Forum: HF, Funk und Felder Richtkoppler für niedrige Frequenzen


von Silbir (Gast)


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Hallo Hochfrequenzfreunde

ihr kennt ja diese Richtkoppler, welche aus Streifenleitern bestehen und 
die man z.B. bei alten Netzwerkanalysatoren extern dran hängen muss, um 
S-Parameter zu messen.

Die Richtkoppler erlauben es ja bekanntlich, vor- und rücklaufende 
Wellen zu trennen. Jetzt die Frage, geht sowas auch für niedrige 
Frequenzen? Richtkoppler für paar GHz habe ich schon gebaut mit 
Streifenleitern, hat einigermassen gut funktioniert (Directivity 20 dB 
oder so wenn ich mich recht erinnere), das ging gut. Aber jetzt würde 
ich sowas für 100 MHz brauchen - geht sowas auch? irgendwie muss es ja, 
die Rohde&Schwarz Netzwerkanalysatoren gehen ja oft bis 9 kHz runter und 
da muss ja auch ein Richtkoppler drin sein.

von Purzel H. (hacky)


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Schau mal bei Minicircuits. Man kann zB Transformatoren verwenden.

von Silbir (Gast)


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O.K. danke für den Tipp, werde bei Minicircuits schauen.
Kann man das auch selber bauen? ;-)

von Kelvin Klein (Gast)


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Silbir schrieb:
> Kann man das auch selber bauen? ;-)

Ja klar kann man das.
Welche Bauart man wählt, hängt von den geforderten Daten ab: 
Durchgangsdämpfung, Direktivity, Koppeldämpfung.

Für 100MHz ist Streifenleitung bei hoher Koppeldämpfung noch tauglich. 
Ansonsten gehen für tiefere Frequenzen transformatorische Koppler oder 
Stromtrafos. Letztere insbesondere für höhere Leistungen. Für low-power 
Messzwecke gehts auch einfacher.

Theorie:
http://www.hochfrequenzelektronik.ch/hfg/1-Skript/07-Skript%20passive%20HF-Komponenten.pdf

Praxis:
http://www.w1ghz.org/antbook/conf/High-Power_Directional_Couplers_with_Excellent_Performance.pdf

http://f1frv.free.fr/main3h_SWR_Bridges.html

http://www.dg0sa.de/ (Siehe unter Menüpunkt: Messchaltungen - SWR 
Brücke)

Gruß KK

von Elektro L. (mathias_n)


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Hallo,

ich habe hier LP für einen MiniCircuits Richtkoppler Model DBTC-7-152L+ 
o.ä. passend für ein Gehäuse von Reichelt TEKO 371 . Im Anhang mal ein 
Bild des Ganzen.
Kann davon noch 2-3 Platinen abgeben, der Richtkoppler kann bei 
MiniCircuits als sample bestellt werden.

Der Aufbau erreicht genau die Werte, welche im Datenblatt angegeben 
sind.

Gruß
Mathias

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Minicircuits hat sogar ein pdf zu : wie bau ich meinen eigenen 
Richtkoppler.

: Bearbeitet durch User
von Uwe S. (de0508)


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Guten Morgen,

wir habe diese Art von Richtkoppler aufgebaut:

SWR Brücke 1 bis 3000MHz DL3BUS
http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=2787

Bei Wolfgang DG0SA kann man die passenden DLK Kerne erhalten.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo,

hier ist noch eine Messung an einer "SWR Brücke nach DL3BUS" auf Basis 
der o.g. Artikel.

Die Direktivität/ Richtschärfe seht ihr in der roten Kurve.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Mini-Cicuits hat Koppler bis 5 kHz herunter
http://217.34.103.131/pdfs/ZFDC-10-6.pdf
bis 20 MHz, Directivity 31...38 dB
Eine "SWR-Brücke" muß keine Phasenanzeige haben. Das SWR-Meter zeigt nur 
die Abweichung von 50 Ohm (ein Parameter), nicht die komplexe Impedanz 
(zwei Parameter) des Messobjekts.
Oder im Smith-Diagramm ausgedrückt, das SWR benennt einen Kreis um den 
Mittelpunkt, die komplexe Impedanz einen Punkt auf diesem Kreis.

: Bearbeitet durch User
von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Falls Du das Stehwellenverhältnis auch bei höheren Leistungen im KW- 
Bereich messen willst (bis 750W):

Hier habe ich den Stockton- Koppler eingesetzt, siehe 3. und 4. Bild von 
oben: - (auch als Brüene- bridge bekannt)

http://www.wkiefer.de/x28/Verdrahtung%20im%20Chip%20mittels%20Software.htm

Das geht natürlich auch mit kleineren Ringkernen, für geringere 
Leistung...

: Bearbeitet durch User
von Uwe S. (de0508)


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Hallo Wolfgang,

ich sehe Du hast mein Bild gefunden. Gut, dass Du diesen Koppler für den 
KW-Bereich (<=50MHz) angibst.

Ich hatte bisher noch keinen erfolgreichen Aufbau für mehr als 60MHz, 
also auch bei 100MHz, wie von Silbir gefordert.

Vielleicht sind dann Ferrite vom Typ FTxyz-10 nutzbar.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Silbir schrieb:
> oder so wenn ich mich recht erinnere), das ging gut. Aber jetzt würde
> ich sowas für 100 MHz brauchen - geht sowas auch? irgendwie muss es ja,
> die Rohde&Schwarz Netzwerkanalysatoren gehen ja oft bis 9 kHz runter und
> da muss ja auch ein Richtkoppler drin sein.

Naja, R&S lebt ja von diesem Spezialwissen was sie über Jahrzehnte 
ansammelten.
Für Frequenzen bis 100MHz kann man dafür OpAmps benutzen.

von Bitflüsterer (Gast)


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Ich glaube, es gab hier auch schon mal einen Thread über den Seilbstbau 
von Richtkoppeln mit Verweisen auf Youtube-Videos. Wenn ich mich recht 
erinnere im Bereich deutlich über 100MHz. Irgendwie Leiterbahnen auf 
Platinen. Ich finde den Thread nur leider gerade nicht. Bin wohl zu 
müde.

von Bitflüsterer (Gast)


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Ach Mist. Unter 100MHz war ja die Frage. Sorry. Gute Nacht.

von Silbir (Gast)


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Hallo,

habe fast vergessen hier vorbei zu schauen.

@ DH1AKF K.
Die Schaltung sieht interessant aus. Ist das ein 'echter' Richtkoppler 
oder tatsächlich 'nur' eine SWR Messbrücke? hast du zu den Trafos noch 
etwas genauere Angaben?


Gruss.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo Silbir,

hier ist der Thread mit meinen Untersuchungen aus 2009.

# http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=4381

Wenn man die passenden Ferrit Rinkerne verwendet, kann man mit einem 
"Tandem Match Coupler" eine Messbrücke aufbauen.

Für den Abgleich benötigt man wieder eine Networkanalyser und i.a auch 
Erfahrungen im Aufbau von HF-Schaltungen.

In 2013 habe ich mit dem "Tandem Match Coupler" ein VSWR Meter mit 
AD8307 konstruiert und den Koppler wie folgt - Bilder - aufgebaut.

Als Kerne wurden Richco RT-160-080-130 verbaut, mit 26 Windungen erhält 
man eine Induktivität von ca. 650µH und eine Koppeldämpfung [dB] von a= 
20*log(1/26) = 28,3dB.

Viel Kupfer war hier sehr wichitg !

Verschiedene Messungen habe ich an den 4 Ports durchgeführt, sowie auch 
die Richtschärfe (directivity) bestimmt, diese befinden sich im PDF.

Eingesetzt werden kann diese Brücke von ca. 100kHz - 30MHz.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Alle Richtkoppler ("ZRB") von R&S die ich bisher finde fangen erst bei 5 
MHz an.
Die SWR-Brücke ZRA geht ab 40 kHz, aber das ist kein Richtkoppler:
http://www.rohde-schwarz.fr/fr/Produits/Test_Mesure/Network_Analyzers/ZRA-|--|-8-|-1011.html

Korrektur: unter Downloads gibt es ein deutsches Datenblatt, das steht:

"Die VSWR-Messbrücke R&S ZRA dient zur Messung des Reflexionsfaktors von
Hochfrequenzschaltungen und -komponenten nach Betrag und Phase."

40kHz - 150 MHz

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Ist ein Zirkulator auch ein Richtkoppler? Wenn nein, dann vergiß die 
OpAmp-Lösung.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo Abdul K.,

ja ein Zirkulator kann als Richtkoppler missbraucht werden.

Ich habe einen mit drei AD8000 in 2009 aufgebaut.

Beitrag "Re: 20MHz - 200MHz Isolator bzw. Zirkulator"

Quelle:
http://www.wenzel.com/wp-content/uploads/RFDesign3.pdf

von Silbir (Gast)


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Hallo

geht das mit den Transformatoren auch für weniger grosse 
Übersetzungsverhältnisse? habe die Schaltung von DH1AKF K. 
(wolfgang_kiefer)  mal in LTSpice simuliert. Die hat 27 dB Dämpfung und 
der Coupled und Through port haben nicht mal die selbe Amplitude - das 
ist nicht so doll, kann man da was optimieren?

von Uwe S. (de0508)


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Hallo Silbir,

was soll man dir Antworten, wenn man das Ergebnis deiner Simulation 
nicht sieht.

Wenn man die Parameter nicht kennt, u.a. der Frequenzbereich und die 
Induktivitäten, sowie deren Koppelfaktoren ?

Sicherlich kommt auch nicht mehr "Leistung" heraus, als man "Vorne" 
einspeist. So dass durch Fehlanpassungen an den Messports noch weitere 
Fehlerquellen entstehen können. Aber eine Direktivität von -40dB ist an 
allen Ports erreichbar, bezogen auf meinen Frequenzbereich.

In unserer Praxis (1MHz -<50MHz) funktioniert der "Tandem Match Coupler" 
sehr gut, sonst hätte ich die Schaltung nicht veröffentlicht.

von Silbir (Gast)


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Ja, aber was ich gerne hätte wäre eigentlich ein 3 dB Richtkoppler. Für 
3 GHz habe ich sowas mal gebaut: am Input Port speise ich was ein, bei 
"Coupled" und "Through" kommen jeweils -3 dB raus und bei "Isolated" 
kommt nix raus. Und sowas möchte ich jetzt auch haben, aber eben für 
niedrige Frequenz: bis 100 MHz.
Oder geht das gar nicht?

Gruss

von Uwe S. (de0508)


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Guten Morgen,

Silbir schrieb:
> Hallo
>
> geht das mit den Transformatoren auch für weniger grosse
> Übersetzungsverhältnisse? habe die Schaltung von DH1AKF K.
> (wolfgang_kiefer)  mal in LTSpice simuliert. Die hat 27 dB Dämpfung und
> der Coupled und Through port haben nicht mal die selbe Amplitude - das
> ist nicht so doll, kann man da was optimieren?

Die Auskoppeldämpfung ist für unsere Anwendung, Messung des VSWR an 
Transceivern so hoch gewählt und gewollt, dass wir eine geringe 
Rückwirkung auf den TRX Port haben und auch mW Leistungsmesser verwenden 
können.

Bei N=26 Windungen ergibt sich eine Auskoppeldämpfung von:

a = 20 * log(1/26) = -28,30dB

Bezieht man dies auf eine angenomme Eingangsleistung von 100Watt = 
50dBm, erhält der mW Leistungsmesser nur noch
P_ad8307 = 50dBm - 28,30dB = 21,7dBm

Das ist für einen einfachen AD8307 noch zu viel (<17dBm), bzw. er in den 
unlinearen Bereich kommt, so dass man nach der induktiven Auskopplung 
noch ein 10dB Dämpfungsglied vorsieht.

So ergibt sich:

P_ad8307 = 50dBm - 28,30dB -10dB = 11,7dBm

Für die Auslegung der Parameter eines "Tandem Match Coupler" ist es 
wichtig, dass die Induktivität von TR2 hoch gegenüber der 50Ohm 
Systemimpedanz ist.
Ich rede hier vom Faktor >10 bei der unteren Grenzfrequenz:

ZL = 2 *pi *f *L ; f in Hz, L in H

Das kann man u.a. erreichen, wenn mal TR2 mit 2-3 'gestockten' 
Ringkernen aufbaut.
Bei TR1 braucht man das i.a. nicht zu beachten.

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Hallo Silbir,

diese Richtkoppler sind für Messzwecke an Sendern, Speiseleitungen bzw. 
Antennen gedacht, sie sollen das durchlaufende Signal möglichst wenig 
beeinflussen.
Wenn Du dagegen ein Signal aufsplitten willst, um an allen Ausgängen 
höhere Leistungen auszukoppeln, dann hilft nur ein (relativ 
schmalbandiger) Zirkulator oder ein Signalsplitter/-Combiner wie z.B. 
hier:
http://www.ebay.de/itm/HF-POWER-SPLITTER-COMBINER-BOARD-1-2-KW-P-E-P-HAM-RADIO-/140399305330

von Uwe S. (de0508)


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Hallo,

meine Ausführungen bezogen sich auf die o.g. Anwendung.
So dass Du dich mit der Thematik und den Begriffen besser verstehen 
kannst.

Was heißt für Dich ?

für niedrige Frequenz: bis 100 MHz.

Und warum -3dB ?

Diese werden vom Eingangssignal "abgezogen" und werden auch auf die 
50Ohm Seite der Eingangssignals transformiert, so dass es hier eine 
höhere "Fehlanpassung" ergibt.

: Bearbeitet durch User
von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Der Wilkinson Splitter/Combiner: (Online- Rechner)

http://www.totalkom.net/cgi-bin/wilk.main.cgi

: Bearbeitet durch User
von Uwe S. (de0508)


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Hallo Wolfgang,

ich denke damit kann der TO nicht umgehen.

Bei MCL gibt es vielleicht passende Richtkoppler.

*PDC-20-3+*
Directional Coupler
0.2 to 250 MHz 50Ω

http://217.34.103.131/pdfs/PDC-20-3+.pdf

Der FA Shop führt nur den PDC-20-1BD:

http://217.34.103.131/pdfs/PDC-20-1BD.pdf
http://www.box73.de/product_info.php?products_id=1202

Oder den PDC-10-1BD:

http://www.box73.de/product_info.php?products_id=1201
http://www.box73.de/download/bauelemente/PDC-10-1BD+.pdf

: Bearbeitet durch User
von Silbir (Gast)


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Hallo,

ja, ich kenne natürlich diese ganzen Splitter, auch den Wilkinson, aber 
eben ich will einen Richtkoppler, damit ich vor- und rücklaufende wellen 
separieren kann. -3 dB soll er haben, damit sich die Leistung 
gleichmässig auf die Ports aufteilt.

von Uwe S. (de0508)


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Hallo,

ich frage nochmal: warum -3dB?

Das ist unüblich im unteren Frequenzbereich und verändert doch auch 
massiv das Ausgangssignal Pout = Pin - 3dB !

Auf der Seite,des Übertragers kann man i.a. nur ganze (Koppel-)Windungen 
aufbringen.

Also legen wir fest N1= N2 = 2 Wdg.

Das bedeutet die Koppeldämpfung beträgt an den Ports Fwd, Ref, ohne 
Beachtung der anderen Probleme :

a = 20 * log(1/2) = -6dB

: Bearbeitet durch User
von Silbir (Gast)


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Hallo,

ja ich will das benutzen wie einen Hybrid beim analogen Telephon. Dort 
hats ja auch sowas drin damit man über 2 Leitungen bidirektional Signale 
übertragen kann. Genau das brauche ich. Aber halt 'etwas' höhere 
Frequenzen wie im Telephonbereich.

Gruss

von Kelvin Klein (Gast)


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Silbir schrieb:
> Hallo,
>
> ja ich will das benutzen wie einen Hybrid beim analogen Telephon. Dort
> hats ja auch sowas drin damit man über 2 Leitungen bidirektional Signale
> übertragen kann. Genau das brauche ich. Aber halt 'etwas' höhere
> Frequenzen wie im Telephonbereich.
>
> Gruss

Wie wärs, wenn du mal an Hand eines Blockschaltbildes deine geplante 
Applikation und den vorgesehenen Einsatzzweck konkretisierst?

Zu Beginn sprichst du von einem Messrichtkoppler für einen 
Netzwerkanalyzer, jetzt plötzlich von einem Hybrid wie beim analogen 
Telefon?? Auch über den Frequenzbereich gibt es nur äußerst vage 
Informationen (halt etwas höher als...???). Über die zu übertragende 
Leistung ( mw....KW ??) keine Info.

Ohne dieses Wissen ist das doch nur ein Rumstochern im Nebel.

KK

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Hallo Silbir, hallo zusammen.

Schade, der Thread scheint einzuschlafen. Wenn Silbir eine Lösung seines 
Problems gefunden hat.., ok.

Was mir ja immer noch nicht klar ist..?

Was soll dir der Richtkoppler zeigen, was z.B. eine Returnlossbridge 
nicht auch kann?
Möchtest du SWR, Returnloss messen oder kommt es dir darauf an, Vorlauf 
und Rücklauf gleichzeitig zu ermitteln, aus denen du dann ja dein SWR 
errechnen kannst.
Ich weiss nicht, was dein VNA mochte, braucht?

Bzgl.: Bruene-Brücke.
Für so ein Teil braucht man keine 2 Kerne in separaten Dosen mit ihrem 
Drumherum; so etwas lässt sich auf einer Schweineschnautze 
(Doppellochkern) realisieren. Ich denke, die angeführten Beispiele waren 
wohl abschreckend.
1 Primär- und 10 Sekundärwicklungen ergeben z.B. eine Koppeldämpfung
von ca. 20dB. Das Wickeln ist etwas abartig, wenn man es dann einmal 
verstanden hat, kein Problem!

Mal sehen, wie es weiter geht...


73
Wilhelm

von DH1AKF W. (wolfgang_kiefer) Benutzerseite


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Wie om Wippermann, DG0SA berichtet, kann ein Streifenleitungskoppler 
auch noch bis 5 MHz verwendet werden. Link zur Bauanleitung:

http://www.dg0sa.de/
 . Meßschaltungen, -zubehör
 -   Richtkoppler

73, Wolfgang

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