Hallo! Ich würde gerne hier mit den Fachpersonen für runde Hohlleiter etc. über die Beste Lösung für das folgende Problem diskutieren: Es geht darum einen drehbaren (100 RPM) runden hohlleiter (circular waveguide) für 5 GHz zu dimensionieren. Ich habe bereits eine solche Teststrecke über einen Meter aufgebaut und habe an beiden Enden e-probes im korrekten Abstand zur Rückwand (back short) aufgebaut. Funktioniert auch alles Bestens. (Im Priznzip zwei cantennas über ein rohr verbunden). Strecke wurde mit dem VNA ausgemessen und liegt innerhalb der Erwartungen. Nun, das Problem ist jetzt, dass die Übertragungseingenschaften (z.B. S21) davon abhängen, wie die beiden e-probes an den beiden Enden zu einander ausgerichet sind. Sind beide probes senkrecht zueinander habe ich natürlich mehr Dämpfung bzw. schlechteres S21. Dies folgt natürlich daraus, dass die e-probes ja ein E-feld erzeugen, welches Senkrecht zur Wand steht (parallel zur e-probe). Ist die Empfangsprobe parallel dazu, habe ich viel Signal sonst wenig. Soweit mal keine Überraschung. Gibt es hier nun Möglichkeiten, dass ganze so zu designen, dass die Übertragungseigenschaften nicht von der Ausrichtung der beiden Probes abhängen? Zirkular polarisiert einkopplen? Wie müsste man so etwas konstruieren? Einschlägige Literatur dazu ist schwierig zu finden bzw. hat meistens nur Infos für rechteckige Hohleiter. Ein Schupps in die richtige Richtung wäre super! Gruss
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Was soll es denn werden, bzw, woher stammen die Signale? Ich nehme an, die "e-probes" sind linear polarisiert?
Wird eine Übertragungsstrecke für 5 GHz WLAN. Signale kommen von entsprechend Industrial WLAN Geräten. Gemäss meinem Kenntnissstand ist dies so, aber behafte mich nicht darau ;)
Zirkulare Polarisation wäre schon hilfeich in diesem Fall, da die Schwankungen dann nicht mehr so stark sein werden. Allerdings könnte durch eine Asymmetrie der Übertragung bei 300RPM Störungen auftreten. OFDM mag es nicht so sehr, wenn der Üebrtragungskanal sich schnell ändert, und 5Hz Rotation könnte da schon kritisch sein. Das müsste man testen.
Vielen Dank für deine Antwort. Also die maximale Drehzahl wird 100 RPM sein. Typischerweise wird es 40 RPM sein. Wie könnte man so eine zirkulare Polarisation erreichen? Oder wäre es eventuell einfacher nicht den TE11 Mode anzuregen sondern TM01 (symmetrisch)?
Bei W1GHZ könnte sowas stehen: http://www.w1ghz.org/antbook/contents.htm -> 6.3 Circular Waveguide Feeds
Die Theorie: wenn die "e-probes" nichts weiter als Lambda/4 Stäbchen sind, dann müsstest Du 2 Stück einbauen, im 90° Winkel zueinander. Diese werden dann mit 90° Phasenversatz gespeist. Aber wie sieht der Hohlleiter aus? Wieviel Platz ist da drin?
Ist das WLAN Mimo-fähig? Wieviel Dämpfung (Link Budget) wird im Bereich ausserhalb der Drehkupplung noch benötigt? JE nachdem sieht die Lösung anderst aus.
Nein, das System ist nicht MIMO fähig. Sendeleistung: 15 dBm Empfängerempfindlichkeit: -87 dBm Momentan hat die noch unoptimierte Übertragungsstrecke (erster Versuch) im Besten Fall ca. 6dB Dämpfung (probes parallel) und im schlechtesten Fall ca. 30dB. Nach der Hohlleiterstrecke folgt noch ca. 3m Luftstrecke, jedoch in unmittelbarer Nähe des Bahnstromnetzes (Oberleitung). Dies ist für mich eine ziemliche Unbekannte. Stefan M. schrieb: > Die Theorie: > > wenn die "e-probes" nichts weiter als Lambda/4 Stäbchen sind, dann > müsstest Du 2 Stück einbauen, im 90° Winkel zueinander. > Diese werden dann mit 90° Phasenversatz gespeist. > > Aber wie sieht der Hohlleiter aus? Wieviel Platz ist da drin? Phasenverschoben Speisen geht nicht, da das WLAN Gerät gegeben ist. Lässt sich nichts dran ändern. Der Hohlleiter ist einfach ein Rohr, 45mm OD, 35mm ID. Christoph Kessler (db1uq) schrieb: > Bei W1GHZ könnte sowas stehen: > http://www.w1ghz.org/antbook/contents.htm > -> 6.3 Circular Waveguide Feeds OK, schau ich mir gleich an!
Heisst das, das die Antennen im/am Gerät (auf beiden Seiten) integriert sind, und nicht herausgeführt/extern mit Buchsen? Dann wird es schwierig eine brauchbare zirkulare Pol. zu erreichen. Ev. kann man noch etwas mit einer Lamda/4 Platte im Hohlleiter machen (wie bei den früheren LNBs). Die Verluste spielen bei ein paar Metern kaum eine Rolle mehr.
Hi, MB, bei Sivers Lab haben wir sowas gern gekauft. > > Ich würde gerne hier mit den Fachpersonen für runde Hohlleiter etc. über > die Beste Lösung für das folgende Problem diskutieren: Was sind die Kriterien für "beste"? In meimem Anlagenbau ist das eine, die gekauft und umgehend geliefert werden kann, denn die Eigenkonstruktion ist fast immmer teurer als gekauft. Siehe Anhand. "Rotary Joint" ist das Suchwort - und da findet sich auch bei Spinner etwas. Ciao Wolfgang Horn
Eine Drehuebertragung macht man sinnvollerweise mit einem TM Mode in einem runden Hohlleiter. Der ist drehinvarinat. In der Endflaeche jeweils einen Dipol senkrecht rein.
Angehängte Dateien:
Danke für die rege Beteiligung! HF-Werkler schrieb: > Heisst das, das die Antennen im/am Gerät (auf beiden Seiten) integriert > sind, und nicht herausgeführt/extern mit Buchsen? Dann wird es schwierig > eine brauchbare zirkulare Pol. zu erreichen. > > Ev. kann man noch etwas mit einer Lamda/4 Platte im Hohlleiter machen > (wie bei den früheren LNBs). Die Verluste spielen bei ein paar Metern > kaum eine Rolle mehr. Nein, dass dann zum Glück doch nicht. An beiden Geräten gibt es RPSMA Steckverbinder. Mein Kommentar bezog sich auf Änderungen an der internen Elektronik. So etwas habe ich ebenfalls bereits gesehen, jedoch habe ich keine gute Literatur zur Dimensionierung etc. gefunden. Erfahrung habe ich da leider auch zu Wenig... Wolfgang Horn schrieb: > Was sind die Kriterien für "beste"? In meimem Anlagenbau ist das eine, > die gekauft und umgehend geliefert werden kann, denn die > Eigenkonstruktion ist fast immmer teurer als gekauft. > > Siehe Anhand. "Rotary Joint" ist das Suchwort - und da findet sich auch > bei Spinner etwas. > > Ciao > Wolfgang Horn Bei meinem Fall ist die "beste": - Möglichst wenig Dämpfung, bei einfachem Aufbau d.h. möglichst wenig bewegliche Teile bzw. Verschleissteile. RF Rotary Joints ist ein gute Stichwort und das ist sicherlich eine Variante. Besten Dank. заббэртроль schrieb: > Eine Drehuebertragung macht man sinnvollerweise mit einem TM Mode in > einem runden Hohlleiter. Der ist drehinvarinat. In der Endflaeche > jeweils einen Dipol senkrecht rein. Also doch TM Mode. Hast du vielleicht ein paar Links wo das gut beschrieben ist? In meiner Literatur wird das immer nur sehr kurz angesprochen mit einem mikrokleinen Bildchen ohne Dimensionen. Ich habe Microwave Engineering von Pozar und Microwave Engineering Concept and Fundamentals von Ahmad Shadid Khan. Da ist das Ganze jedoch nur ein Randgebiet. Meines wissen ist TE11 der dominante Mode im runden Hohlleiter. Die Dimensionierung der "e-probes" ist gut beschrieben und bekannt. Wie muss das ganze im detail Aussehen, wenn man TM01 anregen möchte? Bzw. was sind gute Dimensionen für die ersten Versuche? Dipol senkrecht in Endfläche ist klar. Wie lang sollte der sein? Auch lamda,g / 4 ? Dipol? Die angehängten Bilder sind alle aus Microwave Engineering von Khan. Etwas verwirrend für mich ist jetzt, dass auf dem Bild unten rechts von Loop gesprochen wird. Muss ich jetzt mit dem Innenleiter einen Loop machen? Oder einfach nur gerade rein? Grüsse
Ein Problem bei meinem Fall mit dem TM Mode scheint zu sein, dass dieser eine höhere untere Grenzfrequenz hat. Somit scheint mein Rohr dann leider zu dünn zu sein für 5 GHz... 35mm für TE11 Mode gibt ca. 5 GHZ Cutoff. Da ich am oberen Ende des WLAN Bandes arbeiten möchte, sollte das noch gehen. Mal rechnen...
Wenn der E01-Mode angeregt werden soll, ist der Innendurchmesser möglicherweise zu klein und die Welle in dem Mode bei der Frequenz noch nicht ausbreitungsfähig. Üblicherweise ist die Bedingung für E01-Mode 1,03D < lambda0 < 1,31D
Mit der Antenne gibt man den TM mode erst mal vor. Wenn der Wellenleiter kurz genug ist, kann sich der Mode nicht aendern. Allenfalls waere TE auch moeglich, bedeutet einfach eine loop Antenne. anstelle einer Stabantenne.
Jetzt müssen wir aufpassen, dass wir nichts durcheinander bringen. Der dominante Mode (tiefste cutoff Frequenz) in einem runde Hohlleiter ist TE11. Den regt man mit einer e-probe, senkrecht zur Abschlusswand an. Das ist realisiert und funktioniert. Bis auf den Nachteil der ändernden Dämpfung bei drehen der beiden Abnehmer. Der tiefste symmetrische Mode ist jedoch der TM01 mode. s.h. Bilder. Dieser TM01 Mode kann sich jedoch bei dem Rohrdurchmesser wohl nichtmehr bei der von mir gewünschten Frequenz ausbreiten. Somit fällt das wohl flach. Also entweder aktzeptiere ich die ändernde Dämpfung oder versuche weiter eine zirkulare Polarisation mit dem TE11 Mode zu erreichen.
Schau mal hier wegen dem "dielectric plate" zur Erzeugung der zirkularen Polarisation: http://lea.hamradio.si/~s57uuu/emeconf/eme06.htm Plexiglas sollte man in jedem Baumarkt finden können Gruss
Darf man erfahren, wie es nun weiterging? War mein Vorschlag hilfreich?
Bin noch nicht dazu gekommen, das mit dem polarizer zu testen. Momentan denke ich, dass dies gar nicht notwendig sein wird und nehme die grössere Dämpfung einfach in Kauf. Beim Polarizer ist dann auch noch nicht klar, ob dies etwas bringt.. oder? Ich meine das Grundproblem mit der nicht optimalen Ausrichtung der probes zum e-feld wird ja auch bei zirkular polarisierten Wellen bleiben. Wenn der Feldvektor sich ständig dreht, dann folgt ja daraus, dass auch in diesem Fall die empfangs probe und das Feld nicht parallel sind. oder?
MB schrieb: > Ich meine das Grundproblem mit der nicht optimalen Ausrichtung der > probes zum e-feld wird ja auch bei zirkular polarisierten Wellen > bleiben. Du hast dann aber theoretisch nur 3dB Verlust, egal wie die Ausrichtung ist.. Auf jeden Fall sollten sich die Schwankungen je nach Ausrichtung reduzieren Warum bist du denn auf das kleinerer Rohr festgenagelt? Meiner Meinung nach ist TM-Mode hier eigentlich die beste Lösung
Danke erstmal für das Feedback. MB schrieb: > Wenn der Feldvektor sich ständig dreht, dann folgt ja daraus, dass auch > in diesem Fall die empfangs probe und das Feld nicht parallel sind. > > oder? Das ist ja gerade der Effekt, der gewünscht ist. Durch die zirkulare Polarisation wird der Drehwinkel der zweiten Antenne sich nicht mehr auswirken. Funktion: Der Kunststoffkörper im Hohlleiten "bremst" eine der Vektorkomponenten um Lambda/4, so dass die zirkulare Polarisation entsteht. Damit das funktioniert, muss der Kunststoffteil zur lineare Antenne um 45° gedreht sein. Nach dem Kunststoffteil ist die Polarisation dann zirkular/drehend und die mechanisch gedrehte lineare Antenne am anderen Ende bekommt immer etwas vom ersten Signal. Zirkulare Polarisation wird bzw. wurde sehr oft bei Satellitensignalen eingesetzt, da der zur Stabilisierung erforderliche Spin des Satelliten bzw. lineare Polarisationsfiltereffekte der Atmosphäre dann keine Auswirkung haben. Bekannte Beispiele: - GPS - erste Satelliten-TV-Systeme
HF-Werkler schrieb: > Das ist ja gerade der Effekt, der gewünscht ist. Ich denke gerade nicht. oder? Ich will ja möglichst parallel sein, damit die probe möglichst viel Energie auskoppeln kann. Wie passiert das dann genau, wenn sich das Feld immer dreht? @All Es hat sich nun herausgestellt, dass die ganze Sache nicht funktiniert, wenn die beiden Probes senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Also bin ich jetzt wohl gezwungen entweder einen HF-Rotary Joint zu nehemn oder die Polarisation zu versuchen. Sind beide Probes parallel zueinander funktioniert alles bestens (wie es zu erwarten war). Mein Hohlleiter verbindet ein WLAN Modul mit einer Antenne. Das WLAN Modul befindet sich auf dem drehenden Teil. Was ich noch nicht verstehe: Spielt es eine Rolle wo genau dieses Plexiglasstück eingesetzt wird? Unter dem gegenben Link steht, dass der Winkel zwischen Plexiglas und E-Feld 45° betragen muss. Dies kann ich aber nur für eine Probe garantieren, das sich ja die andere Probe ständig dreht. Das 5 GHz WLAN funktioniert ja im halbduplex Betrieb. D.h. eine Probe ist mal der Sender, dann wieder der Empfänger. Wenn ich die Plexiglasscheibe jetzt auf dem drehenden Stück im vorgeschriebenen Winkel von 45° zur Probe unten montiere, so funktioniert ja der Polarisator nur für diese Probe oder? Wenn dann auf die andere Probe umgeschaltet wird, dann ist der Winkel zwischen Scheibe und dieser Probe ja nicht 45°. Funktioniert es dann immernoch? Grüsse und vielen Dank für eure Antworten. MB
Du musst nicht linear/identisch polarisiert sein, um ein Signal zu bekommen. Der Verlust, wenn nur eine Probe den Kunststoffkeil hat, liegt bei 3dB. Das sollte nicht stören bei einer geschätzten Streckendämpfung von ca. 30-60dB. Es reicht daher aus meiner Sicht, wenn nur eine "Antenne" den Polarisationswandler hat. Du kannst aber gerne an jeder Probe einen Kunststoffkeil verbauen. Versuch es doch einfach mal mit einem Keil, die Länge wirst du experimentell ermitteln/optimieren können.
Ausgezeichnet, wenn das funktioniert, wäre dies super! Habe den Keil mal nachgebaut mit auf 5 GHz skalierten Dimensionen. Gemäss Literatur soll dieser Keil eine der beiden Komponenten des E-Feldes um 90° verzögern. Dies geschieht durch die kleinere Ausbreitungsgeschwindigkeit im Plexiglas. Folglich sollte die Länge des Keiles dafür sorgen, dass eine Verzögerung von einem Viertel der Periodendauer bei 5GHz entsteht. Zusammen mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit in Plexiglas lässt sich dann die theorertische Länge berechnen. Kann jedoch keine Änhlichkeit mit den für 10 GHz geposteten Werten feststellen.. Ansonsten gilt dann try and error.. Messungen folgen.
P.S.: MB schrieb: > Gemäss Literatur soll dieser Keil eine der beiden Komponenten des > E-Feldes um 90° verzögern. Dies geschieht durch die kleinere > Ausbreitungsgeschwindigkeit im Plexiglas. Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden, sondern PTFE (Teflon).
lrep schrieb: > Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden, > sondern PTFE (Teflon). Wie begründest du dies bei der hiergenannten Anwendung? Welche Rolle spielen die Verluste hier? Welche Verluste hat PMMA gegenüber PTFE bei 5GHz? Was ist leichter zu bearbeiten? Ich denke, eher, es spielt überhaupt keine Rolle in diesem Fall, welches Material man verwendet, da der zusätzliche Link Loss vernachlässigbar sein dürfte.
HF-Werkler schrieb: > lrep schrieb: >> Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden, >> sondern PTFE (Teflon). > Wie begründest du dies bei der hiergenannten Anwendung? Ein tandelta von etlichen 10^-2 bei 8,9GHz sieht mir nicht gerade rekordverdächtig aus: http://www.ias.ac.in/matersci/bmsapr2006/181.pdf Das sind Werte, wie man sie mit manchen Hölzern erreicht, und Keile daraus könnte man für Abschwächer bzw. Wellensümpfe verwenden. Vergleichsweise ist Teflon mit 3*10-4 @ 3GHz rund 100 Mal besser. Allenfalls käme noch PE in Frage, das ähnlich gut ist wie PTFE. Leider werden für die PE-Schneidebrettchen aus dem 1-Euro-Markt keine elektrischen Werte garantiert. http://www.rfcafe.com/references/electrical/dielectric-constants-strengths.htm
9 GHz mit 3 GHz vergleichen ist schon ein bisschen unfair, zumal nicht der komplette Hohlleiter mit dem Material gefüllt ist sondern nur ein Keil halte ich die durch das Material entstehende Dämpfung für sehr klein.
Alex schrieb: > zumal nicht > der komplette Hohlleiter mit dem Material gefüllt ist sondern nur ein > Keil Das ist nicht einmal ein Keil, sondern nur eine (angeschrägte) Platte. Dennoch liegt der verzögernde Teil parallel zu einer Komponente des E-Feldes und wirkt bei einem verlustreichen Material abschwächend, während die senkrecht zur Platte stehende Komponente nicht verzögert und kaum abgeschwächt wird. Das Beste, was man aus diesen Komponenten mit ungleicher Amplitude dann zusammensetzen kann, ist eine elliptische Polarisation.
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