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Forum: HF, Funk und Felder smith diagramm anfängerfragen


Autor: karli (Gast)
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Ich habe einige "Anfägerfragen" zum Smith Diagramm:

Anmerkung: Der Weg in die Mitte ist mir klar ( wo u wie weit ich fahren 
muss, wenn ich einen Widerstand, Spule usw verwende)
-)Es gibt ja viele Wege "in die Mitte" zu kommen. Wonach wählt man den 
Weg? Achtet man nur aufs geringste Q? Mit welchen Verlusten ist zu 
rechnen wenn ich zb einen 5dbm Ausgang mit xR - yj an eine 50R 
Schnittstelle anpasse? Kann man das auch aus dem Diagramm ablesen?
-)Man kann ja für jeden Punkt das SWR bestimmen..in der Mitte ist es 1. 
Doch wie hoch ist das gesamte SWR. Ich meine damit, es kommt ja nicht 
alles am Ende raus, was man rein schickt, wenn Bauteile bzw Leiterbahnen 
vorhanden sind. Oder sehe ich da was Falsch.
-) Wenn man eine Leiterbahn mit einer bestimmten Impedanz u Länge 
einzeichnet, wie wird da berücksichtig, dass eine Leiterbahn auch eine 
Kapazität hat (hat sie doch mit GND auf der Unterseite). Oder ist die 
Kapazität so gering, dass man sie vernachlässigen kann?
-) Wie macht man eine breitbandige Anpassung - gibt es dazu 
empfehlenswerte Unterlagen im Netz?
-) Ein LC Glied wäre ja auch ein Filter..wie beachtet man, dass durch 
die Anpassung nicht zugleich ein Filter entsteht? Gibt es da etwas, 
worauf man achten muss, oder rechnet man einfach das LC Glied als Filter 
nach?
-) Spricht etwas gegen die horizontale Linie(kein imaginärer Widerstand) 
oder sollt man diese meiden?

Meine Betonung liegt auf Anfänger. Also informiert mich bitte über meine 
Denkfehler oder dergleichen.

mfg

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Für eine einzige Frequenz ist der Weg theoretisch egal, aber man möchte 
normalerweise breitbandigere Anpassung erreichen, schon wegen der 
Streuungen.

Verluste kann das Smith-Diagramm ohne Modellierung dieser nichtidealen 
Bauteile nicht darstellen. Alle L und C sind erst mal ideal angenommen, 
das macht man auch z.B. bei der Filterberechnung.

"Raus- und Reinschicken" an verschiedenen Toren nennt man soweit ich 
weiß  nicht Smith-Diagramm, das bezieht sich immer auf die Reflexion an 
einem Tor, S11 oder S22.

Leiterbahen über einer Massefläche mit definiertem Wellenwiderstand , in 
der HF-Technik als Microstrip bezeichnet, haben ein festes Verhältnis 
von Längsinduktivität zu Querkapazität Z=sqrt(L/C), das ist also 
berücksichtigt.

Die Anpasswege im Smith-Diagramm sind immer für eine Frequenz 
gezeichnet, breitbandig kann das nicht sein. Damit hat jedes 
Anpassnetzwerk dieser Art auch immer Filterwirkung. Breitbandig gibt es 
nur Trafos oder verlustbehaftete Netzwerke, also mit Widerständen. Mit 
dem Trafo springt man idealerweise auf der "horizontalen Linie", der 
R-Achse, von einem Punkt direkt zu einem anderen. Alles andere sind 
Kreisbögen, die diese Linie verlassen müssen.

Autor: Matthias (Gast)
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> Es gibt ja viele Wege "in die Mitte" zu kommen. Wonach wählt man den
> Weg? Achtet man nur aufs geringste Q?

Spontan würde ich den Weg nehmen, der mit den wenigsten Bauteilen 
realisierbar ist.

> Man kann ja für jeden Punkt das SWR bestimmen..in der Mitte ist es 1.
> Doch wie hoch ist das gesamte SWR.

Der Radius ist doch der Betrag des Reflektionsfaktor, woraus sich 
wiederum das SWR berechnen läßt.

> Wie macht man eine breitbandige Anpassung - gibt es dazu
empfehlenswerte Unterlagen im Netz?

Es gibt Programme, die zeigen, wie sich das ganze bei 
Frequenzabweichungen verhält, also f+/-delta_f

> Ein LC Glied wäre ja auch ein Filter..wie beachtet man, dass durch
> die Anpassung nicht zugleich ein Filter entsteht? Gibt es da etwas,
> worauf man achten muss, oder rechnet man einfach das LC Glied als Filter
> nach?

Ja, das ist dumm, aber unvermeidlich ;-)

http://www.rfcafe.com/business/software/matching_n...

http://www.tm.agilent.com/data/static/eng/tmo/Note...

http://www.sss-mag.com/smith.html

http://www.sss-mag.com/smith01.html

Autor: sechsnullfuenf (Gast)
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Die Smithchart ist nur eine Darstellungsform. Da kann man nichts lernen. 
Du muesttest ein Netzwerk zuerst mit einer Simulation rechnen und dann 
in der Smithchart einzeichnen. Das andere bringt wenig.

Autor: karli (Gast)
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Also erstmal Danke für die zahlreichen Infos.

Ein Beispiel:

Empfämger IC-Pin 30-20j auf 50 Ohm SMA bei 5GHz

-)nach dem IC Pin eine offen 50 Ohm-6mm lange (ist es schlecht, wenn ich 
eine 50R Leiterbahn verwende, oder "gleicht" sich das alles am Ende 
aus?) Leiterbahn zb nach oben (wie weit sollte sie vom Pin entfernt 
sein? Am besten direkt drauf - oder? Spricht was dagegen diese Schräg zu 
verlegen?)  ->32.8+24j
-)anschließend eine 50 Ohm - 11mm lange Leiterbahn bis zum SMA Stecker.
->50.4+0j ergeben

Q<1
der radius zu den Punkten ist 0,34 (prozent) bis auf den letzen, der ist 
ja 50R deshalb radius 0. Was sagt das jetzt aus? Ja schon klar..ich kann 
das SWR in den Punkten berechnen. Doch was heißt das im Endeffekt für 
die Anpassung? Habe ich dann im ersten Punkt xx%Reflexion und im zweiten 
Punkt wieder xx% Reflexion und im letzten Punkt 0% Reflexion? Dann 
könnte ich ja direkt mit einer 50R Leiterbahn zum SMA gehen...dann hätte 
ich ja nur einmal die Reflexion - oder?

Ok...ich häng doch eine Zeichnung an*g*..ist glaub ich dann einfacher zu 
verstehen.
blau sind die Leiterbahnen
rot ist der IC
gelb ist der SMA
ich weiß, dass der IC eigentlich nicht die Quelle ist, da er ja ein 
Empfänger ist. Macht es einen Unterschied, von welcher Seite man das 
betrachtet?


So nun wäre es nett, diesen Weg zu beurteilen. Ich habe ihn deshalb 
gewählt, da ich hierbei keine Bauteile benötige.

danke fürs "zuhören".

mfg

Autor: karli (Gast)
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Ich hätte noch eine weitere Frage:
Vom Sender zur Antenne sollte das Kabel ja Lambda halbe (oder ein 
Vielfaches davon) sein.
Wie sieht das bei den Leiterbahnen aus? Wenn ich einen Sender mit 50R 
Ausgang habe und auf einem Board zum SMA will, genügt ja eine 50R 
Leiterbahn. Soll die auch mindestens Lambda halbe sein(wäre mir 
eigentlich zu lang)? Oder wird das anders gehandhabt?

Autor: sechsnullfuenf (Gast)
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Die Serienleitungen von 50 Ohm transformieren die SMA Impedanz im Kreis 
rum. Bei 50 Ohm an der SMA bringt die Serienleitung nichts. Die 
Parallelleitung kann je nach laenge kapazitiv oder induktiv sein. Mit 
einer Parallel und einer Serieleitung kann man Impedanzen anpassen. Da 
scheint noch etwas Theorie zu fehlen. Versuch mal an der SMA irgend eine 
Impedanz zu haben, dann variiere die Serie und die Parallelleitung in 
Breite und Laenge und schau was herauskommt. Natuerlich nur noch bei 
einer Frequenz. Was bei einem Frequenzband geschieht ist schon 
weiterfuehrend.

Autor: karli (Gast)
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fallt mir gerade auf: ich glaub mich bissi vertan zu haben beim Bsp mit 
der Skizze. Ich meinte natürlich nach dem IC Pin eine 50R Leiterbahn 
11mm lang um auf 32.8R+24j zu kommen. Und anschließend eine 50R 
Leiterbahn(offen) mit 6mm Länge um auf 50R+0j zu kommen. Dürft die 
Reihenfolge vertauscht haben. Danach der SMA.
Also:

ICPIN -> 50RLeiterbahn11mm -> 50RLeiterbahn6mmoffen -> SMA

30-20j -> 32.8+24j -> 50+0j

Das war mir schon klar, dass eine 50R Leiterbahn in der Mitte einen 
Kreis mit 0 Radius hat. Sorry war ein Schlampigkeitsfehler-kommt vom 
vielen Probieren*g*.
Somit ist auf der Zeichnung rot der SMA und gelb der ICPin

Die anderen Fragen bleiben denoch offen.




mfg

Autor: karli (Gast)
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Nun ist eine weitere Frage aufgetaucht:

Bei einer Leiterbahn, die ich im Diagramm einzeichne, ergiebt ja die 
Bogenlänge die Länge der Leiterbahn in lambda. Eine volle Umdrehung 
wären 0,5lambda.
Wenn ich nun auf der Leiterplatte eine Coplanar Leiterbahn(so heißt das 
glaub ich) mache, nehme ich aber das "lambda von der Leiterplatte"(ist 
ja ein anderes, da epsilon nicht 1 ist). ist mein Gedankengang richtig?
das habe ich natürlich auch nicht im beispiel berücksichtig..also die 
11mm wären 0,179lambda und die 6mm 0,1 lambda.
Fürs Layout sind es natürlich nicht 11 und 6mm.

mfg

Autor: sechsnullfuenf (Gast)
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Das ist richtig. Das Lambda der Leiterbahn, nicht von Vakuum. Nochwas. 
Die Serie-Leiterbahn nimmt man um Impedanzen zu transformieren. Man 
nimmt jeweils ein LambdaViertel aus dem geometrischen Mittel wenn ich 
mich recht erinnere. Also, um 50 Ohm an 200 Ohm anzupassen, ein 
LambdaViertel mit Wurzel(50*200)= 100 Ohm.

Fuer Stripline Berechnungen kann ich nur das AppCAD von Agilent 
empfehlen, das kann man dort gratis herunterladen.

Autor: sechsnullfuenf (Gast)
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Sorry, AppCAD ist umgezogen : http://www.hp.woodshot.com/

Autor: sechsnullfuenf (Gast)
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Bei einer coplanaren Leitung kann man nicht nur das Dielektrikum der 
Leiterplatte nehmen, da ein Teil des Feldes auch in der luft ist. Ein 
Tool wie AppCAD gibt da dann das efektive Epsilon raus. Berechnet 
alternativ auch die Wellenlaenge, resp die Phase fuer eine Frequenz und 
Laenge.

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