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Forum: HF, Funk und Felder Anpassung mit Balun: differentieller Ausgang an single-ended 50 Ohm


Autor: hf-wissbegieriger (Gast)
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hallo an alle,

ich bin ziemlich neu in der hf-technik und habe mich ein bisschen zu 
baluns eingelesen.
jetzt habe ich hier einen 433mhz-transceiver-ic (ax5042) mit 
differentiellem ausgang und würde gerne eine 50ohm antenne benutzen. die 
anpassung könnte ich doch mit einem als übertrager ausgeführten balun 
vornehmen, oder liege ich da ganz falsch? eine anpassung mit dem 
üblichen geschalte aus C und L (wie auch im datenblatt angegen) würde 
ich gerne umgehen, weil ich gerne galvanische trennung der antenne 
hätte.

wie muss ich denn meinen balun wickeln und was muss ich sonst so 
beachten?
und weiß vielleicht gleich irgendwer bezugsquellen für fertige teile 
oder kerne und gehäuse? =)

hier noch ein link zum datenblatt meines ICs: 
http://www.axsem.com/web/documents/reguserspace/ax...

vielen dank im voraus,
grüße, holli

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Das Datenblatt schweigt sich ja ein wenig über die tatsächliche
HF-Impedanz an ATNN/ANTP aus.  Selbst ihre symmetrische Antenne
haben sie über ein Anpassnetzwerk angeschaltet im Applikations-
beispiel.  Das müsste man mal durchrechnen, um den genauen
Widerstand rauszufinden.

Fertige Balune gibt's beispielsweise bei Würth.

Vorsicht aber, teilweise haben derartige Filterschaltungen auch
noch die ,,Nebenwirkung'', dass sie die erste Oberwelle auf ein
Maß absenken, dass damit die einschlägigen Regelungen erst
eingehalten werden.  In dem Falle müsstest du nachmessen, ob der
Balun allein diese (infolge der Symmetrie) trotzdem noch ausreichend
unterdrückt oder nicht.

Autor: hf-wissbegieriger (Gast)
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hallo jörg,

vielen dank erst mal für deine antwort.

könnte ich für die unterdrückung der oberwellen ein pi-glied im 50 
ohm-zweig benutzen?

wegen der impedanz der antennen-pins hab ich mit dem hersteller 
gesprochen und die haben mir folgenden wert genannt. Z = (116 + j41) Ohm 
für 433MHz.

wie müsste denn der balun grundsätzlich aufgebaut sein?
ich würde mal instinktiv auf sowas hier tippen: 
http://www.toko.co.jp/products/en/transformers/img...
wobei an 1 und 3 die differentiellen leitungen anliegen und an 2 die 
masse. ist das vllt sogar richtig?

hättest du vllt noch einen literatur- oder website-tipp zur berechnung 
der werte?
ich habe bisher nur immer impedanzanpassung in unsymmetrischen zweigen 
gefunden.

grüße, holli

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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hf-wissbegieriger wrote:

(Deine Shifttaste ist kaputt, kannste mal reparieren lassen.)

> könnte ich für die unterdrückung der oberwellen ein pi-glied im 50
> ohm-zweig benutzen?

Ja, aber welchen Vorteil hast du dann noch vom Balun?  Da kannst
du doch gleich die vorgeschlagene Anpassschaltung benutzen.

> wegen der impedanz der antennen-pins hab ich mit dem hersteller
> gesprochen und die haben mir folgenden wert genannt. Z = (116 + j41) Ohm
> für 433MHz.

Da hammer den Salat.  Ein doch recht nennenswerter nichtohmscher
Anteil.  Damit wirst du mit einer reinen Trafo-Lösung nie eine
exakte Anpassung erreichen.  Ob das tolerierbar ist für dich oder
nicht, kannst du eigentlich nur durch Messungen entscheiden.

> wie müsste denn der balun grundsätzlich aufgebaut sein?

Naja, du hast ein ziemlich ,,eckiges'' Widerstandsverhältnis,
damit sind die einfachen (N-filar gewickelten) Baluns außen vor.
Der Betrag der Impedanz dort ist 123 Ω.  Hmm, naja, das
Windungszahlverhältnis für eine rein betragsmäßige Anpassung
liegt bei 1,56:1, das könnte man also als 3:2 ganz gut annähern,
siehe Anhang.

Aber: du hast dabei nicht die Balun-typische Zwangssymmetrierung
der symmetrischen Seite, da man dafür die hochohmige Seite in
der Mitte anzapfen müsste.  Das widerspricht der N-Filarität.
Um das also zu erreichen, müsste man das Ganze nochmal verdoppeln
und mit 10 Drähten wickeln (6 links, 4 rechts).

Autor: hf-wissbegieriger (Gast)
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> (Deine Shifttaste ist kaputt, kannste mal reparieren lassen.)
Entschuldigung, ist repariert!

> > könnte ich für die unterdrückung der oberwellen ein pi-glied im 50
> > ohm-zweig benutzen?
>
> Ja, aber welchen Vorteil hast du dann noch vom Balun? Da kannst
> du doch gleich die vorgeschlagene Anpassschaltung benutzen.
Es geht mir mit dem Balun eigentlich "nur" um induktive galvanische 
Trennung der Antenne vom Rest. Und da dachte ich mir, dass ich gleich 
die Anpassung damit vornehmen könnte. Allerdings fehlt mir das nötige 
Wissen dazu und ich glaube fast, ich lass das bleiben.
Könnte ich die Anpassschaltung aus dem Datenblatt übernehmen und am 
Ausgang einfach einen 1:1 Übertrager benutzen? An sich gefällt mir das 
eigentlich gar nicht, aber in der Not...

>> wegen der impedanz der antennen-pins hab ich mit dem hersteller
>> gesprochen und die haben mir folgenden wert genannt. Z = (116 + j41) Ohm
>> für 433MHz.
>
> Da hammer den Salat.  Ein doch recht nennenswerter nichtohmscher
> Anteil.  Damit wirst du mit einer reinen Trafo-Lösung nie eine
> exakte Anpassung erreichen.  Ob das tolerierbar ist für dich oder
> nicht, kannst du eigentlich nur durch Messungen entscheiden.
Wäre also eine Impedanzkorrektur mit einem LC-Gebinde nötig, oder? So 
ganz verstehe ich das Referenz-Design aus dem Datenblatt leider auch 
nicht.
Könnte ich mit einem Kondensator den imaginären Beitrag zur Impedanz 
"kompensieren"? Z_kond = -j*1/(2*pi*f*C). Bin ich da auf dem richtigen 
Weg?

>> wie müsste denn der balun grundsätzlich aufgebaut sein?
>
> Naja, du hast ein ziemlich ,,eckiges'' Widerstandsverhältnis,
> damit sind die einfachen (N-filar gewickelten) Baluns außen vor.
> Der Betrag der Impedanz dort ist 123 .  Hmm, naja, das
> Windungszahlverhältnis für eine rein betragsmäßige Anpassung
> liegt bei 1,56:1, das könnte man also als 3:2 ganz gut annähern,
> siehe Anhang.
Wie kommst du denn auf dieses Verhältnis? Bis zum Betrag der Impedanz 
kann ich dir noch folgen.

> Aber: du hast dabei nicht die Balun-typische Zwangssymmetrierung
> der symmetrischen Seite, da man dafür die hochohmige Seite in
> der Mitte anzapfen müsste.  Das widerspricht der N-Filarität.
> Um das also zu erreichen, müsste man das Ganze nochmal verdoppeln
> und mit 10 Drähten wickeln (6 links, 4 rechts).
jetzt gefällt mir mein 1:1 Übertrager fast schon wieder besser =)

Grüße,
holli

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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hf-wissbegieriger wrote:

> Es geht mir mit dem Balun eigentlich "nur" um induktive galvanische
> Trennung der Antenne vom Rest.

Was wäre denn der Vorteil gegenüber der kapazitiven galvanischen
Trennung?

Höhere Gleichspannungen können gewöhnliche HF-Übertrager ja ohnehin
nicht isolieren.

> Könnte ich die Anpassschaltung aus dem Datenblatt übernehmen und am
> Ausgang einfach einen 1:1 Übertrager benutzen?

Das würde sicher gehen.

> Könnte ich mit einem Kondensator den imaginären Beitrag zur Impedanz
> "kompensieren"? Z_kond = -j*1/(2*pi*f*C). Bin ich da auf dem
> richtigen Weg?

Ich glaube ja, würde mir es aber in einer Simulation nachrechnen
lassen...

> Wie kommst du denn auf dieses Verhältnis? Bis zum Betrag der
> Impedanz kann ich dir noch folgen.

Wurzel aus dem Impedanzverhältnis, die Windungszahl geht quadratisch
ein.

Autor: hf-wissbegieriger (Gast)
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>Was wäre denn der Vorteil gegenüber der kapazitiven galvanischen
>Trennung?
>
>Höhere Gleichspannungen können gewöhnliche HF-Übertrager ja ohnehin
>nicht isolieren.
Hmm, ich hätte hier schon Typen bis 1,5kV. Kondensatoren mit 
ansprechender Güte finde ich "nur" bis 500V.

>> Könnte ich die Anpassschaltung aus dem Datenblatt übernehmen und am
>> Ausgang einfach einen 1:1 Übertrager benutzen?
>
>Das würde sicher gehen.
Ist das auch eine "geschickte" Lösung? Oder könnte ich mir ein paar L/C 
sparen, wenn ich deren Funktion mit in den Übertrager integriere? Ich 
will natürlich möglichst wenig von meiner Ausgangsleistung herschenken.

Grüße,
holli

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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hf-wissbegieriger wrote:

>>Höhere Gleichspannungen können gewöhnliche HF-Übertrager ja ohnehin
>>nicht isolieren.

> Hmm, ich hätte hier schon Typen bis 1,5kV.

Die wirst du aber kaum in beliebigen Windungszahlverhältnissen
bekommen.

>>Das würde sicher gehen.

> Ist das auch eine "geschickte" Lösung?

Wenn es dir insbesondere auf die galvanische Trennung ankommt, ist
es wahrscheinlich der beste Kompromiss.

> Oder könnte ich mir ein paar L/C
> sparen, wenn ich deren Funktion mit in den Übertrager integriere?

Geht schlecht.  Ein Übertrager hat keine konstante Induktivität,
da ihm ja Energie über die Sekundärseite entzogen wird.

Autor: hf-wissbegieriger (Gast)
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Dann bleibt mir nur noch zu sagen: vielen Dank, Jörg! Einfach Spitze!
Auf gehts zum 1:1 Übertrager

Grüße, holli

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