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Forum: HF, Funk und Felder frage zu impedanzanpassungen und hf-amplitudenmessung


Autor: mathias (Gast)
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hallo

habe eine grundlegende frage zur impedanzanpassung wenn es langsam zu 
höheren frequenzen übergeht, so ab 15 MHz aufwärts. wäre gut wenn mir 
jemand etwas grundlegendes verständnis rüberbringen könnte.
in meinem fall will ich mir eine breitbandige eingangsstufe bauen im 
A-Betrieb.

ich habe bereits gelernt dass im HF bereich anpassungen vorgenommen 
werden, damit maximale leistung übertragen wird wegen dem 
reflexionsfaktor. die gängisten methoden sind übertrager oder Pi-Glied.
dabei wird bei z.b. einem zu großem eingangswiderstand die spannung 
hochtransformiert, damit trotzdem die gleiche leistung an dem größeren 
widerstand umgesetzt wird (so hab ichs verstanden).

meine 3 fragen sind folgende:

1. wenn bei der anpassung am eingang meine amplitude schon um z.b. 
faktor 5 oder 10 hochtransformiert wird und dann im verstärker nochmal 
verstärkt wird dann kanns doch passieren dass meine amplitude maßlos in 
die begrenzung geht wenn ich in meinem fall nur 9V versorgung habe. wie 
kann ich das verhindern ?
oder hab ich da einen denkfehler? eigentlich will ich meine amplitude 
nur um den faktor des verstärkers verstärken.
ausserdem gelten diese impedanztransformationen nur für eine bestimmte 
frequenz.., wenn ich z.b. breitbandig zwischen 15 und 150MHz verstärken 
will hab ich doch ein problem.

2. ab welcher frequenz sind leistungsanpassungen überhaupt notwendig ?
als NF-schaltungsentwickler wählt man ja gewöhnlich die 
spannungsanpassung für maximale spannungsamplitude.

3. wie mess ich am besten den signalverlauf innerhalb meiner schaltungen 
bei frequenzen ab 15 MHz ? mein tastkopf hat 15 pF + 30 pF am eingang 
vom oszi macht 45pF, das dämpft schon gewaltig. was mach ich da am 
besten wenn ich meine schaltung durch die messkapazität nicht 
beeinflussen will ?
ich muss ja irgendwie überprüfen ob meine amplitudenwerte richtig sind.

mfg



Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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zu 3 erstmal: ein 10:1 Tastkopf hilft schon sehr, der hat noch 4-7pF.
Sonst mißt man entweder mit thermischer Leistungsmessung, also ein 
Widerstand, dessen Wärmeentwicklung gemessen wird - der kommt anstelle 
der folgenden Stufe nur zum Messen rein -  oder man schaltet einen 
Meßrichtkoppler in die Leitung, der einen definierten Bruchteil der 
Leistung auskoppelt, wahlweise zu einer Detektordiode oder auch einem 
thermischen Leistungsmesser.

zu 2
Leistungsanpassung immer wenn der Verstärker bei der Frequenz nicht mehr 
viel Leistungsverstärkung hat, man holt aus der Schaltung raus, was man 
bekommen kann.
Im NF-Bereich ist Leistungsverstärkung keine solche Kostenfrage. 
Außerdem werden z.B. Lautsprecher mit "harter" Spannung angesteuert , 
Innenwiderstand gegen Null, weil es sonst zu Resonanzen kommt.

zu 1
durch Resonanz ( Schwingkreise)  kann die Spannung höher als die 
Betriebsspannung gehen, aber im Prinzip stimmt die Überlegung. 
Breitbandige Anpassungen sind tatsächlich eine Kunst, traditionell hat 
man das gern vermieden, Funktechnik war immer eine schmalbandige 
Angelegenheit.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Die 50 Ohm-Anpassung ist ja nicht zwingend, es ist nur messtechnisch 
sinnvoll, alles auf eine bestimmte Impedanz zu beziehen. Man kann dann 
einzelne Baugruppen entwickeln, die sich einfach zusammenschalten 
lassen.
Es gibt nur einen wirtschaftlich sinnvollen Wellenwiderstand irgendwo 
zwischen 50 und 75 Ohm, wobei 75 Ohm einen dünneren, preiswerteren 
Innenleiter im Koaxkabel bedeutet, weshalb dieser Wert in der 
Radio/Tv/Sat- Installationstechnik benutzt wird. Alte Meßgeräte von 
Rohde&Schwarz haben noch 60 Ohm

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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> 3. wie mess ich am besten den signalverlauf innerhalb meiner schaltungen
> bei frequenzen ab 15 MHz ?

Manchmal genügt eine einfache Ge/Si HF-Diode und

ein hochohmiger Spannungsmesser, um ein Signal zu verfolgen ;)

Autor: pumpkin (Gast)
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die spannungsbetrachtung und sachen wie 'hochtransformiert' sind hier 
nicht korrekt. die anpassnetzwerke dienen dazu, die impedanzen 
anzupassen. ein beispiel:

du hast einen generator/quelle mit einem beliebigen innenwiderstand 
(meinetwegen reelle 50öhme). damit willst du hochfrequent (da macht es 
halt am meisten sinn) ne endstufe betreiben die aber einen 
eingangswiderstand von meinetwegen 600öhme hat (alles nur beispiele). 
wenn du die beiden direkt miteinander verbinden würdest hättest du 
heinen harten übergang (vgl. stoßstelle) an denen streuungen/reflexionen 
auftreten. um das zu vermeiden, entwirft man anpassglieder aus reaktiven 
bauteilen (L, C) die im grunde nix anderes sind als schwingkreise 
(saug/sperr). anpassung entsteht in diesem fall, wenn der generator bei 
der angepassten frequenz eine last von 50ohm 'sieht', und umgekehrt die 
last nen generator mit 600ohm 'sieht'. dann ist der reflexionsfaktor 
null. das ist ein triviales beispiel, in realität ist das sehr viel 
komplizierter weil verluste der elemente und andere sachen eine wichtige 
rolle spielen. wenn du nen HF-skipt suchst dann sag bescheid, ich geb 
dir nen link.

pumpkin

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Da werden schon Spannungen hochtransformiert, beispielsweise bei der 
Anpassung einer Magnetringantenne. Die hat im Hochpunkt einen 
Abstimmkondensator, dessen Plattenabstand zum Beispiel für 4 Kilovolt 
ausgelegt ist, weil bei 100 Watt auf Kurzwelle an der Antenne solche 
Spannungen auftreten.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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hier ein Handbuch (5 MByte) zu Loopantennen mit 14kV-Kondensator
http://www.wimo.de/download/loop-manual.pdf

Autor: pumpkin (Gast)
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das ist eine spezielle anwendung. aber bei normalen anpasskreisen kann 
man von soetwas nicht sprechen.

zu der sache mit der breitbandigkeit: in diesem fall steht man vor einem 
kleinen problem bei dem kompromisse eingegangen werden müssen. die 
netzwerke müssen dann breitbandiger ausgelegt werden wobei die grenzen 
der anpassung enger werden.

pumpkin

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Oder man geht zu verlustbehafteter Anpassung über. Widerstände beruhigen 
einen Frequenzgang ungemein - auf Kosten der Verstärkung.

Autor: pumpkin (Gast)
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sicher, die 'versauen' dann die güte und drücken somit die bandbreiten 
hoch. das ist das was ich meinte. bandbreite_"verstärkungs"_produkt = 
const.


pumpkin

Autor: mathias (Gast)
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hallo

erstmal danke für die antworten, das mit dem 10:1 tastkopf hab ich schon 
geklärt, die im labor haben einen aktiven mit 8pF.

zum thema anpassnetzwerke:
also ich lass da noch nich locker *g

nehmen wir einen übertrager als anpassglied.
der quellwiderstand sei 50 Ohm und die Last 200 OHm. das 
wicklungsverhältnis wird so gewählt, dass die spannung im sekundärkreis 
größer wird (also bei den 200 OHM). damit die Leistung in beiden 
widerständen gleich ist, muss die spannung in den 200 OHm 4 mal so groß 
sein wie in den 50 Ohm. bei einer eingangsamplitude von 1V macht das 
dann 2V am 200 OHm widerstand, wobei 0.5V
in den 50 OHM abfallen. die quelle "sieht" an der primärspule auch 50 
Ohm, sodass 0.5V auch an dieser stelle abfallen müssten. das ganze mal 4 
ergibt dann 2V am Ausgang.
!wenn ich hier einen denkfehler mach bitte ich um korrektur!

sogenannte Pi-Glieder ( z.b. C-L-C) machen auch nichts anderes als eine 
Resonanzüberhöhung bei der Arbeitsfrequenz oder -dämpfung je nachdem ob 
man am eingang oder ausgang anpasst.

mfg

Autor: dl7avf (Gast)
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Hallo mathias,

dein Denkfehler liegt in der Betrachtung der Transformatoreigenschaften.
Impedanzen (Z bzw. R) werden mit dem Quadrat der Windungszahlen (n) 
transformiert.
Also für 50 auf 200 Ohm (Z2/Z1=4) müssen n2/n1=2 sein.

Herleitung aus den Transformationseigenschaften für Spannungen und 
Ströme:
U2 = n2/n1 * U1 und I2 = n1/n2 * I1 ergibt U2/I2 = (n2*n2)/(n1*n1) * 
U1/I1.

Schöne Grüsse,

Franz


Autor: wanie (Gast)
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Hi pumpkin!
Kannst du vielleicht mal den link für das HF-skipt posten?
Ich wäre ausgesprochen dankbar!

MfG
wanie

Autor: gigolo (Gast)
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hallo nochmals :)

ok ich kam da etwas durcheinander, muss noch wurzel ziehen vorher.
aber es ändert trotzdem nicht wesentlich meinen standpunkt dass die 
spannung
nach dem anpassglied größer is als davor.
um z.b. von 50 auf 2kOhm zu kommen brauch ich ein übertragungsfaktor von 
ca. 6,3. bei 1V eingangsamplitude gibt das etwa 3.15V am ausgang, vorher 
wurde es halbiert. rechnet man die spannung ins quadrat durch 2kOhm 
kommt man auf ca. 5mW, was auch beim 50 Ohm widerstand abfällt.
wenn ich jetz diese 3.15V mit den 1V vergleiche, kann man sehr wohl von 
einer
hochtransformation reden.
hab gerade mit nem hilfsprogramm das äquivalente Pi-Glied ausgerechnet, 
er zeigt im frequenzgang auch faktor 6,3 an bei meiner frequenz.

sogesehen gut zu wissen dass mein Anpassnetzwerk bereits mit in die 
Verstärkung eingeht, sofern es sich um eine verstärkerstufe handelt.

mfg

Autor: mathias (Gast)
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sorry, gigolo = mathias ;)

Autor: pumpkin (Gast)
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ich muss "vorwarnen": ist handschriftlich und riesig, aber leserlich und 
imho ne gute basis wenn mans durcharbeitet.

http://www.total-war.org/sound_inside_STUFF/semest...

inhaltsverzeichnis gibts hier:
http://www.tfh-berlin.de/~kappen/HF/HF-I/hf1-inhaltsv.pdf

ich hoffe du kannst was mit anfangen  ^^

pumpkin

Autor: pumpkin (Gast)
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@mathias: die resonanzüberhöhung steigert die spannung, aber darum geht 
es bei anpassung nicht. es geht tatsächlich um die widerstandsanpassung. 
deswegen meinte ich dass 'hochtransformiert' ein eher unglückliches wort 
ist in diesem zusammenhang. nich krumm nehmen.

pumpkin

Autor: Mathias (Gast)
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bin beeindruckt von dem script.
wäre froh wir hätten alles so ausführlich mit zick beispielen 
durchgemacht,
speziell im bereich LC-filter oder resonanzverstärker.

mfg

Autor: pumpkin (Gast)
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auf jeden fall, dieser prof ist wirklich hinterher mit dem stoff den er 
uns reindrückt. aber dafür ist die tinte im füller quasi nur noch zum 
kühlen der spitze da - soviel pinseln wie bei dem tut man selten ^^ . 
freut mich jedenfalls dass du was mit anfangen kannst.

pumpkin

Autor: wanie (Gast)
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Besten Dank!

Mit dem script komm ich wohl klar...
Hab nämlich nen buch über hf daheim und das ist mir noch ein bischen zu 
hoch...
Vielleicht versteh ich nach dem script worums in dem buch geht ;)

MfG
wanie

Autor: pumpkin (Gast)
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oh ja, das mit den HF büchern ist so eine sache: bisher habe ich oder 
nen kollege kein gutes grundlagenbuch gefunden - die meisten sind zu 
theoretisch und steigen gleich mit feldtheorien ein.
wenn jemand hier im forum nen heißen tip hat wäre ich dankbar.


pumpkin

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