Hallo, ist es mit einem Richtkoppler möglich den Betrag und die Phase eines Abschlusswiderstandes/Last zu ermitteln? Gruss
Zumindest den Betrag wenn man Leistungen messen kann. Was soll's denn werden ?
Wir möchten eine Spule über ein L-Glied auf 50 Ohm "matchen", dazu
müssen wir aber die Impedanz der Spule kennen. Da in unserem Fall die
Induktivität der Spule von der Signalleisung abhängt und die Leistung
>50dBm ist, können wir diese nicht mit einem Netzwerk Analyzer messen.
Ich möchte nun Versuchen die Impedanz (R + JX) mittels Richtkoppler zu
bestimmen.
Habe im Internet Selbstbau "vector network analyzer" gefunden die auch einen Richtkoppler verwenden. Die haben aber noch einen zusätzlichen Anschluss um durch den DUT zu messen. Ich vermute, dieser Anschluss wird für S21 gebraucht. Meine Aufgabe sollte sich aber IMO mit S11 messen lassen. Sehe ich das richtig, dass man mit einem Richtkoppler den komplexen Widerstand einer Spule messen kann?
Kann man - wenn man den Amplituden und Phasenbezug zweier Signale zueinander messen kann. Viele Grüße, Martin L.
Vorschlag: Die Last mit dem Richtkoppler messen. Dann einen C parallelschalten, und nochmal messen. Wert des C je nach frequenz. Zwei Gleichungen, zwei Unbekannte.
Habe mir überlegt, die Amplituden und Phasen-Differenz des Richtkopplers bei offener Leitung zu messen und per Software abzugleichen. Danach mit Spule Messen und den Widerstand berechnen. Ich hoffe nur, dass das genau genug wird.
***Da in unserem Fall die Induktivität der Spule von der Signalleisung abhängt und die Leistung*** Das ist ja eine interessante Spule...
Einen Abschluss matchen bedeutet die reflektierte Leistung zu minimieren. Also, die Leistung am Reflextorport mit einem Powersensor messen.
unbekanntes L und ein bekanntes C in Serie. Der Dip beim Wobbeln am Richtkoppler (niederohmige Serienresonanz) ergibt die Resonanzfrequenz.
---- schrieb: > Wir möchten eine Spule über ein L-Glied auf 50 Ohm "matchen", dazu > müssen wir aber die Impedanz der Spule kennen. Da in unserem Fall die > Induktivität der Spule von der Signalleisung abhängt und die Leistung > über 50dBm ist, können wir diese nicht mit einem Netzwerk Analyzer messen. > Ich möchte nun Versuchen die Impedanz (R + JX) mittels Richtkoppler zu > bestimmen. Wahrscheinlich wollt ihr nicht die Spule auf 50 Ohm anpassen, sondern die wie auch immer geartete Last, die an die Spule angekoppelt ist, oder? Die Impedanz Last zu messen ist nicht ganz trivial, besonders wenn sie sich mit der Leistung verändert. Eine erste Idee bekommst Du, wenn Du mit einem Oszilloskop den Strom (HF-Stromsensor) und die Spannung auf der Speiseleitung misst. Über den gemessenen Phasenwinkel kannst Du theoretisch alles andere ausrechnen. Praktisch wird es gemein, da dieser in der Nähe von 90° liegt und die Rechnung ungenau wird. Über welche Frequenz reden wir den hier überhaupt? Gruß, Stefan
Wir wollen mit einem L Glied die Impedanz auf 50 Ohm transformieren. Wir haben die Spule bereits mit dem "vector network analyzer" ausgemessen und (2+j84) Ohm, bei entsprechender Frequenz, erhalten. Aus diesem Wert könnte man das L Glied berechnen und die Sache währe erledigt. Die Spule ist um ein Glasrohr gewickelt, in dem sich ein Gas befindet. Bei einer gewissen magnetischen Feldstärke ionisiert das Gas und wird zu Plasma. Dadurch ändert sich die Impedanz der Spule, liegt vermutlich bei der veränderten Permeabilität von Plasma zu Gas. Um die Impedanz im Einsatz bestimmen zu können, müssen wir die Spule mit hoher Leistung betreiben. Die Frequenz von ~13.5 MHz ist vorgegeben (freies Band). Wird nicht einfach sein direkt den Strom und die Spannung zu messen, daher die Idee mit dem Richtkoppler. Über weitere Vorschläge bin ich dankbar.
---- schrieb: > Wir wollen mit einem L Glied die Impedanz auf 50 Ohm transformieren. Wir > haben die Spule bereits mit dem "vector network analyzer" ausgemessen > und (2+j84) Ohm, bei entsprechender Frequenz, erhalten. Aus diesem Wert > könnte man das L Glied berechnen und die Sache währe erledigt. Das ist kein größeres Problem und eine durchaus übliche Impedanz für eine solche Applikation. Vom Generator aus gesehen zuerst 1150 pF gegen Masse und dann 158 pF in Serie mit der Last. Dann passt es. Bei 1000 Watt hast Du dann beispielsweise knapp 2 kV an der Spule und einen Strom von 22 A. Bauteile müssen also entsprechend dimensioniert werden. > Die Spule ist um ein Glasrohr gewickelt, in dem sich ein Gas befindet. > Bei einer gewissen magnetischen Feldstärke ionisiert das Gas und wird zu > Plasma. Dadurch ändert sich die Impedanz der Spule, liegt vermutlich bei > der veränderten Permeabilität von Plasma zu Gas. Sag doch gleich, dass Du ein ICP-Quelle (inductive coupled plasma) anregen willst. Dann weiss ich wenigstens, worum es geht... ;-) > Um die Impedanz im Einsatz bestimmen zu können, müssen wir die Spule mit > hoher Leistung betreiben. Die Frequenz von ~13.5 MHz ist vorgegeben > (freies Band). Wird nicht einfach sein direkt den Strom und die Spannung > zu messen, daher die Idee mit dem Richtkoppler. > > Über weitere Vorschläge bin ich dankbar. Du hast mit folgendem Problem zu kämpfen: Bevor das Plasma zündet, hat Deine Spule eine andere Impedanz als nach dem Zünden des Plasmas. Du musst aber zunächst die Impedanz der "kalten Spule" anpassen, um eine ausreichend hohe Feldstärke zu erzeugen damit das Plasma zu zünden. Nach dem Zünden des Plasmas ändert sich die Impedanz sprunghaft und Du musst neu abstimmen. (Üblicherweise geht der Realanteil der Impedanz nach oben, der Imaginärteil verändert sich i.d.R. nur leicht). Auch während des Prozesses ändert sich die Impedanz ständig und ist von vielen Faktoren wie Prozessgas, -druck, -fluss, HF-Leistung und Target abhängig. Normalerweise wird hierfür ein automatisches Anpassnetzwerk (Automatching) verwendet, dass ständig die Impedanz misst und über variable Komponenten (meist Kondensatoren) nachstimmt. Die Impedanzmessung erfolgt normalerweise mit einem sogenannten Phasen- und Amplitudendetektor, der ständig HF Strom und Spannung sowie Phasenwinkel misst. Willst Du ein solches Matching selber bauen oder suchst Du nach einer kommerziellen Lösung? Viele Grüße, Stefan
> Sag doch gleich, dass Du ein ICP-Quelle (inductive coupled plasma) > anregen willst. Dann weiss ich wenigstens, worum es geht... ;-) Schön mit diesem Problem nicht alleine zu sein :-) > Willst Du ein solches Matching selber bauen oder suchst Du nach einer > kommerziellen Lösung? Wir haben bereits ein automatisches "Match Network" von VarioMatch im Einsatz. Leider ist dessen Einstellbereich begrenzt. Wir müssen mit Zusatzkondensatoren nachhelfen, damit das Matching klappt. Die Impedanz und Anordnung der Zusatzkondensatoren bestimmen wir durch ausprobieren, was sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Da viel geforscht wird und daher an der Anlage Änderungen vorgenommen werden, ändert sich auch oft die Spule, was die Anpassung des Matching zur Folge hat. Wir möchten daher die Induktivität der Last kennen um das Matching berechen zu können, daher die Idee die Last auszumessen. > Üblicherweise geht der Realanteil der Impedanz nach oben, der > Imaginärteil verändert sich i.d.R. nur leicht Konntest du das messen oder hast du Informationen darüber gefunden? So wie es scheint ist weniger die Permeabilität sondern eher die Erwärmung der Spule der Grund. Wenn wir die Einflüsse auf die Spule kennen würden, könnten wir uns die aufwändige Messung sparen. Gruss Samuel
Beitrag "RLC Messung mit AVR" da hatte ich mal ein Schaltbild aus den UKW-Berichten gepostet das über Strom- und Spannungsmessung komplexe Impedanzen im Kurzwellenbereich misst.
Gute Idee das mit den Transformern. Die Umsetzung wird aber aufwändiger sein als mit dem Richtkoppler. Habe heute mit der Software zur Auswertung begonnen, mal schauen was dabei rauskommt.
---- schrieb: >> Sag doch gleich, dass Du ein ICP-Quelle (inductive coupled plasma) >> anregen willst. Dann weiss ich wenigstens, worum es geht... ;-) > > Schön mit diesem Problem nicht alleine zu sein :-) Damit kann man sogar seine Brötchen verdienen. ;-) >> Willst Du ein solches Matching selber bauen oder suchst Du nach einer >> kommerziellen Lösung? > > Wir haben bereits ein automatisches "Match Network" von VarioMatch im > Einsatz. Leider ist dessen Einstellbereich begrenzt. Wir müssen mit > Zusatzkondensatoren nachhelfen, damit das Matching klappt. Die Impedanz > und Anordnung der Zusatzkondensatoren bestimmen wir durch ausprobieren, > was sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Da viel geforscht wird und daher > an der Anlage Änderungen vorgenommen werden, ändert sich auch oft die > Spule, was die Anpassung des Matching zur Folge hat. Das Variomatch kenne ich ganz gut. Hatte schon einige 100 davon in den Händen. Welches Modell habt ihr denn genau? >> Üblicherweise geht der Realanteil der Impedanz nach oben, der >> Imaginärteil verändert sich i.d.R. nur leicht > > Konntest du das messen oder hast du Informationen darüber gefunden? Dafür habe ich beruflich die passende Messtechnik zur Verfügung. Bei Interesse bitte PM. > So wie es scheint ist weniger die Permeabilität sondern eher die > Erwärmung der Spule der Grund. Wenn wir die Einflüsse auf die Spule > kennen würden, könnten wir uns die aufwändige Messung sparen. Wenn das Plasma noch nicht gezündet hat, wird der größte Teil der Energie auf Grund ohmscher Verluste in Wärme umgesetzt. Deshalb ist die Spule bei höheren Leistungen i.d.R. auch wassergekühlt. Erst nach dem Zünden des Plasmas geht dann ein (erschreckend kleiner) Teil dort hinein. Viele Grüße, Stefan
> Das Variomatch kenne ich ganz gut. Hatte schon einige 100 davon in den > Händen. Welches Modell habt ihr denn genau? Wir besitzen den VM 1000 und den VM 1500, weiss aber nicht welcher eingebaut ist. > Dafür habe ich beruflich die passende Messtechnik zur Verfügung. Bei > Interesse bitte PM. Es ist mir gelungen die Signale des Richtkopplers auszulesen und den Widerstand zu berechnen. Wenn ich nächste Woche Zeit habe, werde ich die Spule an der Maschine ausmessen. Mal sehen was dabei herauskommt.
---- schrieb: >> Das Variomatch kenne ich ganz gut. Hatte schon einige 100 davon in den >> Händen. Welches Modell habt ihr denn genau? > > Wir besitzen den VM 1000 und den VM 1500, weiss aber nicht welcher > eingebaut ist. Wenn die Bezeichnung der VM nicht auf ...-ICP endet, handelt es sich erst einmal um Matchings für kapazitive Plasmen. Natürlich kann man damit auch induktive Lasten anpassen, wenn man die Hauptspule entsprechend klein macht oder komplett kurzschließt. >> Dafür habe ich beruflich die passende Messtechnik zur Verfügung. Bei >> Interesse bitte PM. > > Es ist mir gelungen die Signale des Richtkopplers auszulesen und den > Widerstand zu berechnen. Wenn ich nächste Woche Zeit habe, werde ich die > Spule an der Maschine ausmessen. Mal sehen was dabei herauskommt. Mit den von Dir ermittelten 84 Ohm liegst Du bei 13.56 MHz bei ziemlich genau 1 µH. Das ist für eine ICP-Applikation bei dieser Frequenz ein vernünftiger und sinnvoller Wert. Lass mal hören, was Deine Versuche ergeben haben. Viele Grüße, Stefan
Hallo zusammen, man kann die Impedanz gut messen, indem man viermal jeweils in lambda/8-Abständen kapazitiv aus der 50-Ohm-Zuleitung auskoppelt und die Pegel misst. Würde das mit vier Detektordioden machen, da diese schnell reagieren. Die Ankopplung sollte wegen der hohen Leistungen schwach sein. Aus den vier Messwerten kann dann die Impedanz am Ende der Leitung berechnet werden. Also kurz gesagt, man kann den komplexen Reflexionsfaktor durch Messung von vier skalaren Größem ermitteln. Grüße, Der Schmied
> ist es mit einem Richtkoppler möglich den Betrag und die Phase eines > Abschlusswiderstandes/Last zu ermitteln? Die Phasenverschiebung zwischen "Urück" und "Uhin", kannst Du doch mit einem schnellen Scope messen (beide Signale auf 2 Kanäle und die Phase dann ablesen). Wie hast Du es denn jetzt gemacht?
Hallo, für diese Messaufgabe gibt es spezielle Geräte, z. B. die V/I Probe von ENI/MKS, die Zscan von AE und noch ein paar weitere. Man kann das auch mit Richtkopplern und einem Vektorvoltmeter oder einem Netwerkanalyzer messen. Das Vektorvoltmeter ist von der Auswertung und Kalirierung etwas mühselig. Beim Netzwerkanalyzer ist die Frage, ob das Signal aus dem Analyzer selbst stammt und verstärkt wird oder ob das Signal aus einem externen Generator kommt. Im letzteren Fall muß der Netzwerkanalyzer für die Messung von externen Signalen geeignet sein. Wie schon gesagt, liegt ein Problem im Impedanzsprung bei der Zündung des Plasmas. Der entsteht dadurch, daß mit der Plasmazündung plötzlich ein leitfähiges und verlustbehaftetes Medium auftaucht. welches die Impedanzverhältnisse drastisch verändert. Der Effekt ist bei ICP (inductive coupled plasma) geringer als bei CCP (capacitive coupled plasma), aber immer noch deutlich. Dazu kommt die Temperaturdrift, die ist aber viel geringer. Dann ist die Plasmaimpedanz noch nichtlinear und zeigt eine Hysterese, aber das ist hier (noch) nicht das Problem. Ein automatisches Anpasungsnetzwerk ist hier das Anpassmittel der Wahl. Es muß aber wirklich ein automatisches sein, also eines, daß ohne Kondenstorschrauben und Spulenbiegen funktioniert. Ja, das gibt es. Ich könnte evtl. bei bBdarf eine Hilfestellung geben und vielleicht auch mal eine Messung oder einen Test vermitteln. Gruß Roland
Vielen Dank für die vielen Vorschläge. Ist schon Interessant zu sehen wie viele Wege es gibt so was zu messen. Aber ich habe eine Lösung, die sehr gut Funktioniert. Bei meinem Aufbau werden die Signal vom Richtkoppler mittels Transientenrecorder gemessen. Habe mir ein Programm geschrieben, welches die Parameter der Sinus Signale mittels Levenberg Marquardt (FIT) ermittelt. Aus den Phasen und Amplituden wird direkt die Impedanz berechnet. Da die Anlage im Moment im Einsatz ist, liegt der Messaufbau schon seit fast einem Monat ungebraucht herum. Daher weiss ich noch nicht was beim Zünden des Plasmas passiert. @Roland Gesche > Ich könnte evtl. bei bBdarf eine Hilfestellung geben und > vielleicht auch mal eine Messung oder einen Test vermitteln. Wenn die Anlage frei ist und ich mich mit dieser Sache wider beschäftigen muss, komme ich gerne auf diese Angebot zurück. Gruss Samuel
Hallo Leute, mich interessiert das ICP-Zünden auch. Würd mir gerne so einen Ofen bauen, wie geht das?
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.