Ich studiere Elektrotechnik und soll im Rahmen einer Studienarbeit eine Lecher-Leitung in Betrieb nehmen. Dafür habe ich eine LC-Anpassungsschaltung für die Frequenz 100MHz berechnet und diese mit LTSpice simuliert.
Mein Problem ist, dass ich wenig Erfahrung mit der praktischen Umsetzung von hochfrequenten Schaltungen habe. Deshalb habe ich hier einige Frage zu Bauteilen, Anordnung, etc.
Ich hatte die Schaltung zunächst auf einem Steckbrett aufgebaut und beim Messen gemerkt, dass die vielen parasitären Effekte mein Signal stark dämpfen. Daher die Fragen: Welche Platine ist für so einen Prototyp geeignet? Benötige ich einen Ground-Layer? Wie muss ich die Bauteile (Spule, Kondensator, BNC-Buchse) anordnen?
In meiner Hochschule ist die Auswahl an Bauteilen nur begrenzt, weshalb meine verwendeten Bauteile wahrscheinlich ebenfalls parasitäre Effekte aufweisen. Ich habe mir nun HF-Induktivitäten und Kondensatoren rausgesucht. Eignen sich Keramikkondensatoren für meine Schaltung? Auf was muss ich bei der Auswahl der BNC-Buchsen achten?
Die Lecher-Leitung besteht aus zwei hohlen Kupferrohren. Wie sollte ich meine Schaltung mit der Leitung verbinden (Bananenbuchse, Klemmen, Einfache Kupferdrähte, ...)? Benötige ich ggf. eine Abschirmung falls diese zu nah an der Leitung?
Ich bedanke mich schon mal vielmals für die Antworten und hoffe, dass ihr euer Wissen mit mir teilen könnt.
Wenn ich das richtig deute sind das vorgefertigte Schaltungen. Ich möchte ja meine eigene Schaltung mit eigenen Bauteilgrößen umsetzen. Ich denke das ist nicht geeignet.
Wenn ich das richtig deute sind das vorgefertigte Schaltungen. Ich
möchte ja meine eigene Schaltung mit eigenen Bauteilgrößen umsetzen. Ich
denke das ist nicht geeignet.
Mann, das war auch nur ein Vorschlag um dir beim Googeln zu helfen. Aber vergiss es einfach wieder.
Ich studiere Elektrotechnik und soll im Rahmen einer Studienarbeit eine
Lecher-Leitung in Betrieb nehmen. Dafür habe ich eine
LC-Anpassungsschaltung für die Frequenz 100MHz berechnet und diese mit
LTSpice simuliert.
Die Schaltung könntest du mal herzeigen, dann könnte man was zu sagen.
Welche Platine ist für so einen Prototyp geeignet?
Das üblichste Platinenmaterial ist FR4 in der Stärke 1.6 mm. Für 100 MHz ist das vollkommen ausreichend, zudem ist es billig. Eine 50 Ohm Leitung ist als Microstrip etwa 3mm breit.
Ansonsten wenn keine Platine gefertigt werden soll, das geht aus deiner Frage nicht eindeutig hervor, kannst du auf einer kupferbeschichteten Platine (da ist das Material dann egal) auch im Manhattan Style (kannst du googeln) deine Schaltung auflöten - das wäre natürlich viel schneller umgesetzt.
Benötige ich einen Ground-Layer?
Ja, am besten du führst den "Bottom Layer" voll metallisiert aus. Oder wie gesagt Manhattan Style.
Wie muss ich die Bauteile (Spule, Kondensator, BNC-Buchse) anordnen?
Die BNC Buchse ist 50 Ohm, daran anschließend die 50 Ohm Leitung sind erstmal unkritisch. Die Verbindungen dann mit L und C sollten kurz ausgeführt werden.
In meiner Hochschule ist die Auswahl an Bauteilen nur begrenzt,
weshalb meine verwendeten Bauteile wahrscheinlich ebenfalls parasitäre
Effekte aufweisen. Ich habe mir nun HF-Induktivitäten und Kondensatoren
rausgesucht. Eignen sich Keramikkondensatoren für meine Schaltung?
Prinzipiell ja, aber man muss aufpassen vernünftige Werte zu verwenden. Wie geschrieben zeig mal deine Schaltung und schreib was du dir dabei gedacht hast.
Auf was muss ich bei der Auswahl der BNC-Buchsen achten?
Muss es BNC sein? SMA Buchsen lassen sich ganz toll an die Kante der Platine löten, mit BNC geht das meines Wissens nicht. Allerdings sind 100 MHz da noch unkritisch, das wird auch mit irgendeiner BNC Buchse gehen. Such dir halt eine aus und bau die Platine so, dass sie ranpasst.
Die Lecher-Leitung besteht aus zwei hohlen Kupferrohren. Wie sollte
ich meine Schaltung mit der Leitung verbinden (Bananenbuchse, Klemmen,
Einfache Kupferdrähte, ...)? Benötige ich ggf. eine Abschirmung falls
diese zu nah an der Leitung?
Wie groß sind die Rohre, welchen Abstand haben sie zueinander? Welchen Wellenwiderstand hat die Lecher-Leitung?
Im Anhang findest du ein Bild von der Lecher-Leitung (Länge: 1,5m; Durchmesser: 12mm; Abstand: 40mm; Wellenwiderstand: 224,7Ohm (errechnet)).
Zudem habe ich ein Bild vom Schaltplan angehängt. Es handelt sich dabei um ein einfaches LC-Anpassungsnetzwerk. X_P ist dabei die Spule und X_S der Kondensator. Ich dachte das macht Sinn, da ich dadurch für hohe Frequenzen keinen Kurzschluss erzeuge. Da ich einen Frequenzgenerator am Eingang anschließe, ist hier die BNC-Buchse am besten geeignet. Beim Anschluss am Ausgang bin ich mir noch unsicher. Am besten wäre es wahrscheinlich einfach kleine Kupferdrähte zu verwenden um die Leiterlänge kurz zu halten. Hättest du diesbezüglich eine bessere Idee?
Ein Aufbau im Manhatten-Style hab ich mir auch überlegt, allerdings bin ich mir unsicher ob das mit dem Löten so gut klappt. Da wäre eine Lochrasterplatine o. Ä. wahrscheinlich einfacher.
Da ich bei der Auswahl an Induktivitäten recht begrenzt bin habe ich eine Spule mit 150nH ausgesucht und die Kapazität anhand der Q-Faktor-Methode angepasst. Mit einem Q-Faktor von ca. 2 habe ich in LTSpice das beste Ausgangssignal bekommen. Dementsprechend sollte der Kondensator so zwischen 13pF und 15pF sein. Wie gesagt am besten wäre ein Kondensator mit Anschlussdrähten und eben für hohe Frequenzen geeignet. Welche Bauformen würden da in Frage kommen?
Wie gesagt am besten wäre
ein Kondensator mit Anschlussdrähten und eben für hohe Frequenzen
geeignet. Welche Bauformen würden da in Frage kommen?
Naja, 100MHz sind pulsierender Gleichstrom. Nimm einen Keramikkondensator, vielleicht sogar einen Rohrkondensator, wie er im letzten Jahrtausend in den alten Röhrenradios verwendet wurde. Der tut es.
Alternativ gibt es auch Lochrasterplatinen mit Viereckigen Lötpads und rückseitiger Vollmetallisierungslage.
Da kann man auch schöne Muster in stabil und mit Massefläche mit aufbauen.
Sowas hatte ich mal im LK Physik gemacht, von vor ca. 50 J. ...
Selbstschwingenden Gegentakt-Oszillator
(für UKW, angeblich 2 Watt, aus irgendeinem Minispione-Buch, Topp-Verlag)
auf ein Stück Streifenleiter-Platinchen gelötet.
Parallel-Draht (absisoliert aus NYM-Leitung),
ca. 1,5 cm Abstand und 4 m lang, einfach "direkt" (d.h. kurz!)
an Antennenausgang angeschlossen; das andere Ende, kurzgeschlossen,
über Fenstergriff gehängt.
Mit Sonde aus Fahrrad-Rücklichtbirnchen konnte man die 3 m Wellenlänge
leicht bestimmen.
Ja genau. Allerdings bricht die Amplitude der stehenden Welle auf der Leitung immer ein. Deshalb bin ich momentan dabei die Leitung an den Frequenzgenerator anzupassen, um die maximale Leistung ziehen zu können.
Der nächste Schritt wäre dann ebenfalls eine Sonde. Ich dachte dabei an eine induktive Kopplung, da man sonst einen Kurzschluss auf der Leitung erzeugen würde. Allerdings kann unser Frequenzgenerator nur geringe Spannungen von maximal 3Vpp für die relevanten Frequenzen ausgeben. Da muss ich mir dann nochmal Gedanken machen wie ich das umsetzen könnte.
Alternativ gibt es auch Lochrasterplatinen mit Viereckigen Lötpads und
rückseitiger Vollmetallisierungslage.
Vielen Dank. Das hört sich doch sehr gut an. Bei meiner Suche habe ich sowas allerdings nicht gefunden. Gibt es sowas fertig zu kaufen oder muss ich die Vollmetallisierungslage selbst anbringen?
Und wie wird das ganze dann verlötet? Ich hatte nämlich vor Bauteile mit Drahtanschlüssen zu verwenden.
Du kannst eine der Rasterkarten für lau bekommen :-)
Ich habe die in 20 min. zusammengeclickt und bei
JLCPCB fertigen lassen. Die Preise sind albern, wenn
man überlegt, dass so eine Europakarte, lieblos gerfertigt
im guten Pfuschhandel in .de €5++ kostet.
Wer will, kann auch die Altium- oder Gerberfiles bekommen.
Wo eine Masseverbindung hin soll, dort kratzt man mit dem
Skalpell den Lötstopplack weg und macht eine Verbindung mit
einem Zinnklecks. Die Cu-fläche ist oben und unten; man kann
das auch für VCC und GND hernehmen.
Ich hatte mal Anfang der 70er jahre eine Sendeendstufe von
Dierking, 40W WIMRE. Ich glaube, das war ziemlich genau
das hier
Die Ankopplung an den Lecherkreis ist etwas haarig weil die
offenen Enden sehr hochohmig sind. Da machen sich schon kleinste
Streukapazitäten störend bemerkbar. Die Auskopplung über die
kleine Koppelschleife ist da schon recht geschickt. Erspart
allerdings das Anpassnetzwerk auf der Platine. :-)
Die Ankopplung an den Lecherkreis ist etwas haarig weil die
offenen Enden sehr hochohmig sind. Da machen sich schon kleinste
Streukapazitäten störend bemerkbar. Die Auskopplung über die
kleine Koppelschleife ist da schon recht geschickt. Erspart
allerdings das Anpassnetzwerk auf der Platine. :-)
Ja bislang wird bei uns noch das BNC-Kabel vom Funktionsgenerator auf Bananenstecker herausgeführt und über zwei Kupferdrähte auf die Leitung gegeben. Ich denk das ist nicht sonderlich gut gelöst.
Ich hatte vor mit einer BNC-Buchse direkt auf die Platine zu gehen und dann das Anpassnetzwerk mit kurzen Kupferdrähten mit der Leitung zu kontaktieren. Stand jetzt habe ich keine bessere Lösung dafür.
Alternativ gibt es auch Lochrasterplatinen mit
Viereckigen Lötpads und rückseitiger
Vollmetallisierungslage.
Vielen Dank. Das hört sich doch sehr gut an. Bei
meiner Suche habe ich sowas allerdings nicht gefunden.
Gibt es sowas fertig zu kaufen oder muss ich die
Vollmetallisierungslage selbst anbringen?
Und wie wird das ganze dann verlötet? Ich hatte
nämlich vor Bauteile mit Drahtanschlüssen zu verwenden.
???
Mit einem Lötkolben?!
Ich praktiziere in der Regel eine Art Manhattan-Style:
Massefläche nach unten, Lötpads nach oben, Anschluss-
drähte der Bauteile passend kürzen und von oben auf den
Pads verlöten. Masse-Anschlüsse durchstecken, umbiegen
und von unten verlöten.
Ach so: KURZE Anschlussdrähte an den Bauelementen. Als
Anfänger lasse man sich nicht von großmäuligen Sprüchen
wie "100MHz sind zittriger Gleichstrom!" blenden...
Ja bislang wird bei uns noch das BNC-Kabel vom
Funktionsgenerator auf Bananenstecker herausgeführt
und über zwei Kupferdrähte auf die Leitung gegeben.
Bei 100MHz???
Du kennst die Faustregel, dass 1cm Draht ungefähr
7nH Induktivität hat?
Ich denk das ist nicht sonderlich gut gelöst.
DAS denke ich allerdings auch.
Nur mal zur Illustration: Wir hatten mal als Prototypen
einen breitbandigen Ultraschall-Transducer gebaut, der
unerklärlicherweise oberhalb von ca. 5MHz nix mehr
abgestrahlt hat. Elektrisch schien das Ding in Ordnung,
und bei niedrigen Frequenzen kam auch Ultraschall heraus,
aber eben oberhalb von 5MHz nicht mehr.
Im Laufe der Fehlersuche habe ich herausbekommen, dass
im Inneren der Kapsel die elektrische Verbindung von der
BNC-Buchse zum eigentlichen Transducer mittels eines
einzelnen Drahtes von ca. 5cm Länge hergestellt wurde
(der andere Anschluss wurde über das Gehäuse kontaktiert).
Meiner Diagnose, die Induktivität dieses Drahtes sei im
Zusammenspiel mit der Transducerkapazität von xxnF die
Ursache für die Fehlfunktion, wurde zunächst verlacht
und als völlig abseitig abgetan...
Rechnet man nach, vergeht das Lachen dann schnell...
Ich hab in LTSpice mal eine Leitung der Länge 10cm und einem Wellenwiderstand von 150 Ohm (könnte den Kupferdrähten entsprechen) zwischen Lecherleitung und Anpassungsschaltung eingebaut und das Ergebnis wurde kaum verfälscht. Ob es in der Praxis auch so ist kann ich nicht sagen.
Kennt jemand eine bessere Lösung die Platine mit der Impedanzanpassungsschaltung und die Lecherleitung zu kontaktieren? Oder sollte das ausreichend sein?
Du kennst die Faustregel, dass 1cm Draht ungefähr
7nH Induktivität hat?
Locker bleiben, da sind ein-einhalb Meter Leitung
angeschlossen.
...die -- im Gegensatz zu herumliegenden Laborstrippen --
einen definierten Kapazitätsbelag und einen definierten
Wellenwiderstand haben.
Da machen ein paar Zentimeter Draht den Kohl nicht
fett.
Konfuzius kannte sich offensichtlich mit HF-Technik
aus: "Der Mensch hat dreierlei Wege klug zu handeln:
Erstens durch nachdenken, das ist der edelste, zweitens
durch nachahmen, das ist der leichteste, und drittens
durch Erfahrung, das ist der bitterste."
In diesem Sinne: Fröhliches Basteln!
Genau genommen ist der Anschlussdraht auch eine
"Übertragungsleitung", nur halt mit etwas anderem
Wellenwiderstand.
Du vergisst, dass der Wellenwiderstand nicht nur ANDERS
ist, sondern außerdem unbekannt und variabel... Ideale
Bedingungen für reproduzierbare Ergebnisse...
Welche Platine ist für so einen
Prototyp geeignet?
Was soll denn auf die Platine drauf, ein Oszillator,
oder kommt die Hf von einen durchstimmbaren Signalgenerator?
Ich würde auch Manhattan Style nehmen, und dann daß Ganze
in ein Metallgehäuse setzen, wegen Abschirmen.
Wie sollte
ich meine Schaltung mit der Leitung verbinden
Ich würde Koaxialkabel (RG58) nehmen. und am Ende
eine Spule von vielleicht ein oder zwei Windungen
machen, Durchmesser etwa wie die Breite der Lecherleitung.
Die Lecherleitung an ein Ende kurzschließen und dort
induktiv ankoppeln. das andere Ende bleibt offen.
Dann bleibt die Symetrie der Lecherleitung erhalten,
und strahlt keine oder nur wenig HF ab. Wenn die
Lecherleitung dann 75cm, 2,25m oder 3,75m lang ist,
hat sie Resonanz bei 100MHz. Als HF-Spannungsindikator
eignen sich gut Glimmlampen, so wie die, die im
Prüfschraubenzieher drinn sind. Bei 75cm kannst du
ein Spannungsmaxima, bei 2,25m zwei Spannungsmaxima,
und bei 3,75m drei Spannungsmaxima detektieren.
Viel Spass beim Experimentieren.
Was soll denn auf die Platine drauf, ein Oszillator,
oder kommt die Hf von einen durchstimmbaren Signalgenerator?
Ich würde auch Manhattan Style nehmen, und dann daß Ganze
in ein Metallgehäuse setzen, wegen Abschirmen.
Nein auf der Platine ist lediglich eine Anpassschaltung sowie die Ein- und Ausgangsbuchsen. Die Sinuswelle kommt von einem Frequenzgenerator über BNC. Das mit dem Gehäuse ist eine gute Idee aber ich werde es denk ich erstmal ohne versuchen.
Ich würde Koaxialkabel (RG58) nehmen.
Ein Koaxialkabel hat ja aber wieder 50 Ohm Wellenwiderstand. Dann würde die Impedanzanpassung doch nichts bringen wenn zwischen Lecherleitung und Schaltung noch ein anderer Wellenwiderstand ist.
Als HF-Spannungsindikator
eignen sich gut Glimmlampen, so wie die, die im
Prüfschraubenzieher drinn sind. Bei 75cm kannst du
ein Spannungsmaxima, bei 2,25m zwei Spannungsmaxima,
und bei 3,75m drei Spannungsmaxima detektieren.
Meine Recherche hat ergeben, dass Glimmlampen hohe Spannungen (>100V) benötigen um zu leuchten. Der Frequenzgenerator kann lediglich 3Vpp was zu einer stehenden Welle mit 6Vpp führt. Somit muss ich mir da was anderes einfallen lassen. Danke für die Antwort :)
Du kannst für die Lecherleitung auch einfach zwei Drähte
straff spannen, so daß sie konstanten Abstand haben,
funktioniert genauso gut. Oder dieses 300 Ohm Kabel.
Die HF-Spannung kannst du trotz Isolierung detektieren,
wenn du mit der Glimmlampe am Kabel entlang gehst.
Meine Recherche hat ergeben, dass Glimmlampen hohe Spannungen (>100V)
benötigen um zu leuchten. Der Frequenzgenerator kann lediglich 3Vpp
Dann vieleicht verstärken.
Es gibt auch welche mit 60V bis 80V.
Die Lecherleitung erhöht die Spannung, je nach Güte der
Leitung auf das 50 bis 100 fache bei Resonanz.
Ein Koaxialkabel hat ja aber wieder 50 Ohm Wellenwiderstand. Dann würde
die Impedanzanpassung doch nichts bringen wenn zwischen Lecherleitung
und Schaltung noch ein anderer Wellenwiderstand ist.
Das Kurzgeschlossene Ende der Lecherleitung ist sehr
niederohmig, da kannst du mit den Windungen der Spule
am Koaxialkabel experimentieren, um die beste Anpassung
zu finden.
Wenn du wirklich nicht genug HF-Leistung zu verfügung
hast, schau doch mal in deiner Nähe ob es da nicht ein
Funkamateur gibt, der dir mit ein 2m-Funkgerät hilft.
Ankoppeln über einen Schutzwiderstand, damit daß Funkgerät
nicht gleich kaputt geht bei Fehlanpassung.
Ein Koaxialkabel hat ja aber wieder 50 Ohm Wellenwiderstand.
Natürlich -- genauso wie der Generator.
Dann würde die Impedanzanpassung doch nichts bringen
wenn zwischen Lecherleitung und Schaltung noch ein
anderer Wellenwiderstand ist.
Quatsch. Die Anpass-Schaltung gehört direkt an die
Lecherleitung; idealerweise fest angebaut.
Zwischen Generator und Anpass-Schaltung gehört ein (fast
beliebig langes) 50-Ohm-Kabel, denn der Generator wird
einen 50-Ohm-Ausgang haben.
Der Aufbau wird dann:
Generator mit 50-Ohm-Ausgang,
Beliebig langes 50-Ohm-Kabel,
3.1 Anpass-Schaltung, die von 50 Ohm auf die... was
weiss ich... 4xx Ohm der Lecherleitung transformiert,
3.2 Lecher-Leitung.
Meine Recherche hat ergeben, dass Glimmlampen hohe
Spannungen (>100V) benötigen um zu leuchten.
Hmm.
Der Frequenzgenerator kann lediglich 3Vpp was zu einer
stehenden Welle mit 6Vpp führt.
Quark. Der Generator liefert wahrscheinlich 3V AN 50 OHM;
bei z.B. 450 Ohm sind das schon 9V; also 18V im Leerlauf.
Ist natürlich für eine Glimmlampe immer noch zu wenig...
Das ist ja alles schön und gut aber das ganze soll ein Vorführversuch werden für die Vorlesungen “Wellen und Leitungen”. Zudem baut der Versuch auf einer Vorgängerarbeit auf, d.h. ich kann nicht einfach alles anders machen sondern bin an einen bestimmten Rahmen gebunden. Und Vorgaben zur Umsetzung habe ich von meinem Dozenten außerdem auch. Und am Ende muss ich daraus eine wissenschaftliche Arbeit schreiben. Ich denke durch die Anpassungsschaltung kann ich dort schon einiges rausholen (vergleichbare Schaltungen, Simulationen, Messungen, Platinenentwurf,…).
Zur Visualiserung gibt es sicherlich auch andere Lösungen. Ich dachte eher an eine induktive Kopplung, welche dann eine Lampe/LED zum Leuchten bringt. Das ist auch mit geringen Spannungen möglich. Und durch die Anzahl an Windungen des Schleifrings sollte ich den induzierten Strom erhöhen können, sodass dieser ausreichend ist.
Meine Recherche hat ergeben, dass Glimmlampen hohe
Spannungen (>100V) benötigen um zu leuchten. Der
Frequenzgenerator kann lediglich 3Vpp
Es gibt auch welche mit 60V bis 80V.
Graetz-Brücke aus 4x1N4148, Vorwiderstand, LED...
SCNR
Die Lecherleitung erhöht die Spannung, je nach Güte der
Leitung auf das 50 bis 100 fache bei Resonanz.
Hmm.
Kann ja eigentlich nur bei loser Kopplung zum Generator
funktionieren; ansonsten zieht ja der Quellwiderstand
des Generators die Güte nach unten... <grübel>...
Hmm.
Kann ja eigentlich nur bei loser Kopplung zum Generator
funktionieren; ansonsten zieht ja der Quellwiderstand
des Generators die Güte nach unten... <grübel>...
Die Kopplung nach meinen Vorschlag sollte ja induktiv
niederohmig am kurzgeschlossenen Ende der Lecherleitung
erfolgen. Das entspricht im Prinzip eine Spule mit nur
einer Windung. Und das ist ja keine lose Kopplung.
Wenn das zu niederohmig ist kann ja die Spule am
Koaxkabel mehrere Windungen, zwei oder drei haben, muß
man einfach mal ausprobieren, wann es am besten
funktioniert. Am anderen Ende der offenen Lecherleitung
hat man dann ein Spannungsmaximum bei 1/4 Wellenlänge.
oder bei ungradzahliche vielfache der 1/4 Wellenlänge.
Die andere Möglichkeit wäre das direkte anklemmen am
offenen Leitungsende. Dann sollte aber die Signalquelle
symetrisch sein. Abhängig von der Länge der Lecherleitung
sieht die Signalquelle dann eine hochohmige Last oder einen
Kurzschluß. Bei 1/4 Wellenlänge und offenen Leitungsende
sieht die Signalquelle dann einen Kurzschluß. Mann könnte
den Einspeisepunkt auch verschiebbar machen, dann kann
man die Einspeisung von hochohmig bis Kurzschluß
hin und her schieben.
Wenn man partout am offenen Ende einspeisen will, kann
man das natürlich mit einem Fuchskreis machen, so wie
man das mit einem endgespeisten Dipol machen würde; der
Dipol ist halt nicht gefaltet, aber das ist ja egal.
Die halbe Koppelschleife um den Spannungsknoten (Strombauch),
wie im Photo der Röhrenendstufe zu sehen, das hat halt
schon was; die Impedanzen sind gutmütiger und passen
halbwegs zu dem was ein Mess-Sender oder NetworkAnalyzer
erwartet. Der Übergang symmetrisch/asymmetrisch ist auch
ganz nebenbei sauber und ohne großes Getue erledigt.
Du solltest Dir mal das Electromagnetics-Programm Sonnet
ansehen, da gibt es eine Studentenversion.
Das ist näher am Problem. Spice und transmission lines
geht sich nur mit ziemlichen Klimmzügen zusammen.
Wie gesagt: Die Leistung unserer Funktionsgeneratoren ist begrenzt. Ich weiß nicht ob die Leuchtstoffröhre bei 2-5V leuchtet. Aber man kanns ja bestimmt ausprobieren.
Mit einer Induktionsschleife in einem Resonanzfrequenzen-Schwingkreis könnte man zumindest die Strombäuche darstellen. Das wäre ja schonmal gut.
Lasse den Mess-Sender mal 13 dBm = 20 mW Ausgangsleistung haben.
Das wird ein 1W-Fahrradbirnchen nicht auf Weißglut bringen,
abgesehen von weiteren Verlusten.
Leuchststoffröhren brauchen noch VIEL mehr. Ich habe allerdings
Bekannte, die mit 1 KW aus dem Auto senden können. Die haben
das mit den Leuchtstoffröhren auf einem Parkplatz vorgeführt,
Jedi-Style zur Freude der zufällig anwesenden Kinder. Das geht
dann auch noch ein paar Meter vom Auto weg.
Leitungsübertrager:
Guanella 1:4 auf einem Doppellochkern
50/60/75 auf 200/240/300
Eingang unsymmetrisch -> Ausgang symmetrisch.
... und fertig.
Zur Not noch auf der 50/60/75 Ohm Seite ein 3dB Dämpfungsglied zur Zwangsanpassung.
Solche Teile wurden vor Jahren und -zehnten in -zig Hunderttausenden Fernsehern, Radios, Tunern... verbaut.
Sri, ein anschauliches Beispiel habe ich auf die Schnelle nicht gefunden.
Muss es kompliziert sein, wenn es auch einfach geht?
Überlege dir mal, wieviel Arbeit, Rechnereien und Mühen du dir ersparst, wenn ein Teil das alles erschlägt.
Das ist ja alles relativ. Die Impedanzanpassung ist mir eben aus der Vorlesung bekannt deshalb ist es für mich die einfachste Lösung.
Ich finds ja schön, dass so viele Leute helfen wollen, aber es bringt mir nichts wenn Leute sagen ich soll meine ganze bisherige Arbeit in den Sand setzen und es ganz anders machen.
Sri, ein anschauliches Beispiel habe ich auf die Schnelle nicht
gefunden.
Ich habe hier einen uralten Teleskop-Dipol mit genau sowas gefunden. Der hat genau so einen Doppellochkern-Trafo drin zur Anpassung von 75 auf 300 Ω.
Habe das mal auf die Schnelle aufgebaut. Da die Teleskopstäbe nicht mehrere Meter lang sind, alles auf 434 MHz (und damit gleich mal günstig in ein ISM-Band :) gelegt. Mit zwei antiparallelel LEDs und Vorwiderstand kann man zumindest die „Spannungsknoten“, bei denen die LED ausgeht, gut ausmachen. Allerdings ging es nur mit voller Leistung der Handfunke, also ca. 3 W.
Die Impedanzanpassung ist mir eben aus der
Vorlesung bekannt deshalb ist es für mich die einfachste Lösung.
Und du weißt was das ist, hast es vollständig verstanden?
Und du weißt was deine Lecherleitung im Einspeisepunkt
für eine Impedanz hat? Wie machst du konkret bei dein
Experiment die Anpassung? Wie lang ist deine Lecherleitung?
Die Frequenz ist 100MHz hast du ja schon gesagt. Ist die
fest oder kanst du sie variieren, vielleicht von 50MHz
bis 150MHz? Von Vorteil wäre es auch wenn man die Länge
der Lecherleitung variieren kann.
Und du weißt was das ist, hast es vollständig verstanden?
Und du weißt was deine Lecherleitung im Einspeisepunkt
für eine Impedanz hat? Wie machst du konkret bei dein
Experiment die Anpassung? Wie lang ist deine Lecherleitung?
Die Frequenz ist 100MHz hast du ja schon gesagt. Ist die
fest oder kanst du sie variieren, vielleicht von 50MHz
bis 150MHz? Von Vorteil wäre es auch wenn man die Länge
der Lecherleitung variieren kann.
Ja die Impedanz der Leitung (225 Ohm) hab ich ausgerechnet und auch mit einem Puls nachgemessen. Der Wellenwiderstand hängt nicht von der Leitungslänge (1,5 m) ab also könnte man theoretisch einen Kurzschlussschieber einbauen wenn man das wollte. Die Frequenz (100 MHz) kann erstmal konstant bleiben.
Das ganze ist ja nur ein Vorführversuch und soll zeigen wie sich eine stehende Welle auf der Leitung bildet. Wichtiger ist die Visualisierung der Strom- und Spannungsbäuche.
Ja die Impedanz der Leitung (225 Ohm) hab ich ausgerechnet.
Das wird der Wellenwiderstand der Lecherleitung sein, und der
Einspeisepunkt hat diese Impedanz nur dann, wenn sie am Ende
mit einen 225 Ohm Widerstand abgeschlossen ist. Und dann gibt
es auch keine stehenden Wellen. Die Spannung ist dann entlang
der Lecherleitung überall gleich groß. Im Prinzip ist es
dann keine Lecherleitung mehr. Man will aber bei einer
Lecherleitung stehende Wellen haben. Deshalb wird die Leitung
nicht mit einen Widerstand am Ende abgeschlossen.
Das bedeutet, die Leitung hat am Einspeisepunkt keine 225 Ohm.
Die Impedanz kann dann sehr niedrig, nur noch wenige Ohm,
oder sehr hoch, im kOhm bereich sein, je nach dem ob du
im Spannungsbauch oder im Spannungsknoten einspeist.
Also dein Gedanke, daß der Einspeisepunkt 225 Ohm hat ist
falsch.
Ja die Impedanz der Leitung (225 Ohm) hab ich ausgerechnet.
Das wird der Wellenwiderstand der Lecherleitung sein, und der
Einspeisepunkt hat diese Impedanz nur dann, wenn sie am Ende
mit einen 225 Ohm Widerstand abgeschlossen ist. Und dann gibt
es auch keine stehenden Wellen. Die Spannung ist dann entlang
der Lecherleitung überall gleich groß. Im Prinzip ist es
dann keine Lecherleitung mehr. Man will aber bei einer
Lecherleitung stehende Wellen haben. Deshalb wird die Leitung
nicht mit einen Widerstand am Ende abgeschlossen.
Das bedeutet, die Leitung hat am Einspeisepunkt keine 225 Ohm.
Die Impedanz kann dann sehr niedrig, nur noch wenige Ohm,
oder sehr hoch, im kOhm bereich sein, je nach dem ob du
im Spannungsbauch oder im Spannungsknoten einspeist.
Also dein Gedanke, daß der Einspeisepunkt 225 Ohm hat ist
falsch.
Was meinst du denn mit Einspeisepunkt? Und wieso sollte dort die Impedanz entweder gering oder hoch sein?
So wie ich das verstehe hat die stehende Welle nichts damit zu tun ob die Impedanz am Eingang angepasst ist oder nicht sondern eher ob das Ende der Leitung offen oder kurzgeschlossen ist. Die Anpassung bezieht sich eher auf die Amplitude bzw. wie viel vom Signal an vorherigen Stoßstellen bereits reflektiert wird. Das soll ja mit der Anpassung verhindert werden. Ich war ja schon in der Lage stehende Wellen zu erzeugen ohne Anpassung. Allerdings ist die Amplitude viel zu niedrig.
Die Impedanz am Einspeisepunkt wechselt alle 1/4 Wellenlänge
zwischen niederohmig und hochohmig. Wenn du am Ende von einer
offenen Leitung ausgehst hast du nach einer 1/4 Wellenlänge
einen niederohmigen Punkt, wenn du die Leitung dann
mit 1/4 Wellenlänge verlängerst hast du einen hochohmigen
Punkt, und so weiter.
Die Impedanz am Einspeisepunkt wechselt alle 1/4 Wellenlänge
zwischen niederohmig und hochohmig. Wenn du am Ende von einer
offenen Leitung ausgehst hast du nach einer 1/4 Wellenlänge
einen niederohmigen Punkt, wenn du die Leitung dann
mit 1/4 Wellenlänge verlängerst hast du einen hochohmigen
Punkt, und so weiter.
???
Ich verstehe nicht wieso das so sein sollte. Eine Impedanz hängt immer von den geometrischen bzw. materialspezifischen Eigenschaften. So wie du das beschreibst müsste dann ja gar kein Signal auf der Leitung ankommen, da sowohl die Stoßstelle mit einer niederohmigen als auch einer hochohmigen Impedanz nahezu alle Signalanteile reflektiert.
So wie ich das verstehe hat die stehende Welle nichts damit zu tun ob
die Impedanz am Eingang angepasst ist oder nicht
Wenn dein Signalgenerator 50 Ohm hat, und du speist damit
in einen hochohmigen Punkt von mehreren kOhm ein, bekommst
du so gut wie keine Leistung in die Leitung. Das gleiche
passiert wenn der Einspeisepunkt nur wenige Ohm hat.
So wie ich das verstehe hat die stehende Welle nichts damit zu tun ob
die Impedanz am Eingang angepasst ist oder nicht sondern eher ob das
Ende der Leitung offen oder kurzgeschlossen ist.
Stehende Wellen hast du nur, wenn du eine Reflektion am Ausgang hast (Ausgang offen oder kurzgeschlossen). Dann aber transformiert die Leitung, sodass du je nach Verhältnis von Wellenlänge und Leitungslänge am anderen Ende völlig verschiedene Impedanzen „siehst“.
Wenn eine Leitung mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, transportiert sie die komplette Energie vom Eingang zum Ausgang, also zum Lastwiderstand. Dann gibt es keine stehende Wellen. Für einen gewünschten Energietransport ist das der Idealzustand.
Wenn dein Signalgenerator 50 Ohm hat, und du speist damit
in einen hochohmigen Punkt von mehreren kOhm ein, bekommst
du so gut wie keine Leistung in die Leitung. Das gleiche
passiert wenn der Einspeisepunkt nur wenige Ohm hat.
Aber genau deshalb mach ich ja eine Anpassungsschltung. Damit der Frequenzgenerator den Wellenwiderstand der Leitung als 50 Ohm “sieht” und dementsprechend die volle Leistung auf die Leitung gibt.
Die Leistung wird am Ende nicht verbraucht sondern einfach wieder reflektiert.
Aber wieso habe ich dann einen guten Signalverlauf nur mit gedämpfter Amplitude ohne Anpassung?
Also das Phänomen, dass sich eine Eingangsimpedanz ändert habe ich bei meinen Messungen nicht gemacht. Weder mit einer Sinuswelle bei verschiedenen Frequenzen zwischen 100MHz und 300MHz, noch mit einem Puls am Eingang.
Also das Phänomen, dass sich eine Eingangsimpedanz ändert habe ich bei
meinen Messungen nicht gemacht.
Womit hast du das denn gemessen?
Wenn ich das oben gezeigte Gebilde (welches sich ja von deinem vorrangig durch die kleinere Geometrie unterscheidet und darin, dass ein Symmetrier- und Anpass-Transformator davor ist) an den NWA klemme, dann bekomme ich die typischen Kreisfiguren über die Frequenz im Smith-Diagramm. Da ist also von induktiv über kleinem R und kapazitiv zu großem R alles drin. Da ist jetzt noch ein Stückchen Kabel davor (notgedrungen, weil es an der Antenne schon so dran ist und weil ich etwas bis zum NWA brauche), das gleicht davon bereits einen Teil aus. Direkt an den beiden Stäben wären die Kreise noch weiter außen.
Witzigerweise scheint sie genau bei den 434 MHz, die ich vorhin für den Test benutzt habe, gerade recht gut 50 Ω reell zu haben. :)
(Kurzeinführung Smith-Diagramm: Mitte sind 50 Ω reell, links Kurzschluss, rechts unendlich, oben induktiv, unten kapazitiv.)
Also das Phänomen, dass sich eine Eingangsimpedanz ändert habe ich bei
meinen Messungen nicht gemacht.
Dann hast du falsch gemessen. Wie hast du denn die Impedanz
am einspeisepunkt der Lecherleitung gemessen?
Du kannst ja mal eine Leitung mit 3/4 Wellenlänge machen.
Wenn das Ende offen ist, wirst du am Einspeisepunkt
eine niedrige Impedanz messen, dann schließst du das
Leitungsende kurz und dein Einspeisepunkt wird hochohmig.
Also das Phänomen, dass sich eine Eingangsimpedanz ändert habe ich bei
meinen Messungen nicht gemacht.
Womit hast du das denn gemessen?
Ich bin mit einem Oszi über die Leitung gefahren und habe mir alle 3cm die Amplitude notiert. Auf dem Oszi war in jedem Punkt ein schöner Sinusverlauf (schwingendes Verhalten) zu erkennen. Heraus kam eine stehende Welle. Kann es sein dass dadurch lediglich die ersten paar Zentimeter der Leitung betroffen sind? Da hatte ich nämlich leichte Spannungseinbrüche.
Das ist aber keine Impedanzmessung. Du hast die stehende Welle
gesucht. Hast du dabei die Leitung mit der Meßspitze berührt?
Sollte man nicht machen, damit die Messung so hochohmig wie
möglich ist. Bei welcher Entfernung vom Einspeisepunkt
hast du den ersten Spannungsknoten gefunden, und bei welcher
Entfernung den nächsten?
Naja ich habe nicht das Gefühl dass diese Unterhaltung noch zielführend ist. Ich werde permanent kritisiert und auf meine Fragen gehst du auch nicht ein.
Bei dem Versuchsaufbau geht es darum eine stehende Welle zu erzeugen und anschaulich zu machen. Und dafür benötige ich schlicht und ergreifend mehr Leistung auf der Leitung was ich mit der Anpassschaltung umsetzen möchte. Simulativ hat die Schaltung funktioniert und die Werte waren sehr gut. Als nächstes geht es darum das ganze zu messen.
Ich glaube ein größeres Problem könnte die Visualisierung der Welle sein. Durch die Einkopplung einer Induktionsspule wird ja schließlich die Last verändert und Leistung aus dem System gezogen. Wie wirkt sich das auf die stehende Welle aus?
Bei dem Versuchsaufbau geht es darum eine stehende Welle zu erzeugen und
anschaulich zu machen.
Schon klar. Hatte ich oben demonstriert. Kann man vielleicht ein wenig auf den Fotos erkennen, einmal leuchtet die LED, ein paar Zentimeter weiter nicht mehr. Da ich mit 70 cm Wellenlänge gearbeitet habe, sind die Abstände zwischen Spannungsmaximum und Null um die 17 cm.
Und dafür benötige ich schlicht und ergreifend
mehr Leistung auf der Leitung was ich mit der Anpassschaltung umsetzen
möchte.
Wir versuchen dir lediglich zu erklären, dass deine Anpassschaltung teilweise von falschen Voraussetzungen ausgeht. Du nimmst die Impedanz der Leitung als das an, was am Eingang deiner Leitung tatsächlich auftritt. Das ist aber nicht der Fall. Insofern wird deine Anpassung nicht notwendig den Effekt bringen, denn du dir wünschst.
Wenn du schon halbwegs was von stehender Welle messen kannst, dann kannst du auch abschätzen, welche tatsächliche Impedanz du am Anfang deiner Leitung hast. Am Ende der offenen Leitung hast du notwendigerweise ein Spannungsmaximum (dort kann ja kein Strom fließen). Von da aus suchst du das nächste Minimum (in Richtung Quelle) und dann das übernächste. Der Abstand zwischen beiden ist eine halbe Wellenlänge auf der Leitung. Der wird vermutlich etwas weniger als 1,5 m sein bei 100 MHz, da die Leitung einen Verkürzungsfaktor hat. Von da aus kannst du jetzt ermitteln, an welcher Stelle ungefähr der Anfang deiner Leitung liegt: ist er nahe an so einem Spannungsknoten (wo man kaum was messen kann), dann fließt viel Strom, die Stelle ist niederohmig. Ist er nahe an einem "Spannungsbauch", dann hast du viel Spannung und wenig Strom, die Stelle ist hochohmig.
Wenn du in der Nähe eines Spannungsknotens einspeist, könntest du mit den 50 Ω vom Generator sogar noch halbwegs in der Leistungsanpassung liegen. Wenn du eher an einem Spannungsbauch bist, wirst du mit 600 Ω oder mehr rechnen müssen.
Achso weil Strom und Spannung phasenverschoben sind schaut ihr euch die Punkte an an denen der Strom oder die Spannung gleich 0 ist und dann kommt mit URI entweder hochohmig oder niederohmig raus oder wie muss ich das verstehen?
Aber wieso kommt das dann in der LTSpice Simulation nicht raus? Ich habe einen Screenshot vom Simulationsmodell (ohne Anpassung) angehängt. Allerdings ist das eine ältere Version denn ich habe im Nachgang noch ein BNC-Kabel miteingebaut. Ohne Anpassschaltung habe ich etwa die selbe Amplitude wie die eingespeiste Sinuswelle und mit Anpassung etwa die doppelte Amplitude. So soll es ja sein.
Eine Simulation ist halt ein Modell und nicht unbedingt die Realität. Hab leider gerade keine Zeit, mich in dein Modell reinzudenken.
Da du doch aber eh etwas praktisch vorführen möchtest, mach doch mal oben beschriebene Messung. Wenn du entweder die Frequenz oder die Länge der Leitung ändern kannst, kannst du auch versuchen, dich damit einem Punkt zu nähern, bei dem du am Anfang der Leitung in die Nähe von 50 Ω kommst.
Das Problem, was du zum Visualisieren nimmst, hast du natürlich trotzdem noch. Wenn du wirklich nur 1 V zur Verfügung hast (was ja an 50 Ω gerade mal 20 mW sind), dann fällt alles wie Lampe, LED oder Glimmlampe komplett aus. Dann kannst du dir entweder einen leistungsstärkeren Generator suchen (der Hinweis auf Funkamateure in der Nähe kam ja bereits), damit bekommst du dann eine LED auf jeden Fall zum Leuchten – siehe meinen Versuch oben.
Oder aber du musst dir irgendeinen anderen Indikator bauen. Entweder einen einfachen HF-Gleichrichter und einen Transistor mit LED und Batterie dahinter, oder vielleicht ein einfaches Drehspulinstrument hinter den HF-Gleichrichter, das braucht nur 1 mW oder weniger, um etwas anzuzeigen. Einfache Drehspulinstrumente sollte man billig bekommen, wie sie früher in Tonbandgeräten als Aussteuerungsanzeige drin waren:
Aber genau deshalb mach ich ja eine Anpassungsschltung.
Damit der Frequenzgenerator den Wellenwiderstand der
Leitung als 50 Ohm “sieht”
Ja -- soweit ist das ja auch richtig. Die Anpassschaltung
soll die genormten 50 Ohm auf den Wellenwiderstand Deiner
Lecher-Leitung transformieren.
Dein Irrtum liegt einen Schritt weiter: Die Impedanz, die
Du am Anfang Deiner Lecher-Leitung misst, ist unter fast
allen Bedingungen NICHT (!!) der Wellenwiderstand der
Lecherleitung.
Der Wellenwiderstand ist nämlich messtechnisch für jede
Leitung ein ganz spezieller, besonderer Widerstandswert:
Es ist DERJENIGE Widerstandswert eines ans ENDE der Leitung
angeschlossenen Widerstandes, bei dem die am ANFANG der
Leitung gemessene Impedanz NICHT MEHR VON DER LÄNGE DER
LEITUNG abhängt.
Der Wellenwiderstand ist ein "Fixpunkt": Er wird, unab-
hängig von der Länge der Leitung, immer in sich selbst
transformiert.
Dasselbe anders formuliert: Nimm eine Leitung mit irgend
einem Wellenwiderstand, löte an deren Ende irgend einen
ohmschen Widerstand an, und miss am bisher noch offenen
Anfang der Leitung deren Impedanz. Man misst im Allgemeinen
einen Wert, der weder dem Wellenwiderstand der Leitung
noch dem Abschlusswiderstand entspricht.
Variiert man nur die Länge der Leitung und lässt deren
Wellenwiderstand sowie den Abschlusswiderstand fest, dann
misst man trotzdem immer andere Impedanzen am Anfang der
Leitung.
Nur in GENAU EINEM Fall gibt es eine Ausnahme: Wenn der
ans Ende der Leitung gelötete Widerstand dem Wellenwiderstand
der Leitung entspricht. DANN misst man -- Wunder über
Wunder -- auch am ANFANG der Leitung genau diesen
Widerstandswert, und zwar unabhängig von der Länge der
Leitung.
und dementsprechend die volle Leistung auf die Leitung
gibt.
Die Leistung wird am Ende nicht verbraucht sondern
einfach wieder reflektiert.
Die Aussagen widersprechen sich.
Bei einer komplett fehlangepassten Leitung gibt der
Generator GAR KEINE (Wirk-)Leistung in die Leitung ab.
Trotzdem misst man natürlich Ströme und Spannungen...
Achso weil Strom und Spannung phasenverschoben sind schaut
ihr euch die Punkte an an denen der Strom oder die Spannung
gleich 0 ist und dann kommt mit URI entweder hochohmig oder
niederohmig raus oder wie muss ich das verstehen?
Richtig.
Ist auch logisch: Eine ideale Leitung ist verlustfrei, hat
also keinen ohmschen Widerstand, sondern besteht nur aus den
(räumlich verteilten) Blindschaltelementen L und C.
BLINDelemente können aber keine WIRKleistung umsetzen, sondern
in BLINDelementen pendelt nur die BLINDleistung.
Wenn du wirklich nur 1 V zur Verfügung hast (was
ja an 50 Ω gerade mal 20 mW sind), dann fällt alles
wie Lampe, LED oder Glimmlampe komplett aus.
Nee... warum denn?
1V an 50 Ohm sind, auf die über 200 Ohm seiner Lecherleitung
transformiert, schon 2V, und wegen Überlagerung von hin- und
rücklaufender Welle sollte insgesamt 4V zustandekommen.
Dann kannst du dir entweder einen leistungsstärkeren
Generator suchen (der Hinweis auf Funkamateure in der
Nähe kam ja bereits), damit bekommst du dann eine LED
auf jeden Fall zum Leuchten – siehe meinen Versuch oben.
Lob und Anerkennung an Dich für die Tatkraft :-)
Ich bin sprachlos, dass die LEDs ohne jede Glättung
überhaupt leuchten...
Ich bin sprachlos, dass die LEDs ohne jede Glättung
überhaupt leuchten...
Warum nicht? Ich habe vor vielen Jahren schon in meinen Antennentuner (so einen mit einer "Kurbelspule") in den Ausgang einen kleinen Stromwandler gehängt: ein Mini-Ringkern, in der Mitte den Draht zur Ausgangsbuchse durch, auf den Kern so 10 oder 20 Windungen, an denen am Ende zwei antiparallele LEDs hingen. Damit konnte man beim "Durchkurbeln" ganz schnell den Punkt finden, bei dem die Antenne Leistung bekam.
Den LEDs ist die HF egal, die richten sie einfach gleich. Antiparallel, damit man keinen Gleichstromanteil mehr hat.
20 mW Eingangsleistung ist trotzdem wenig, ein paar Milliwatt braucht eine LED am Ende schon, und man will ja auch (prozentual) mit dem Indikator eher einen geringen Anteil der Leistung entnehmen. Ich habe es jedenfalls auf Anhieb nicht geschafft, die LED mit der auf 500 mW herunter geregelten Funke zum Leuchten zu bekommen. 500 mW entspricht 5 V an 50 Ω …
Lob und Anerkennung an Dich für die Tatkraft :-)
Eigentlich hatte es mich nur gewurmt, dass ich bei der Suche sonst nirgends so einen kleinen Doppellochkern-Trafo mehr gefunden hatte, wie sie vor Jahrzehnten wirklich überall herum geisterten. Bis ich dann eben diese alte Antenne fand (die müsste von einem alten sowjetischen Kofferfernseher gewesen sein).
Und naja, das Experiment hatte mich dann auch interessiert. ;-)
Ich bin sprachlos, dass die LEDs ohne jede Glättung
überhaupt leuchten...
Erinnere mich daran, es gab zur Anfangszeit der Handys sogar Aufkleber mit LED drin die sich dann fröhlich blitzend bemerkbar machten.
Nur von den paar W HF die das Handy abgegeben hat gespeist.
Wenn ich mich Recht erinnere war außer Draht, LED und (lange her) eine R oder war es doch ein C, sonst nichts weiter drin.
Die LED machen die Gleichrichtung selbst, bisschen Antenne und gut, sozusagen.
Ich bin sprachlos, dass die LEDs ohne jede Glättung
überhaupt leuchten...
Warum nicht?
Naja, ich hätte spontan erwartet, dass die reine
Kapazität dominiert und die ganze Rekombiniererei so
träge ist, dass praktisch kein Gleichrichtereffekt
auftritt.
Den LEDs ist die HF egal, die richten sie einfach gleich.
Ja -- genau das Gleichrichten wundert mich ja so :-)
Aber um so besser, wenn das so einfach funktioniert.
Antiparallel, damit man keinen Gleichstromanteil mehr hat.
Ja, das ist klar.
20 mW Eingangsleistung ist trotzdem wenig, ein paar Milliwatt
braucht eine LED am Ende schon, und man will ja auch (prozentual)
mit dem Indikator eher einen geringen Anteil der Leistung
entnehmen. Ich habe es jedenfalls auf Anhieb nicht geschafft,
die LED mit der auf 500 mW herunter geregelten Funke zum
Leuchten zu bekommen. 500 mW entspricht 5 V an 50 Ω …
Hmm... okay.
Mag wohl sein, dass die Gleichrichterwirkung bei der hohen
Frequenz schon recht mau ist, so dass man "Mehr Power!"
braucht, damit die Dinger leuchten.
Also doch kleine Sende-Endstufe und Umzug ins ISM-Band...
Und naja, das Experiment hatte mich dann auch interessiert. ;-)
Echter Ham-Spirit. Nicht theoretisieren, sondern machen :-)
Ich bin sprachlos, dass die LEDs ohne jede Glättung
überhaupt leuchten...
Erinnere mich daran, es gab zur Anfangszeit der Handys
sogar Aufkleber mit LED drin die sich dann fröhlich
blitzend bemerkbar machten. Nur von den paar W HF die
das Handy abgegeben hat gespeist.
Stimmt... Du hast Recht.
Gab es tatsächlich; habe ich damals auch mit eigenen Augen
gesehen. Hatte ich inzwischen vergessen... danke für die
Erinnerung.
Mag wohl sein, dass die Gleichrichterwirkung bei der hohen
Frequenz schon recht mau ist, so dass man "Mehr Power!"
braucht, damit die Dinger leuchten.
Ja, in der Tat. Der Vorwiderstand (der erstbeste, der gerade herum lag, ich glaube, es waren 270 Ω) wurde schon ziemlich warm, während die LEDs "nur so ein bissel" leuchten. Deren Kapazität dominiert dann wohl doch schon und schließt einen nennenswerten Teil der HF kurz.
Mag wohl sein, dass die Gleichrichterwirkung bei der hohen
Frequenz schon recht mau ist, so dass man "Mehr Power!"
braucht, damit die Dinger leuchten.
Ja, in der Tat. Der Vorwiderstand (der erstbeste, der gerade
herum lag, ich glaube, es waren 270 Ω) wurde schon ziemlich
warm, während die LEDs "nur so ein bissel" leuchten. Deren
Kapazität dominiert dann wohl doch schon und schließt einen
nennenswerten Teil der HF kurz.
Ahh! -- Nun ja, wenn das so ist, dann könnte eine Graetz-Brücke
aus 4 mal 1N5711 ja doch eine Verbesserung bringen, trotz der
dann höheren Fluss-Spannung.
Vielleicht gar noch ein, zwei Ferritperlen im DC-Zweig
unterbringen...
Eine Glimmlampe ist eigentlich als HF-Spannungsdetektor
ideal, weil sehr hochohmig. Es ist nur eine kapazitive
Kopplung nötig. Das heißt die Glimmlampe braucht die
Leitung nicht berühren. Geht deshalb auch bei isolierten
Hünerleiterkabel. Mit Oszillograf würde ich einen
Teilertastkopf 10 MOhm vorschalten und die Masse des
Tastkopfes nicht anklemmen. Den Hf-Strom kann man gut
mit eine Schleife Draht also eine Windung detektieren.
Mit einer Germanium-Diode gleichrichten, und mit 1nF Kondensator
glätten und dann ein Drehspulinstrument 100µA anschließen.
Damit kann man dann berührungslos den Strom detektieren.
Dann kann man schön sehen, daß da wo der Spannungsknoten ist,
der Strombauch ist. Wenn die Empfindlichkeit der Glimmlampe
nicht ausreicht, muß man eben hochohmig Verstärken.
Am besten mit ein FET.
Eine Glimmlampe ist eigentlich als HF-Spannungsdetektor
ideal, weil sehr hochohmig.
Unfug.
Solange solch ein Birnchen "sehr hochohmig" ist, sieht man gar nix,
und man kann dann daher auch nix detektieren.
Sieht man doch was, hat es hingegen endlichen, sogar
negativ(differentiell-)en Widerstand.
(Leute, begebt Euch nicht auf das Niveau diverser massgebenden
Leute/iNNen herunter, bei denen z.B. das Stromnetz Energie speichert,
u.a. mittels um 360° gedrehten Kobolden... SCNR)
Wir versuchen dir lediglich zu erklären, dass deine Anpassschaltung
teilweise von falschen Voraussetzungen ausgeht. Du nimmst die Impedanz
der Leitung als das an, was am Eingang deiner Leitung tatsächlich
auftritt. Das ist aber nicht der Fall. Insofern wird deine Anpassung
nicht notwendig den Effekt bringen, denn du dir wünschst.
Alles klar. Dann vertrau ich mal dir als Profi. Ich würde einfach mal beide Anpassungsschaltung auf einer Lochrasterplatine aufbauen. Und wenn meine Idee nicht funktioniert dann hab ich wenigstens messtechnisch nachgewiesen dass das Simulationsmodell vollständig ist.
Auf welchen Widerstand müsste die Anpassung dann sein? Bei einer Frequenz von 100MHz (lambda = 3m) und einer Leitungslänge von 1,5m haben wir ja eine Leitung der Länge lambda/2. Wie wirkt sich das auf die Anpassung aus?
Unendlich hochohmig habe ich auch garnicht gemeint.
Es geht darum das Glimmlampen extrem wenig Strom
brauchen damit sie leuchten und damit eine
Spannungsquelle so gut wie garnicht belasten
und deshalb vorteilhaft als Spannungsindikator
geeignet sind. Zum Beispiel im Prüfschraubenzieher,
sind sie mit einen Widerstand 1 MOhm oder mehr
eingebaut. 1 MOhm würde ich schon als hochohmig
bezeichnen. Und wenn man eine Glimmlampe kapazitiv
mit weniger als 1pF an eine HF-Spannung koppelt
würde das auch hochohmig nennen. Und deshalb sind
sie Glühlämpchen als Spannungsindikator überlegen.
Und das man eine Glimmlampe nie direkt an eine
Spannung anschließt weiß ich auch, die brauchen
eine Strombegrenzung, so wie das auch bei LEDs ist.
Bei einer
Frequenz von 100MHz (lambda = 3m) und einer Leitungslänge von 1,5m haben
wir ja eine Leitung der Länge lambda/2. Wie wirkt sich das auf die
Anpassung aus?
Da ist der Einspeisepunkt sehr hochohmig.
Ist doch weiter oben schon erklärt worden.
Liest du das garnicht?
Niederohmig und hochohmig wechselt alle 1/4 Wellenlänge.
Bei einer
Frequenz von 100MHz (lambda = 3m) und einer Leitungslänge von 1,5m haben
wir ja eine Leitung der Länge lambda/2. Wie wirkt sich das auf die
Anpassung aus?
Da ist der Einspeisepunkt sehr hochohmig.
Und wenn du die Frequenz auf 150 MHz erhöhst, bist du bei 0,75 · lambda mit deiner Länge und damit recht niederohmig. Da hast du gute Chancen, dass die Einspeisung direkt von 50 Ω recht viel Energie einkoppelt vom Generator.
Bei einer
Frequenz von 100MHz (lambda = 3m) und einer Leitungslänge von 1,5m haben
wir ja eine Leitung der Länge lambda/2. Wie wirkt sich das auf die
Anpassung aus?
Da ist der Einspeisepunkt sehr hochohmig.
Ist doch weiter oben schon erklärt worden.
Liest du das garnicht?
Niederohmig und hochohmig wechselt alle 1/4 Wellenlänge.
Wenn du doch permanent nur am meckern und kritisieren bist dann spar dir doch einfach deine unnötigen Kommentare. Ich habe auf Jörgs Nachricht geantwortet und nicht auf deine. Deine Meinung interessiert mich nicht.
Bei einer
Frequenz von 100MHz (lambda = 3m) und einer Leitungslänge von 1,5m haben
wir ja eine Leitung der Länge lambda/2. Wie wirkt sich das auf die
Anpassung aus?
Da ist der Einspeisepunkt sehr hochohmig.
Und wenn du die Frequenz auf 150 MHz erhöhst, bist du bei 0,75 · lambda
mit deiner Länge und damit recht niederohmig. Da hast du gute Chancen,
dass die Einspeisung direkt von 50 Ω recht viel Energie einkoppelt vom
Generator.
Vielen Dank. Werde ich mal ausprobieren. Ich dachte nur weil jemand was von einer Anpassung an 600 Ohm bei hochohmig gesprochen hatte.
Aber heißt das dann ich kann für jede Frequenz über URI den Eingangswiderstand berechnen wenn ich den Strom und die Spannung am Einspeisepunkt messe? Und wenn ich das so einstelle, dass U/I = 50 Ohm ergibt dann müsste ich ideal angepasst sein. Also dann erhalte ich die volle Leistung auf der Leitung.
Aber heißt das dann ich kann für jede Frequenz über URI den
Eingangswiderstand berechnen wenn ich den Strom und die Spannung am
Einspeisepunkt messe?
Wenn du was zum Messen dafür hast … Erinnere dich immer an den alten Spruch: wer HF misst, misst Mist.
Ich hatte dir weiter oben eine experimentelle Methode vorgeschlagen, wie du auf deiner existierenden Anordnung bspw. mit einem Oszilloskop ausmessen kannst, an welchen Stellen genau deine Nullpunkte sind. Das müsste bei 100 MHz dann ungefähr in der Hälfte sein, real aber vermutlich nicht ganz.
Das ist ausgesprochen unfreundlich, denn er hat auch weiter nichts geschrieben, als dass du dir schon mal zu Gemüte führen musst, was dir andere schreiben. Daher nochmal: wenn die Leitung am Ende offen ist, ist sie (zwangsläufig) an dieser Stelle hochohmig. Nach lambda/4 (auf der Leitung!, ist etwas kürzer als in Luft) wird sie niederohmig, dort hast du einen Spannungsknoten. Nach einem weiteren lambda/4 ist sie wieder hochohmig, du hast viel Spannung und wenig Strom.
Komisch dass man dazu in keiner Literatur dazu etwas findet…
Also, wenn ich mal schnell in den "Rothammel" schaue, da gibt es schon
einen Abschnitt zu Zweidrahtleitungen einschließlich des
Impedanzverlaufs.
Mir ist gerade etwas eingefallen dass ich vergessen hatte zu erwähnen und das einige grundlegende Dinge ändert: Die Leitung soll nicht für die hinlaufende Welle auf der Leitung angepasst sein sondern die für die rücklaufende Welle.
Mein Gedanke war dass Teile der rücklaufenden Welle an der Stoßstelle zwischen Koaxialkabel (50 Ohm) und Lecherleitung (225 Ohm) reflektiert werden und sich somit die Spannungsamplitude auf der Lecherleitung ändert. Die grundlegende Idee der Anpassung war diese Stoßstelle durch eine Anpassschaltung zu verhindern.
Ist ja klar dass auf der Leitung auch ohne Anpassung am Ende die volle Ausgangsspannung anliegt, da der Abschlusswiderstand hochohmig ist. Allerdings müssen ja auch die Reflexionen am Eingang verhindert werden oder nicht? Jetzt bin ich aber selbst am zweifeln ob das ganze überhaupt noch Sinn macht und ob ich nicht die ganze Anpassschaltung verändern muss (bspw. durch ein Pi-Netzwerk). Sorry für die Verwirrung meinerseits aber macht das ganze jetzt mehr Sinn?
Sorry für die Verwirrung meinerseits aber macht das ganze jetzt mehr
Sinn?
Ich würde an deiner Stelle lieber zum Experiment übergehen, als noch weiter zu theoretisieren. Bau dir einen Indikator, der empfindlich genug ist, um dir die HF-Spannung qualitativ anzuzeigen (aus / dunkel / hell, oder eben so ein Drehspulmesswerk). Dann miss ein bisschen. Die Frequenz kannst du ja offenbar verändern, damit auch die Anpassung des Generators – ganz ohne weitere Anpassglieder. Das führt m.E. eher zum Ziel, als da noch mehr zu simulieren.
Aber die Frequenz zu variieren, ändert ja nichts an den Reflexionseigenschaft der rücklaufenden Welle oder? Das ist ja denke ich das Hauptproblem warum die Amplitude so gering ist.
r = (50 - 225) / (50 + 225) = -0,636
Da der Reflexionsfaktor negativ ist wird ein Teil der Welle negativ reflektiert und verringert somit die Amplitude. Und diese Reflexion will ich ja vermeiden um die größtmögliche Amplitude zu bekommen oder nicht?
Ja aber der Eingangswiderstand ist doch gar nicht relevant für mein Problem da ich ja die erneute Reflexion der rücklaufenden Welle betrachte. Also nochmal die gleiche Frage: Wenn ich die erneute Reflexion der rücklaufenden Welle zwischen Leitung und Koaxialkabel verhindern kann, erhöht sich dann die Amplitude auf meiner Lecherleitung? Und falls ja mit welchen Werten muss ich dann die Anpassungsschaltung auslegen? Welche Eingangsimpedanz hat das Koaxialkabel von der Seite aus gesehen? Mit welcher Ausgangsimpedanz rechne ich für Lecherleitung? Welches Anpassnetzwerk kommt dafür in Frage (Pi-Netzwerk, …)? Bitte alle Fragen beantworten.
Ja aber der Eingangswiderstand ist doch gar nicht relevant für mein
Problem da ich ja die erneute Reflexion der rücklaufenden Welle
betrachte.
Du wolltest eine Anpassschaltung bauen, um maximal die Energie des Generators in die Leitung einzukoppeln. Wenn Leitung und Generator am Eingang (halbwegs) angepasst sind, dann hast du an der Stelle auch keine weitere Reflektion, denn die entsteht ja bei Fehlanpassung. Ob du die Anpassung nun durch irgendein Netzwerk, einen Transformator oder durch geschickte Wahl der Leitungslänge relativ zur Wellenlänge erreichst, ist am Ende egal. (Vorteil des Transformators wäre allerdings, dass er zugleich von asymmetrisch auf symmetrisch wandelt; das erreichen die anderen beiden Varianten nicht.)
Ok dann hab ich meine Frage wohl falsch formuliert. Aber das ursprüngliche Ziel dieses Posts war ja ein anderer. Ich mach denk ich nochmal einen neuen Post auf. Vielen Dank trotzdem.
Die Leitung soll nicht für die
hinlaufende Welle auf der Leitung angepasst sein sondern die für die
rücklaufende Welle.
Diese Aufgabenstellung ist unlösbar:
Die "Leitung" (soweit über ihre Länge homogen) weiss leider eben nicht,
in welcher Richtung die auf ihr laufende Welle läuft!
Die Leitung soll nicht für die
hinlaufende Welle auf der Leitung angepasst sein sondern die für die
rücklaufende Welle.
Du berücksichtigt eines nicht bei deiner Überlegung: Der Generator sieht nicht die 225 Ohm der Leitung. Das wäre nur der Fall denn die unendlich lang ist oder mit den 225 Ohm abgeschlossen ist, d.h. wenn es keine Rücklaufende Welle gibt.
Aber du hast eine rücklaufende Welle, und du willst die ja auch haben. Aber die verändert eben den Widerstand den der Generator sieht (d.h. das Verhältnis von Spannung und Strom).
Wenn die Leitungslänge so ist dass der Einspeisepunkt bei einem Strombauch (d.h. Spannungsknoten) zu liegen kommt sieht der Generator einen sehr niedrigen Wellenwiderstand (d.h. wenig Spannung und viel Strom).
Bei einer anderen Leitungslänge könnte der Einspeisepunkt an einem Spannungsbauch liegen und der Generator sieht einen hohen Widerstand (d.h. hohe Spannung und wenig Strom)
Der Vorschlag war sich eine Leitungslänge zu suchen wo das Verhältnis von Spannung und Strom so ist dass der Generator ca. 50 Ohm sieht.
Aber einen Übertrager bzw. Balun der unbalanced vom Generator zu balanced (deine Leitung) könntest du auch noch rein bauen. Der kann dann z.B. auch 1:4 den Widerstand übertragen, d.h. aus deinen 50 Ohm vom Generator 200 Ohm machen.
Aber es doch gar nicht relevant was der Generator sieht oder nicht? Die rücklaufende Welle läuft ja zum Generator hin. Es ist wichtig dass die Welle die zum Generator läuft nicht nochmal an irgendwelchen Stoßstellen reflektiert wird und dann auf der Leitung bleibt.
Hat der 'Sender' z.B. 2 W (wie im früheren Beispiel von mir),
liegt die Spannung an 50 Ohm irgendwo bei 2 V.
Am „Spannungsbauch“ ist es dann schon etwas mehr, aber es reichte zumindest in meinem Beispiel nicht für eine Glimmlampe, selbst mit ein paar Watt am Eingang.
Aber es doch gar nicht relevant was der Generator sieht oder nicht?
Schon, sonst bekommst du von dem ja gar keine Leistung raus.
Die
rücklaufende Welle läuft ja zum Generator hin. Es ist wichtig dass die
Welle die zum Generator läuft nicht nochmal an irgendwelchen Stoßstellen
reflektiert wird und dann auf der Leitung bleibt.
Theoretisch hat der Generator ja seine 50 Ω in beiden Richtungen, d.h. wenn er angepasst ist, könnte er auch die rücklaufende Energie vernichten … Das kann man natürlich im Zweifelsfalle mit einem zwischengeschalteten Dämpfungsglied erledigen, das verheizt dann sowohl die Energie des Generators zu einem Teil als auch die der rücklaufenden Welle. Allerdings hast du eh schon nicht gerade üppig viel Generatorleistung zur Verfügung.
Aber es doch gar nicht relevant was der Generator sieht oder nicht?
Schon, sonst bekommst du von dem ja gar keine Leistung raus.
Die
rücklaufende Welle läuft ja zum Generator hin. Es ist wichtig dass die
Welle die zum Generator läuft nicht nochmal an irgendwelchen Stoßstellen
reflektiert wird und dann auf der Leitung bleibt.
Theoretisch hat der Generator ja seine 50 Ω in beiden Richtungen, d.h.
wenn er angepasst ist, könnte er auch die rücklaufende Energie
vernichten … Das kann man natürlich im Zweifelsfalle mit einem
zwischengeschalteten Dämpfungsglied erledigen, das verheizt dann sowohl
die Energie des Generators zu einem Teil als auch die der rücklaufenden
Welle. Allerdings hast du eh schon nicht gerade üppig viel
Generatorleistung zur Verfügung.
Ja aber wenn ich doch eine Anpassung zwischen Generator und Leitung mache, sodass die rücklaufende Welle den Generator als gleiche Impedanz wie die Wellenimpedanz der Leitung sieht, würde die rücklaufende Welle doch sowieso im Generator verbraucht werden.
Die Frage ist nur ob es so eine Schaltung gibt die gleichzeitig nicht den Verlauf der hinlaufenden Welle beeinflusst.
würde die rücklaufende Welle doch sowieso im Generator verbraucht
werden.
Der, he nach Art des Generators, damit u.U. nicht so glücklich ist.
1 Watt rückwärts kann so ziemlich jeder Signalgenerator ertragen.
Typischerweise steht das an der Ausgangsbuchse. Seine eigene
Sendeleistung mal ganz bestimmt, sonst wäre "kaputt" der
Normalzustand.
Die Frage ist nur ob es so eine Schaltung gibt die gleichzeitig nicht
den Verlauf der hinlaufenden Welle beeinflusst.
Passiv nicht.
Passiv doch. Nennt man Zirkulator oder auch Isolator, wenn der
Widerstand zum Verheizen der Rückwärtsleistung schon eingebaut ist.
100 MHz ist unpraktisch für Zirkulatoren. Die NF-Schaltungen
mit OpAmps funktionieren nicht mehr richtig und Ferrit-
zirkulatoren wären unangenehm groß.
100 MHz ist unpraktisch für Zirkulatoren. Die NF-Schaltungen
mit OpAmps funktionieren nicht mehr richtig und Ferrit-
zirkulatoren wären unangenehm groß.
Gruß, Gerhard H DK4XP
Das sieht sehr interessant aus. Das heißt ich habe dann 3 Anschlüsse (0/360 Grad, 120 Grad und 240 Grad). Wenn ich bei 0 Grad den Eingang der Lecherleitung anschließe, dann muss ich an 240 Grad den Frequenzgenerator und an 120 Grad die Impedanzanpassung/Reflexionsanpassung anschließen oder?
Dann müsste die CW vom Frequenzgenerator auf die Leitung gehen und die reflektierte CW von der Leitung auf die Anpassschaltung. Und als Anpassschaltung reicht dann einfach ein Ohmscher Widerstand der Größe des Wellenwiderstands oder nicht?
Ja aber wenn ich doch eine Anpassung zwischen Generator
und Leitung mache, sodass die rücklaufende Welle den
Generator als gleiche Impedanz wie die Wellenimpedanz
der Leitung sieht, würde die rücklaufende Welle doch
sowieso im Generator verbraucht werden.
Das ist richtig, und das ist ja wohl das, was Du haben
willst.
Die Frage ist nur ob es so eine Schaltung gibt die
gleichzeitig nicht den Verlauf der hinlaufenden
Welle beeinflusst.
Häh? Was ist denn das jetzt wieder für eine schräge
Forderung?
Der Generator hat 50 Ohm Quellimpedanz, die Leitung hat
200 Ohm Wellenwiderstand. NATÜRLICH soll die Anpass-
schaltung auch die hinlaufende Welle beeinflussen --
nämlich die Spannung hinauf- und den Strom herunter-
transformieren.
Die rücklaufende Welle wird dann andersherum auf 50 Ohm
heruntertransformiert und im Generator geschluckt.
Aber ein einfaches Netzwerk aus einem L und einem C
wie ich es davor hatte wird das wahrscheinlich nicht
machen oder?
Ich habe meine gelehrten Bücher nicht im Zugriff und
kann nicht nachlesen... spontan würde ich aber sagen:
Doch.
Ein Vierpol aus reinen Blindelementen dissipiert keine
Energie; wenn die Impedanzen an beiden Port passen, MUSS
die Energie also transmittiert werden.
Man könnte es auch nachrechnen, aber bis ich da wieder
auf Betriebstemperatur bin...
Würde sich dafür eine Pi- oder T-Schaltung eignen?
Na, vor allem würde sich ein Transformator eignen!
würde die rücklaufende Welle doch sowieso im Generator verbraucht
werden.
Der, he nach Art des Generators, damit u.U. nicht so glücklich ist.
1 Watt rückwärts kann so ziemlich jeder Signalgenerator ertragen.
Daher schrieb ich ja "je nach Art des Generators". Die, die etwas mehr Leistung liefern, sind über sowas eher nicht so erfreut – größere Sender. Andererseits würden sie das Experiment vereinfachen helfen, wie ich oben schon mal gezeigt hatte, denn dann ist der Nachweis der stehenden Wellen mit einfacheren Mitteln realisierbar.
Die Frage ist nur ob es so eine Schaltung gibt die gleichzeitig nicht
den Verlauf der hinlaufenden Welle beeinflusst.
Passiv nicht.
Passiv doch. Nennt man Zirkulator oder auch Isolator, wenn der
Widerstand zum Verheizen der Rückwärtsleistung schon eingebaut ist.
Ja, an die hatte ich nach dem Absenden auch noch gedacht, aber sie aus ähnlichen Gründen wie du dann nicht für erwähnenswert gehalten.
100 MHz ist unpraktisch für Zirkulatoren. Die NF-Schaltungen
mit OpAmps funktionieren nicht mehr richtig
Hat der 'Sender' z.B. 2 W (wie im früheren Beispiel von mir),
liegt die Spannung an 50 Ohm irgendwo bei 2 V.
Am „Spannungsbauch“ ist es dann schon etwas mehr, aber es reichte
zumindest in meinem Beispiel nicht für eine Glimmlampe, selbst mit
ein paar Watt am Eingang.
