Die Frage ist: Wie erzeuge ich mit rel. gringem Aufwand eine HF-Leistung von 2...5W bei 2.4 GHz an einer kleinen Hornantenne? Das Signal muss nicht moduliert werden, die genaue Frequenz bzw. deren Stabilität ist auch egal, sofern sie im ISM-Band bleibt. Die Einschaltzeit beträgt ca. 1s aller 30s.
Selbstverständlich habe ich mir die Magentrons für Mikrowellen angesehen, die gibts teilweise neu als Ersatzteil schon für 25,-, aber ich will ja die Umgebung nicht grillen und eine brauchbare Leitungsreduzierung konnte ich nicht finden (ausser Grob-PWM im Sekundentakt). Auch ist die notwendige hohe Spannung unpraktisch ...
Also, kann hier jemand ein "handliches" Halbleitermodul zu einem moderaten Preis für diesen Zweck empfehlen? Danke für Tips.
Ich habe inzwischen einen passenden VCO nebst Amp gefunden, kann mittels Arduino-Steuerung Frequenzen um die 2.4GHz erzeugen und auf 1W verstärken. Nun möchte ich die HF-Leistung mittels "Streufeldresonator" in das Messgut einspeisen. Wie so eine Antenne aufgebaut ist, sehe ich im Bild, bis auf ein paar kleine Details:
a) Das senkrechte Objekt in der Mitte (mit lambda/4-Länge) , ist das nun ein runder Stab oder eine Art "Trennwand"? Und wie dick?
b) welche Länge haben wohl die überstehenden Antennen bei Ein- und Auskopplung?
Das geht aus dem gefundenen Paper leider nicht hervor:
Die Einspeisungen sind kapazitiv, nicht irgendwie in Resonanz.
Das ganze kann man sicher auch mit dem Computer simulieren, aber normalerweise wird es einfach ausprobiert.
Der Lambda-viertel-Resonator endet oben, der Strom kann nicht weiter und ist dort Null. Dafür ist die Spannung maximal. Unten ist der Stab mit der Gehäusemasse kurzgeschlossen, also Spannung Null, Strom maximal. Im Vergleich mit schwingenden Saiten spricht man auch von "Bauch" und "Knoten".
Spannung geteilt durch Strom ist Widerstand, der ist oben groß und unten klein. Irgendwo dazwischen gibt es einen 50 Ohm Punkt, da möchte man einkoppeln, da die HF-Messgeräte auf diesen Wert normiert sind.
Der kurze Drahtstift bildet sozusagen einen kleinen Koppelkondensator zu dem 50-Ohm-Punkt.
Der zitierte Artikel ist schon vom 1999:
"Feuchtemessung mit Mikrowellen läßt sich auf dielektrische Messungen
zurückführen.
Während die Herleitung des Feuchtewertes über den Real- und
Imaginärteil der komplexen Dielektrizitätskonstante (DK) aus dem Reflexions- oder Transmissionsfaktor einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) erfordert, der einen beträchtlichen finanziellen Aufwand nach sich zieht, lassen sich dielektrometrische Feuchtesensoren nach dem Resonatorprinzip erheblich preisgünstiger realisieren, da sie nur skalare Messungen benötigen."
Heutzutage gibt es z.B. den nanoVNA, sodaß der Preisunterschied nicht mehr so entscheidend ist.
Ah, ok. Die Dicke ist also beinahe egal, z.B. 3mm?
Die Einspeisungen sind kapazitiv, nicht irgendwie in Resonanz.
D.h., dass die Länge der Drahtenden ebenfalls nahezu egal ist, nur dass sie eben den Stab in der Mitte nicht berühren (z.B. 3mm Abstand)?
Ich lass das Teil in V2A drehen, die genaue Frequenzabstimmung erfolgt über dann über den VCO.
Anschlussfrage: Weiss jemand, wie das Gewinde einer SMA-Buchse (für die seitliche Ein/Auskopplung) offiziell heisst, so dass ein Metallbauer weiss, wovon ich rede? Ist sicher nicht metrisch, oder? Danke.
Der Durchmesser ist sicher nicht egal, aber das ist auch nur durch Simulieren oder Ausprobieren genauer herauszufinden. Der Resonator besteht ja aus einem Koaxialkreis, d.h. das Verhältnis von Stabdurchmesser ("Innenleiter") zu Gehäuse-Innenabmessung ("Außenleiter") bestimmt den Wellenwiderstand des kurzen "Koaxkabels", dazu gibt es Formeln.
Die Drahtstummel der Einkopplungen bilden die eine Kondensatorplatte, da kann man noch die Fläche zum Stab hin ändern. Solche Konstruktionen findet man auch bei Koax-zu-Hohlleiteradaptern.
er hat es auch mit der Software Ansoft HFSS simuliert.
Das wäre sicher der professionelle Ansatz, wenn man öfters so etwas
berechnen muss.
Ok, danke für deine Mühe. Da gehts offenbar um Filteranordnungen für den Amateurfunkbereich, wenn auch das Grundprinzip das Gleiche ist. Bei "meinem" Streufeldresonator gehts zusätzlich darum, ein externes Medium mit einzubeziehen um über dessen Einfluss auf das Filter auf bestimmte Materialeigenschaften zu schließen (hier den abs. Wassergehalt) ...
Ich lass das Teil in V2A drehen, die genaue Frequenzabstimmung erfolgt
über dann über den VCO.
Ich würde es mir zweimal überlegen einen Resonator aus einem Widerstandsmaterial anzufertigen.
Vermutlich hast du (und erst recht der Dreher) auch eine fragwürdige Vorstellung von der Funktionsweise des SMA-Verbinders.
Bei
"meinem" Streufeldresonator gehts zusätzlich darum, ein externes Medium
mit einzubeziehen um über dessen Einfluss auf das Filter auf bestimmte
Materialeigenschaften zu schließen (hier den abs. Wassergehalt)
Und weshalb brauchst du dafür eine so hohe HF-Leistung von 2..5W?
Ich ahne, dass du mit einem NanoVNA, der bis 3GHz geht, besser bedient wärest.
Damit kannst du auch gleich sehen, wie gut oder schlecht dein Resonator arbeitet, und wie stark er mit dem mit dem Messgut interagiert und die Konstruktion nötigenfalls anpassen.
NanoVNA bis 3GHz
den hatte ich auch schon genannt. "Zwischen 55 und 70 Euro"
Damit ist eine Beschränkung auf einen skalaren Netzwerkanalysator statt vektoriell wie im Artikel von 1999 nicht mehr nötig.
Die Idee mit der Hornatenne ist natürlich inzwischen verworfen, jetzt ist der "Streufeldresonator" im Mittelpunkt des Interesses.
Es war garnicht so einfach, als Nicht-Funk-Amateur überhaupt erstmal herauszufinden, wie das Ding heisst. Bei den Firmen, die passende Messköpfe zur Feuchtemessung anbieten, taucht dieser Begriff nämlich nicht auf.
Ich ahne, dass du mit einem NanoVNA, der bis 3GHz geht, besser bedient
wärest.
Ok, damit kann ich mir das ansehen. Aber am Ende brauche ich Zahlen, die ich gegen Feuchtewerte kalibrieren kann. In dem Paper vom Startpost stehen die Berechnungsmethoden, ich bevorzuge derzeit Version 3 ...
Und weshalb brauchst du dafür eine so hohe HF-Leistung von 2..5W?
Ich versuche es erstmal mit 1W. Ich brauche eine Eindringtiefe von mind. 30cm in hoch verdichtete Strohballen. Die sind so fest, dass man da nicht den Finger reinstecken kann.
Sorry, aber das was du als VCO bezeichnest ist ein kompletter
Synthesizer-Baustein wo auch "zufällig" auch zwei, drei, vier
VCOs integriert sind. Mit einem VCO als Quelle allein ohne
Synthesizer würdest du nicht viel Freude haben.
Ich brauche eine Eindringtiefe von mind.
30cm in hoch verdichtete Strohballen
Also doch mit Hornantennen "durchleuchten" und die Dämpfung messen.
Das Ziel reflektiert nicht gut, und deshalb wird es für den Resonator keinen grossen Unterschied machen, ob die abgestrahlte Leistung im Weltall verschwindet oder im 30cm Tiefe im Heuballen absorbiert wird. Für die reflektierte Leistung gilt die Radargleichung!
Ich brauche eine Eindringtiefe von mind.
30cm in hoch verdichtete Strohballen
Die sind so fest, dass man da
nicht den Finger reinstecken kann.
Aber evtl mit Elektroden reinstechen und die Leitfähigkeit messen.
Es soll kein Handgerät sein, die arbeiten nach dem Prinzip (z.B. Agreto HF2).
Die Messung soll beim Verladen mittels Radlader live erfolgen. Die Version mit 40cm langen Dornen haben wir schon, funktioniert auch. Aber sie macht immer mal wieder Probleme mit der Festigkeit: Sind die Dorne zu dünn, verbiegen sie sich (Stahlrohr 26,9 x 3,5!), sind sie zu dick verschieben oder kippen die Dorne (6 Stück, je 2 pro Ebene) beim Einstechen die Strohballen. Es werden meist 3 Ballen übereinander zugleich transportiert. So ein Ballen wiegt über 500kg. Wenn z.B. manchmal der unterste Ballen, der auf den Tragedornen der Ballengabel ruht, zerbröselt, hängt plötzlich die gesamte Last an den Messdornen. Hinzu kommt, dass bis zu 400 ... 500 solche Fuhren am Tag bewegt werden, und das auch nicht eben "sanft" - da wäre eine "nicht-invasive" Messung das Beste.
Ich brauche eine Eindringtiefe von mind.
30cm in hoch verdichtete Strohballen
Also doch mit Hornantennen "durchleuchten" und die Dämpfung messen.
Das Ziel reflektiert nicht gut, und deshalb wird es für den Resonator
keinen grossen Unterschied machen, ob die abgestrahlte Leistung im
Weltall verschwindet oder im 30cm Tiefe im Heuballen absorbiert wird.
Für die reflektierte Leistung gilt die Radargleichung!
So ein "Streufeldresonator" arbeitet etwas anders: Die Materie vor dem "Fenster" verändert die Resonanzfrequenz und die Bandbreite bzw. Filterkurve. Das Genügt für eine Messung. Schuld daran hat das enthaltene Wasser mit seiner großen DK von ca. 88 gegenüber dem Stroh von 4..5.
Die Materie vor dem
"Fenster" verändert die Resonanzfrequenz und die Bandbreite bzw.
Filterkurve.
Aber auch dabei kommt es nur auf die Phase und das Verhältnis der zurückgestreuten Leistung (sehr wenig) zu der im Resonator zirkulierenden Leistung (hoch: Q*P_in) an.
Hohe Sendeleistungen verbessern allenfalls das SNR.
Weil aber die Feuchtigkeit im Stroh die eingestrahlte Leistung hauptsächlich absorbiert und nur wenig reflektiert, dürften viele Messaufbauten, auch der NanoVNA, bei dem Vergleich an ihre Grenzen kommen.
Das wird dann eher ein Thermometer als ein Feuchtemessgerät.
Gilt nur für flüssiges Wasser. Eis oder Wasserdampf hat wesentlich weniger.
Für gebundenes (Quell-)Wasser kenne ich keine Zahlen, vermute aber dass die Werte sich auch eher im normalen Bereich, also unter 10, bewegen.
Ich vermute auch, dass bei so grossen Ballen die Feuchtigkeit eher im Innern sitzt, während sie von aussen trocknen. So es nicht gerade regnet.
Dadurch wird die Entfernung zwischen Sensor und dem interessierenden Kern ziemlich gross und die Nachweisempfindlichkeit entsprechend schlecht.
Deshalb sollte man besser das gesamte Volumen des Ballens für eine Messung heranziehen.
Vielleicht wäre eine schlichte Wägung des Ballens ausreichend, wenn man gleichzeitig per Bildverarbeitung das Volumen des Ballens bestimmt.
Das geht ggfs auch auf dem Förderband.
Wenn man schon mittels Impedanzanalyse den Feuchtigkeitsgehalt solch grosser Körper ermitteln will, so sollte man niedrigere ISM-Frequenzen wählen, die nicht so extrem stark gedämpft werden. Z.B. 40,68MHz, 27,12MHz, 13,56MHz, oder noch tiefer (6,78MHz).
Im übrigen kann man auch auf anderen Frequenzen arbeiten, sofern man dafür sorgt, dass gewisse Feldstärken (iirc 30µV/m in 30m Entfernung) nicht überschritten werden.
Bei niedrigen Frequenzen wird das zunehmend einfacher, weil diese aufgrund der geometrischen Verhältnisse kaum als EM-Welle abgestrahlt werden. Man hat es da, je nach Konstruktion des Applikators, hauptsächlich mit dem E-Feld oder dem H-Feld zu tun, und zwar vorwiegend innerhalb der Messzelle.
P.S.:
Frank E. schrieb im Beitrag #7454930:
Die Version mit 40cm langen Dornen haben wir schon, funktioniert auch.
Aber sie macht immer mal wieder Probleme mit der Festigkeit.
Diese Problematik erscheint mir am leichtesten zu beheben, indem man mittels Hydraulik o.ä. die Dornen nur für die Messung einschiesst, und sie sofort danach wieder herauszieht.
die Feuchtigkeit im Stroh die eingestrahlte Leistung
hauptsächlich absorbiert und nur wenig reflektiert
Das nehme ich auch an. Der Unterschied wäre aber größer, wenn hinter dem Strohballen eine Blechwand wäre. Das feuchte Stroh würde weiter absorbieren, aber vom trockenen Stroh käme mehr zurück.
Der "leckende Resonator" scheint mir eine ziemliche Murkslösung zu sein, nach dem Motto "Das Verfahren liefert ausgezeichnete Ergebnisse, man weiß nur nicht warum". Mag sein, dass man damit über ein paar Zentimeter Entfernung auch Feuchte messen kann.
Aber das Stichwort "Hornantenne" war vermutlich die bessere Wahl. Mit zwei Stück könnte man die Empfindlichkeit erhöhen, am besten wäre die Anordnung wie eine Lichtschranke, aber ich nehme an, das ist konstruktiv zu aufwendig.
Hier ein alter Mikrowellen-Bewegungsmelder mit zwei nebeneinander liegenden Hornantennen. Der dürfte um 10 GHz liegen, mit 2,5 GHz wird das viermal größer und etwas unhandlich.
Noch zum Anschauen, das oben genannte Handgerät:
https://www.agreto.com/de/feuchtigkeitsmessgeraet-heu/
Die eigentliche Messung findet wohl nur an der Spitze statt, also ein paar Zentimeter weit. Ähnliche Geräte benutzt man auch zur Feuchtemessung an Brennholz für den offenen Kamin. Dort kann man aber auch einfach zwei Messspitzen einstechen und den Widerstand messen.
Aber zum "Durchleuchten", wegen des Reflektorblechs die doppelte Strecke, sind es eher 2-3 m.
Der "leckende Resonator" scheint mir eine ziemliche Murkslösung zu sein,
nach dem Motto "Das Verfahren liefert ausgezeichnete Ergebnisse, man
weiß nur nicht warum". Mag sein, dass man damit über ein paar Zentimeter
Entfernung auch Feuchte messen kann.
Immerhin gibt es reichlich Hersteller, die dieses Prinzip für Online-Messungen im industriellen Maßstab einsetzen. Für gaz so exotisch und unbestimmt halte ich das nicht (siehe Bild).
Noch zum Anschauen, das oben genannte Handgerät:
https://www.agreto.com/de/feuchtigkeitsmessgeraet-heu/
Die eigentliche Messung findet wohl nur an der Spitze statt, also ein
paar Zentimeter weit. Ähnliche Geräte benutzt man auch zur
Feuchtemessung an Brennholz für den offenen Kamin. Dort kann man aber
auch einfach zwei Messspitzen einstechen und den Widerstand messen.
Aber zum "Durchleuchten", wegen des Reflektorblechs die doppelte
Strecke, sind es eher 2-3 m.
Diese "Spieße" sind für ein Handgerät gut, sie arbeiten nach dem Widerstandsprinzip (wie alle anderen mit dieser äußeren Form auch).
Aber solche Spieße (auch wenn viel größer und dicker) an einer Ballengabel sind problematisch (wierter oben erläutert). Hat der Praxistest bewiesen.
Vom Netzwerkanalyzer kenne ich die Wirkung von reflektierten Wellen auf die angezeigte Reflexionsdämpfung (S-Parameter S11).
Da sich die hin- und rücklaufende Welle je nach Phasenlage konstruktiv oder destruktiv überlagern wird ein welliger Frequenzgang angezeigt, wenn man breit genug wobbelt. Fehlt die reflektierte Welle, dann ist der Frequenzgang glatt.
Also könnte man die Welligkeit als ein Maß der Feuchte benutzen.
Ich könnte das mal mit meinem "mini-VNA tiny" darstellen, ein Vorläufer des nanoVNA.
Eine breitbandige Hornantenne habe ich auch noch, hier hatte ich deren Bauanleitung erwähnt:
Beitrag "Re: Hornantenne Design"
Die DUBUS-Bauanleitung einer Breitband-Hornantenne 1-12 GHz, die ich im anderen Thread erwähnte, ist hier beim Autor noch abrufbar, von 1980:
https://dl7qy.eu/DUBUS/PDF/feed1_10.pdf
Wenigstens habe ich nach Jahren mal wieder die Software zum mini-VNA tiny installiert.
Ein Java-Programm, also braucht Ubuntu erst mal OpenJDK Java. Dann muss es den USB-FTDI-Chip finden (hier als USBtty0 automatisch angemeldet). Außerdem muss der Benutzer in der Gruppe tty und dialout eingetragen werden, und danach neu angemeldet werden (was man auch erst nach längerer Fehlersuche irgendwo erfährt). Dann will es erst mal kalibrieren. Die Kalibrierdaten muss man in eine Datei "exportieren" um sie später wieder laden ("importieren") zu können. Meinen SMA-Kurzschluß habe ich auf die Schnelle nicht gefunden, den braucht man dazu auch.
Die ersten Tests mit meiner Hornantenne sind ziemlich enttäuschend. Einmal mit der Öffnung nach unten auf eine Platte schwarzen IC-Schaum gestellt, einmal an die Decke geleuchtet. Die Resonanzen bleiben an etwa derselben Stelle.
Es wurmt mich jetzt doch, dass die Antenne soo schlecht ist. Einen Messfehler schließe ich aus, aber ob ich beim Nachbau einen Fehler gemacht habe, oder die schon immer so aussah?
Hier die Bauanleitung aus dem Buch, es gibt (wie bei alten Amateurveröffentlichungen üblich) keine Messungen. Messgeräte waren schlicht zu teuer.
Warum wird nicht einfach das Gewicht gemessen. Eine integrierte Waage haben doch viele dieser Gabeltransportgeräte. Das scheint Standard zu sein.
Ansonsten würde ich mal WLAN probieren. Auf die eine Seite einen AP, auf der anderen Seite einen messenden Client. Die aktuelle Feldstärke kann man bei fast allen Geräten sich anzeigen lassen. Mit normalen Antennen probieren. Vielleicht reicht das schon für eine belastbare Aussage.
Warum wird nicht einfach das Gewicht gemessen. Eine integrierte
Waage
haben doch viele dieser Gabeltransportgeräte. Das scheint Standard zu
sein.
Die Strohballen kommen aus unterschiedlichen Quellen mit unterschiedlichem Pressgrad. Das im 3. Posting verlinkte Paper beschreibt einen mathematischen Algorithmus, wie man Dichteschwankungen rechnerisch kompensieren kann.
Ansonsten würde ich mal WLAN probieren. Auf die eine Seite einen AP, auf
der anderen Seite einen messenden Client. Die aktuelle Feldstärke kann
man bei fast allen Geräten sich anzeigen lassen. Mit normalen Antennen
probieren. Vielleicht reicht das schon für eine belastbare Aussage.
Hab ich schon gemacht. Das Problem: Die RSSI-Angabe der gängigen WLAN-Chips ist zu grob. Ausserdem geht das am Radlader nicht gut mit Durch-Strahlung, denn die seitlich angebrachten Sensoren stören die Verlade-Fahrer beim "Zurechtschubsen" der Ballen in der Lagerhalle oder auf dem LKW. Des Kunden Wille ...
Die Idee mit dem WLAN gefällt mir trotzdem. Müßte man nur irgendwie anders anordnen. Die Chips liefern die Feldstärke mit 1dB Auflösung. Und diese Messing ist automatisch sehr selektiv gegenüber Störeinflüssen von außen!
Immerhin gibt es reichlich Hersteller, die dieses Prinzip für
Online-Messungen im industriellen Maßstab einsetzen. Für gaz so exotisch
und unbestimmt halte ich das nicht (siehe Bild).
Bei diesen Sensoren wird das zu messende Gut wohl mehr oder weniger direkt aufliegen, und sie werden auch nicht mit so hoher Frequenz betrieben werden, ausser es sind Füllstandsmesser nach dem Radarprinzip.
Ich kann es nur wiederholen: Von der hohen Dk der Feuchtigkeit im Ballen wirst du mit SHF nichts zu sehen bekommen, weil die Dämpfung so enorm ist.
Es ist kein Zufall, dass für die Kommunikation mit U-Booten Trägerfrequenzen im Audiobereich benutzt werden.
Bei diesen Sensoren wird das zu messende Gut wohl mehr oder weniger
direkt aufliegen, und sie werden auch nicht mit so hoher Frequenz
betrieben werden, ausser es sind Füllstandsmesser nach dem Radarprinzip.
Die Abmessungen der Resonatoren korrelieren doch mit der Frequenz. Wenn die um so Vieles niedriger sein sollte, hätten die doch wohl kaum nur um die 3cm ø und eine ähnliche Höhe, oder?
Und wieso wird eigentlich der Inhalt dieses Papers so intensiv in Abrede gestellt bzw. ignoriert?
Da steht genau, was wir auch sagen:
"Die charakteristische "Eindringtiefe" des Feldes beträgt etwas weniger als eine halbe Wellenlänge im Material ... Es ist eine irrige Meinung, daß mit Antennenanordnungen bei Reflexionsmessungen höhere Eindringtiefen erhalten werden könnten. ... ca. 2,3-2,6 GHz" (also 11,5 bis 13 cm Wellenlänge)
Da steht genau, was wir auch sagen:
"Die charakteristische "Eindringtiefe" des Feldes beträgt etwas weniger
als eine halbe Wellenlänge im Material ... Es ist eine irrige Meinung,
daß mit Antennenanordnungen bei Reflexionsmessungen höhere
Eindringtiefen erhalten werden könnten. ... ca. 2,3-2,6 GHz" (also 11,5
bis 13 cm Wellenlänge)
Ok, verstanden. Da ich ja diesen Synthesizer-Chip gekauft habe, sind auch 433 MHz (ISM) kein Problem. Das sind dann bei ca. 70cm Wellenlänge um die 35cm Eindringtiefe - das wäre prefekt.
Aber: Dann wird der Streufeldresonator schon ein ganz schöner "Eimer" mit ca. 17cm Höhe und 15cm Durchmesser. Gibts bei diesem Resonator konstruktive Möglichkeiten der "Faltung", so dass er auch geometrisch kleiner sein darf?
Faltung
Ja man wickelt den Resonator zu einer Spirale auf, genannt "Helix".
Unter dem Begriff findet man leider sehr unterschiedliches, winzige geschlossene Zweikreisfilter und Helixantennen, die sind meistens wieder recht groß:
https://www.wifi-antennas.com/topic/80-helix_433-mhz/
Aber mit 17cm ist der gestreckte Lambda/4 Resonator auch noch nicht so riesig.
Ich bin halt nicht sicher, ob man auf niedrigeren Frequenzen auch so eine große Feuchtigkeitsabhängigkeit hat.
Da steht genau, was wir auch sagen:
"Die charakteristische "Eindringtiefe" des Feldes beträgt etwas weniger
als eine halbe Wellenlänge im Material ...
Und es steht noch etwas anderes da, was leicht überlesen wird:
"Jedoch liegen in homogenem Material nur von der Antenne
weglaufende Feldkomponenten vor, die keine Wirkung mehr auf die
Strahlungsimpedanz haben. Diese wird bereits fast ausschließlich durch die abrupte
Zunahme der DK bei Eintritt der Welle in das feuchte Medium im Nahfeldbereich
festgelegt. Dieser erstreckt sich über gerade die Region, die auch beim
Streufeldverfahren relevanten Einfluß hat. Nur wenn Inhomogenitäten im feuchten
Dielektrikum bestehen, werden die Wellenanteile, die sich bereits von der Antenne
gelöst hatten und die auf diese Inhomogenitäten treffen, durch erneute Reflexion
oder Streuung wieder empfangen."
Im Klartext: Egal, ob du mit Resonator oder Hornantenne arbeitest, erhältst du zur Auswertung geeignete reflektierte Strahlung nur, wenn sich die Ausbreitungsbedingungen abrupt ändern!
Genau das ist aber bei einem Strohballen, bei dem sich der Feuchtigkeitsgehalt von aussen noch innen allmählich ändert, aber nicht der Fall.
In der Technik werden solche (meist keilförmige) Anordnungen von verlustbehafteten Materialien (meist Ferrit manchmal Buchenholz) in Hohlleitern als reflexionsfreie Abschlüsse benutzt und als Wellensumpf bezeichnet.
Dieses Wort bezeichnet wohl am besten, was mit der in den Ballen abgestrahlten Hochfrequenz passiert.
Da steht auch noch
"Streufeldresonatoren bei Messungen mit einseitigem Zugang zum Material ... Antennenanordnungen hingegen empfehlen sich für Transmissionsstrecken ... Dabei durchdringt die Welle das Material nur einmal."
Also wenn es irgendwie möglich ist, gleichzeitig Zugang von gegenüberliegenden Seiten zu haben, kann man die Durchgangsdämpfung mit zwei Antennen messen.
Die Durchgangsmessung hat eine viel größere Messdynamik als eine Reflexionsmessung. Während bei der Reflexionsdämpfung ab -30 dB Schluß ist, kann man z.B. Filterfrequenzgänge mit Spektrumanalyzer/Trackinggenerator über 100 dB anschauen.
Zigaretten werden so in der laufenden Produktion auf alles mögliche getestet.
War ich mal dabei. Waren aber höhere Frequenzen. Hier wurden die S-Parameter angeschaut. Schon erstaunlich gewesen
Danke für den Link zu DJ7OO. Ist für aber für meine Zwecke ein wenig zu groß und unhandlich
DJ7OO
Ach ja, lang ist's her. Von "GPS-Klaus" habe ich noch irgendwo einen fast fertig bestückten Platinensatz für FM-TV Sender und Empfänger rumliegen. Hab nachgeschaut, im TV-Amateur vom März 1982 stand seine Veröffentlichung. PLL-Demodulator mit NE564, Tonteil mit TDA1035. Damals für einen 10 GHz Gunnoszillator (den hatte er schon in der CQ/DL Okt. 1977 beschrieben). Mit ausführlicher Erklärung der Präemphase/Deemphase des Bildsignals. Später konnte man fertige analoge Satellitentuner kaufen, damit geriet der Selbstbau in Vergessenheit.
Mal ein Vorschlag für einen Vorversuch zur Messung der Durchgangsdämpfung:
Zwei Antennen, z.B. im Zimmer mit drei Metern Abstand gegenüber. Die Sendeantenne wird mit dem PLL-Synthesizer gespeist (Ich habe auch einen mit ADF4350 oder 4351). Als Detektor würde ich hier den RF-Explorer nehmen, ein Spektrumanalyzer für die Hosentasche. Meinen habe ich 2014 bei Wimo gekauft, die bieten ihn immer noch an:
https://www.wimo.com/de/rf-explorer-3g
Dazu gibt es Software für Windows, Linux, Mac und sogar den Raspberry Pi, dazu eine Python Library auf Github. Ich habe die Linux-Version gestern neu installiert. Leider wollen die eine Registrierung über meine e-mail, ich hoffe, die treiben damit keinen Schindluder. Die Markerfunktion liefert ständig einen Pegelwert in dBm des maximalen Peaks im angezeigten Spektrum.
Hier eine Bildschirmkopie des Spektrums an der mitgelieferten Teleskopantenne.
Erst die direkte Messung, dann eine Schaumstoffplatte dazwischen, erst trocken und dann nass, das sollte einen Eindruck der Möglichkeiten geben.
Ich habe hier das VHF-Modul für das 2m Amateurband, hat aber identische Anschlüsse. Ein tschechischer Anbieter liefert auch eine einfache Platine dazu, man kann die paar Verbindungen aber auch selbst verdrahten. Die Adresse steht auf der Platine.
Das ist die englischsprachige Seite des tschechischen Händlers:
https://www.hamshop.cz/rf-modules-c36/
das Modul scheint derzeit nicht auf Lager zu sein, aber die Platine gibt es.
Das ist nur ein Vorschlag, wie ich es versuchen würde. Ich würde schon die ganze Öffnung der Hornantenne zudecken.
Aber wenn es nur ein Hochskalieren der bisherigen Methode werden soll, ist die Messung mit der niedrigeren Frequenz 434 MHz vielleicht eine Möglichkeit.
Viel Erfolg jedenfalls.
Davon reden wir ja die ganze Zeit. S11 ist die gängige Methode, aber der zitierte Text besagt ja, dass das seine engen Grenzen hat.
Für größere Eindringtiefe wäre S21 wahrscheinlich besser, aber das ist mechanisch aufwendiger.
Ich vermute, die ganze Elektronik soll irgendwann auf einem Traktor oder Gabelstapler montiert werden, daher auch die Ausführung in V2A Stahl. Solche Strohballenstapel auf dem Feld sind doch mindestens drei Ballen hoch.
Geht es um ein Projekt für Studenten? Die mechanische Werkstatt und jemand der einen PLL-Synthesizer mit einem Arduino ansteuern kann lässt mich das vermuten. Die Ausstattung mit Hochfrequenz-Messtechnik ist wahrscheinlich nicht sehr groß, deshalb mein Hinweis auf den RF-Explorer.
Da steht auch noch
"Streufeldresonatoren bei Messungen mit einseitigem Zugang zum Material
... Antennenanordnungen hingegen empfehlen sich für
Transmissionsstrecken ... Dabei durchdringt die Welle das Material nur
einmal."
Also wenn es irgendwie möglich ist, gleichzeitig Zugang von
gegenüberliegenden Seiten zu haben, kann man die Durchgangsdämpfung mit
zwei Antennen messen.
Die Durchgangsmessung hat eine viel größere Messdynamik als eine
Reflexionsmessung. Während bei der Reflexionsdämpfung ab -30 dB Schluß
ist, kann man z.B. Filterfrequenzgänge mit
Spektrumanalyzer/Trackinggenerator über 100 dB anschauen.
Mir ist klar, dass gegenüberliegende Sender/Empfänger zwangsweise durchgehen. Aber wer in der Praxis mal gesehen hat, wie die Verladearbeiten ablaufen, wird verstehen, dass das nicht praktikabel ist.
Die bis zu 3 Stück übereinander liegenden Strohballen werden von den Fahrern z.B. seitlich mit der Ballengabel zurechgeschubbst - das würden die Sensoren wohl nicht lange aushalten, es sei denn, mam macht die Träger (mind. 50cm lang) extrem stabil oder abklappbar (Hydraulik? Kosten, neue Fehlerquelle) ... schwierig ...
Abdul drängel ihn nicht, ich bin schon froh, dass er uns endlich glaubt,
dass es nicht ganz so einfach geht.
Der TO ist offensichtlich unwillig.
Mitnichten, aber ich muss einen Kompromiss zwischen Funktion und Aufwand finden. Bin ständig weiter am Rechechieren und Versuche vorbereiten ... bleibe schon dabei.
Ich fand z.B. die Info, dass die Felder von Patchantennen z.B. etwas weiter eindringen. Da ich nicht nur senden will, sondern auch die Reflexionen empfangen, und das evtl. mit mehreren Antennen (koaxial?), gibts da viel zu suchen und zu berechnen ... dauert eben.
Du hattest eine Messung bereits gemacht und ich fragte nach dem Ergebnis dieser. Hier nur Wissen abgreifen und nichts zurückgeben, ist nicht sonderlich beliebt und hat auch Folgen.
Du hattest eine Messung bereits gemacht und ich fragte nach dem
Ergebnis
dieser. Hier nur Wissen abgreifen und nichts zurückgeben, ist nicht
sonderlich beliebt und hat auch Folgen.
Du meinst evtl. den Versuch mit WALN? Da habe ich (vor ca. 4..6 Wochen) nix weiter aufgezeichnet, das war ein reines "Machbarkeits-Experiment". Ich habe zwei ESP8266-01 (einen als AP, einen als Station) aufgesetzt und den RSSI-Wert per Serial abgefragt.
Zwischen den Beiden ESPs (Abstand ca. 20cm) befanden sich abwechselnd zwei Plastiktüten (ca. 30x30x10cm), gefüllt mit trockenem und feuchtem Stroh. Ja, der RSSI-Wert änderte sich geringfügig, tendenziell auch korrekt (feucht->keinerer Wert), aber die Zahlen dazu waren jedesmal extrem anders, aus meiner Sicht als Messung völlig unbrauchbar.
Davon abgesehen kommt die "Durchstrahlungsmethode" aus konstruktiven Gründen ohnehin nicht in Frage.
Patchantenne
ich habe zwar noch nichts von besonderen Eigenschaften von Patchantennen gelesen, aber hier gibt es mehrere Beschreibungen zu Berechnung und Bau von Patchantennen:
Patchantenne
ich habe zwar noch nichts von besonderen Eigenschaften von Patchantennen
gelesen, aber hier gibt es mehrere Beschreibungen zu Berechnung und Bau
von Patchantennen:
Ich werde mir die genannten Simulations/Berechnungs-Programme mal ansehen. Habe gestern mal 2h mit "Antenna Magus" (Dassault) herum dillettiert, kam aber mit der GUI überhaupt nicht zurecht. Mehr als das Ansehen aller möglichen Bauformen konnte ich erstmal nicht erreichen. Noch dazu war es unter VirtualBox extrem langsam ...
Er hat die Genehmigung, eine ältere Programmversion von Ansoft Designer SV (Studentenversion) auf seiner Homepage anzubieten, die anderen gibt es vermutlich auch als Studentenversion.
https://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/index.html
Am Ende seines Tutorials S. 120-128 wird auch eine Patchantenne berechnet.
Ist der Streufeld-Resonator auch dann verwendbar, wenn die Ein- und Auskoppelantennen auf der Rückseite bzw. dem Boden angebracht sind? Das würde konstruktiv Einiges vereinfachen.
Den Stab in der Mitte würde ich durch ein Gewinde abstimmbar machen ...
Ähem, bei meinen Experimenten mit alten Magnetrons meine ich bemerkt zu haben daß die Leistungsaufnahme steigt wenn tatsächlich eine "Last" in Form von Wasser vor den Strahler kommt. Wäre das nicht auswertbar?
Ich hatte dafür Panasonic Inverternetzteile verwendet, da kann man die Magnetronleistung per PWM bis runter auf ca. 40% einstellen. Darunter geht dann nur noch On/Off (Paketsteuerung).
Allerdings käme bei einem trockenen Ballen dann ~ 100 Watt HF auf der anderen Seite heraus :o(
Ist der Streufeld-Resonator auch dann verwendbar, wenn die Ein- und
Auskoppelantennen auf der Rückseite bzw. dem Boden angebracht sind?
Bei dieser Zeichnung sind sie das doch. Das ist ein Längsschnitt durch die runde Dose.
Ansonsten gibt es viele Möglichkeiten so einen Resonator anzuregen.
Vielfach wird das auch induktiv mit einer kleinen Drahtschleife nach Masse gemacht.
Die Berechnung ist allerdings nicht einfach, weil durch Lage und Art der Einspeisung ja nicht nur die Impedanz, sondern auch die Güte des Resonators beeinflusst wird.
Probieren geht da oftmals über studieren.
Ist der Streufeld-Resonator auch dann verwendbar, wenn die Ein- und
Auskoppelantennen auf der Rückseite bzw. dem Boden angebracht sind?
Bei dieser Zeichnung sind sie das doch. Das ist ein Längsschnitt durch
die runde Dose.
Die Zeichnung ist ja auch von mir, basierend auf der von ganz oben :-)
Die Berechnung ist allerdings nicht einfach, weil durch Lage und Art der
Einspeisung ja nicht nur die Impedanz, sondern auch die Güte des
Resonators beeinflusst wird.
Probieren geht da oftmals über studieren.
Das fürchte ich auch, deshalb der Versuch, das über den Stift in der Mitte abstimmbar zu machen. Hat dieser Stift eigentlich einen Namen, ist das wowas wie ein "Direktor" oder "Reflektor" (kenn ich von Yagi-Antennen, aber die sind ja ganz anders)?
Allerdings käme bei einem trockenen Ballen dann ~ 100 Watt HF auf der
anderen Seite heraus :o(
Oder ein zufällig vorhandener Schnipsel Alu-Folie setzt den Ballen in
Brand!
Nicht bei kurzen Pulsen. Aber trotzdem wohl nicht zulässig?
Sicher nicht. Aber die Leistungsaufnahme kann man ja sicher auch mit 1W oder weniger messen. Werde ich mal machen, sobald der Versuchsaufbau steht. Allerdings nicht mit einem Magnetron, da stört u.a. die hohe Spannung die praktische (mobile) Verwendbarkeit.
