betrag ist und in db abgetragen wird. Außerdem schreibt
> sogut wie jeder Messgerätehersteller einfach nur S11

Im allgemeine falsch!
S11 ist eine komplexe Komponente einer speziellen Methode von diversen 
Netzwerk-Analyseverfahren. Die kann man u.a. auch in db und als Betrag 
darstellen, muss man aber nicht. S11 ist nicht automatisch der 
logarithmische Betrag der Reflexionsfaktors. So gut wie kein 
Messgerätehersteller schreibt einfach nur S11, wenn es nicht Sinn macht!

> Ja hm, aber rein mathematisch könnte die Antenne auch garkeinen
> Wirkanteil haben.

Leider wieder falsch!
Und hier liegt vermutlich auch das Verständnisproblem. Ich empfehle sich 
ein kleinwenig Grundlagen zum Thema S-Parameter anzulesen.
Was bedeutet den eine Reflexionsdämpfung von -30dB?
Bedeutet das nicht ein Reflexionsfaktor gegen null? Und das, z.B. bei 
einem 50 Ohm Wellenwiderstand, eine ziehmlich gute Anpassung, die dann 
gezwungener Maßen auch um reale 50 Ohm liegen muss?
Aber das sind, wie gesagt, alles Grundlagen...

Martin S. schrieb:
> Dann muss man also wohl bei Datenblättern zb. von Chipantennen, wohl
> oder übel einfach davon ausgehen, dass sich die Impedanz zu größten
> Teilen aus Wirkanteil zusammensetzt.
Das ist leider Unsinn... siehe oben.

Ansonst immer schön neugierig beleiben...

Autor: Fred (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Ja hm, aber rein mathematisch könnte die Antenne auch garkeinen
> Wirkanteil haben.

Ja könnte sie, dann wäre der Reflexionsfaktor dieser Antenne aber 
unendlich, da ein Blindwiderstand keine Leistung aufnimmt. Die Antenne 
würde nichts abstrahlen. Im Smith Diagramm ergäbe das ein Punkt auf dem 
äußersten Kreis. Die Länge des Impedanzvektors der Antenne, der ja nach 
Pythagoras die Hypothenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit Realteil 
und Imaginärteil als Katheten darstellt, geht gegen unendlich wenn eine 
Kathete gegen null geht.

Martin S. schrieb:
> Dann muss man also wohl bei Datenblättern zb. von Chipantennen, wohl
> oder übel einfach davon ausgehen, dass sich die Impedanz zu größten
> Teilen aus Wirkanteil zusammensetzt. Dort wird nämlich gerne mal an
> Smith-DIagrammen oder Phasendarstellungen gespart.

Im besten Falle wäre das so. Vielleicht will man aber auch nur schamhaft 
verschweigen, was in der Realität gar nicht so gut aussieht.

Autor: Fred (Gast)
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Hallo Michale-ng

eine leichtverständlich Erläuterung von Anpassung und S-Parametern 
findest du hier:
http://www.elektronikschule.de/~krausg/Mikrowellen...

und hier:
http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/telekom...

mit etwas mehr Mathematik unterfüttert hier:
http://iaprfq.physik.uni-frankfurt.de/PDF/Versuche...

und hier.
http://www.hochfrequenzelektronik.ch/hfg/1-Skript/...

wie man sieht, sind alle S-Parameter komplexe Größen.

Autor: Martin S. (Gast)
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michael_ng schrieb:
> So gut wie kein
> Messgerätehersteller schreibt einfach nur S11, wenn es nicht Sinn macht!

Doch. Rohde und Schwarz auf deren Darstellungen für |S_11|dB, bei deren 
VNWAs

Fred schrieb:
> wie man sieht, sind alle S-Parameter komplexe Größen.

Hier hat bisher niemand gesagt, dass S-Paramter keine komplexe Größen 
seien.

Fred schrieb:
> Im besten Falle wäre das so. Vielleicht will man aber auch nur schamhaft
> verschweigen, was in der Realität gar nicht so gut aussieht.

Eben, das ist bei den Angaben zu den Referenzdesigns auch so zu 
beurteilen.

michael_ng schrieb:
> Leider wieder falsch!
> Und hier liegt vermutlich auch das Verständnisproblem. Ich empfehle sich
> ein kleinwenig Grundlagen zum Thema S-Parameter anzulesen.
> Was bedeutet den eine Reflexionsdämpfung von -30dB?
> Bedeutet das nicht ein Reflexionsfaktor gegen null? Und das, z.B. bei
> einem 50 Ohm Wellenwiderstand, eine ziehmlich gute Anpassung, die dann
> gezwungener Maßen auch um reale 50 Ohm liegen muss?
> Aber das sind, wie gesagt, alles Grundlagen...

Richtig easypeasy-Grundlagen. Und wie es scheint, haben Sie hier diese 
nicht verstanden. Es gibt kein Reflexionsdämpfung von -30dB. Diese wäre 
hier 30dB. Aber lassen wir uns nicht an solchen Kleinigkeiten 
aufhalten... ;)

michael_ng schrieb:
>> Dann muss man also wohl bei Datenblättern zb. von Chipantennen, wohl
>> oder übel einfach davon ausgehen, dass sich die Impedanz zu größten
>> Teilen aus Wirkanteil zusammensetzt.
> Das ist leider Unsinn... siehe oben.

Ich entschuldige mich. Es sollte heißen: "Dann muss man also wohl bei 
Datenblättern zb. von Chipantennen, wohl oder übel einfach davon 
ausgehen, dass sich die Impedanz zu größten Teilen aus Wirkanteil 
zusammensetzen KÖNNTE.

Dennoch verstehe ich nachwievor nicht, warum man bei einer großen 
Reflexionsdämpfung, die nun mal etwas über den Betrag des 
Reflexionsfaktors aussagt, sagen kann:"Diese Antenne ist gut/sehr gut 
angepasst", ohne dabei die Phase zu berücklsichtigen.

Oder frage ich einmal anders: Welchen Einfluss hat die Phase des 
Reflexionsfaktors auf die Anpassung? Es kommt zu Phasensprüngen am 
Übergang bzw. an der Reflexionsstellen, das weiß ich aber hm wie 
gut/schlecht ist das für die Anpassung bzw. den Wunsch möglichst viel 
Leistung in die Antenne zu bekommen.

Man stelle sich vor, man drehe mittels Poti (haha) am Blindwiderstand 
der Lastimpedanz: Die hat Einfluss auf |S11|dB, weil dies eben der 
komplexwertige Reflexionsfaktor ist. Aber ändert dies auch etwas an der 
eingekoppelten Leistung? Nein!? weil eben wie auch gesagt, der 
Wirkwiderstand die Leistung aufnimmt (egal ob nun abgestrahlt oder 
vernichtet). Man kann also nicht sagen: "Meine Antenne nimmt viel 
Leistung auf, WEIL |S11|dB sehr klein ist?
Irgendwie besteht für mich ein Konflikt zwischen Mathemtik und Praxis...

Autor: Fred (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Man kann also nicht sagen: "Meine Antenne nimmt viel
> Leistung auf, WEIL |S11|dB sehr klein ist?
> Irgendwie besteht für mich ein Konflikt zwischen Mathemtik und Praxis...

Doch das kann man sehr wohl. Was man nicht sagen kann ist, dass die 
aufgenommene Leistung auch abgestrahlt wird. Das ist ein kleiner aber 
wichtiger Unterschied.

Es gibt hier überhaupt keinen Konflikt zwischen Mathematik und Praxis. 
Den gibt es übrigens in den wenigsten Fällen, wenn man die maßgeblichen 
Parameter berücksichtigt.

Autor: Plasmon (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Dennoch verstehe ich nachwievor nicht, warum man bei einer großen
> Reflexionsdämpfung, die nun mal etwas über den Betrag des
> Reflexionsfaktors aussagt, sagen kann:"Diese Antenne ist gut/sehr gut
> angepasst", ohne dabei die Phase zu berücklsichtigen.

Weil der Begriff der Anpassung nunmal über die Reflexionsdämpfung 
definiert ist. Wenn die Reflexionsdämpfung 30 dB ist, kann man von einer 
sehr guten Anpassung sprechen, egal, wie arg{r} ist. Nur 1/1000 der 
Leistung kommt zurück. Wenn du in das Smith-Diagramm schaust, dann heißt 
das, dass deine Last irgendwo auf einem Kreis mit |r| = 0,03 liegt, das 
ist praktisch identisch mit 50 Ohm. Der Realteil ist so gut wie 50 Ohm, 
der Imaginärteil ist so gut wie Null, egal, bei welcher Phase von r.

> Oder frage ich einmal anders: Welchen Einfluss hat die Phase des
> Reflexionsfaktors auf die Anpassung?

Gar keinen. Alle Impedanzen, die auf einem Kreis |r| = const im 
Smith-Diagramm liegen, führen zum gleichen Anpassfaktor bzw. zum 
gleichen VSWR. Alleine |r| bestimmt, welcher Anteil der Leistung 
reflektiert wird. Wenn es also nur um den Leistungsanteil geht, der von 
der Last aufgenommen wird, dann spielt die Phase von r keine Rolle.

> Man stelle sich vor, man drehe mittels Poti (haha) am Blindwiderstand
> der Lastimpedanz: Die hat Einfluss auf |S11|dB, weil dies eben der
> komplexwertige Reflexionsfaktor ist. Aber ändert dies auch etwas an der
> eingekoppelten Leistung? Nein!?

Doch! Wenn du nur den Imaginärteil änderst, bewegst du dich nicht auf 
einem Kreis |r| = const, du veränderst |r|. Natürlich hat ein Parallel- 
oder Serienblindelement Einfluss auf die aufgenommene Wirkleistung im 
Realteil. Wenn du am Blindelement drehst, änderst du auch Spannung (oder 
Strom) am ohmschen Anteil.

Autor: mato (Gast)
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Martin S. schrieb:
> Dennoch verstehe ich nachwievor nicht, warum man bei einer großen
> Reflexionsdämpfung, die nun mal etwas über den Betrag des
> Reflexionsfaktors aussagt, sagen kann:"Diese Antenne ist gut/sehr gut
> angepasst", ohne dabei die Phase zu berücklsichtigen.

Wenn der Reflektionsfaktor einen bestimmten Betrag hat ist die Phase in 
Bezug zur Reflexionsdämpfung völlig irrelevant. Egal ob 0°, 90° oder 
267°, die Reflexionsdämpfung ist die gleiche.

Große Reflexionsdämpfung = kleiner Reflektionsfaktor = wenig Leistung 
wirkt reflektiert = viel Leistung geht in die Antenne => also gute 
Anpassung.

Die Phase wird erst dann interessant, wenn man die Anpassung der Antenne 
über zusätzliche Blindelemente verbessern möchte. Anhand der Phase kann 
man dann sehen, welches Element bzw. welche Kombination an Elementen (C, 
L) die Reflexionsdämpfung verbessert.

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