HF Drehübertrager für 5 GHz mit rundem Hohlleiter

Was soll es denn werden, bzw, woher stammen die Signale?

Ich nehme an, die "e-probes" sind linear polarisiert?

Wird eine Übertragungsstrecke für 5 GHz WLAN. Signale kommen von 
entsprechend Industrial WLAN Geräten.


Gemäss meinem Kenntnissstand ist dies so, aber behafte mich nicht darau 
;)

Zirkulare Polarisation wäre schon hilfeich in diesem Fall, da die 
Schwankungen dann nicht mehr so stark sein werden. Allerdings könnte 
durch eine Asymmetrie der Übertragung bei 300RPM Störungen auftreten. 
OFDM mag es nicht so sehr, wenn der Üebrtragungskanal sich schnell 
ändert, und 5Hz Rotation könnte da schon kritisch sein. Das müsste man 
testen.

Vielen Dank für deine Antwort.

Also die maximale Drehzahl wird 100 RPM sein. Typischerweise wird es 40 
RPM sein.


Wie könnte man so eine zirkulare Polarisation erreichen?

Oder wäre es eventuell einfacher nicht den TE11 Mode anzuregen sondern 
TM01 (symmetrisch)?

Ist das WLAN Mimo-fähig?
Wieviel Dämpfung (Link Budget) wird im Bereich ausserhalb der 
Drehkupplung noch benötigt?

JE nachdem sieht die Lösung anderst aus.

Nein, das System ist nicht MIMO fähig.

Sendeleistung: 15 dBm
Empfängerempfindlichkeit: -87 dBm


Momentan hat die noch unoptimierte Übertragungsstrecke (erster Versuch) 
im Besten Fall ca. 6dB Dämpfung (probes parallel) und im schlechtesten 
Fall ca. 30dB.

Nach der Hohlleiterstrecke folgt noch ca. 3m Luftstrecke, jedoch in 
unmittelbarer Nähe des Bahnstromnetzes (Oberleitung). Dies ist für mich 
eine ziemliche Unbekannte.

Stefan M. schrieb:
> Die Theorie:
>
> wenn die "e-probes" nichts weiter als Lambda/4 Stäbchen sind, dann
> müsstest Du 2 Stück einbauen, im 90° Winkel zueinander.
> Diese werden dann mit 90° Phasenversatz gespeist.
>
> Aber wie sieht der Hohlleiter aus? Wieviel Platz ist da drin?

Phasenverschoben Speisen geht nicht, da das WLAN Gerät gegeben ist. 
Lässt sich nichts dran ändern.

Der Hohlleiter ist einfach ein Rohr, 45mm OD, 35mm ID.


Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> Bei W1GHZ könnte sowas stehen:
> http://www.w1ghz.org/antbook/contents.htm
> -> 6.3 Circular Waveguide Feeds

OK, schau ich mir gleich an!

Heisst das, das die Antennen im/am Gerät (auf beiden Seiten) integriert 
sind, und nicht herausgeführt/extern mit Buchsen? Dann wird es schwierig 
eine brauchbare zirkulare Pol. zu erreichen.

Ev. kann man noch etwas mit einer Lamda/4 Platte im Hohlleiter machen 
(wie bei den früheren LNBs). Die Verluste spielen bei ein paar Metern 
kaum eine Rolle mehr.

Hi, MB,

bei Sivers Lab haben wir sowas gern gekauft.
>
> Ich würde gerne hier mit den Fachpersonen für runde Hohlleiter etc. über
> die Beste Lösung für das folgende Problem diskutieren:
Was sind die Kriterien für "beste"? In meimem Anlagenbau ist das eine, 
die gekauft und umgehend geliefert werden kann, denn die 
Eigenkonstruktion ist fast immmer teurer als gekauft.

Siehe Anhand. "Rotary Joint" ist das Suchwort - und da findet sich auch 
bei Spinner etwas.

Ciao
Wolfgang Horn

Eine Drehuebertragung macht man sinnvollerweise mit einem TM Mode in 
einem runden Hohlleiter. Der ist drehinvarinat. In der Endflaeche 
jeweils einen Dipol senkrecht rein.

Danke für die rege Beteiligung!

HF-Werkler schrieb:
> Heisst das, das die Antennen im/am Gerät (auf beiden Seiten) integriert
> sind, und nicht herausgeführt/extern mit Buchsen? Dann wird es schwierig
> eine brauchbare zirkulare Pol. zu erreichen.
>
> Ev. kann man noch etwas mit einer Lamda/4 Platte im Hohlleiter machen
> (wie bei den früheren LNBs). Die Verluste spielen bei ein paar Metern
> kaum eine Rolle mehr.


Nein, dass dann zum Glück doch nicht. An beiden Geräten gibt es RPSMA 
Steckverbinder. Mein Kommentar bezog sich auf Änderungen an der internen 
Elektronik.


So etwas habe ich ebenfalls bereits gesehen, jedoch habe ich keine gute 
Literatur zur Dimensionierung etc. gefunden. Erfahrung habe ich da 
leider auch zu Wenig...

Wolfgang Horn schrieb:
> Was sind die Kriterien für "beste"? In meimem Anlagenbau ist das eine,
> die gekauft und umgehend geliefert werden kann, denn die
> Eigenkonstruktion ist fast immmer teurer als gekauft.
>
> Siehe Anhand. "Rotary Joint" ist das Suchwort - und da findet sich auch
> bei Spinner etwas.
>
> Ciao
> Wolfgang Horn


Bei meinem Fall ist die "beste":
- Möglichst wenig Dämpfung, bei einfachem Aufbau d.h. möglichst wenig 
bewegliche Teile bzw. Verschleissteile. RF Rotary Joints ist ein gute 
Stichwort und das ist sicherlich eine Variante. Besten Dank.

заббэртроль schrieb:
> Eine Drehuebertragung macht man sinnvollerweise mit einem TM Mode in
> einem runden Hohlleiter. Der ist drehinvarinat. In der Endflaeche
> jeweils einen Dipol senkrecht rein.

Also doch TM Mode.
Hast du vielleicht ein paar Links wo das gut beschrieben ist?
In meiner Literatur wird das immer nur sehr kurz angesprochen mit einem 
mikrokleinen Bildchen ohne Dimensionen.

Ich habe Microwave Engineering von Pozar und Microwave Engineering 
Concept and Fundamentals von Ahmad Shadid Khan. Da ist das Ganze jedoch 
nur ein Randgebiet.


Meines wissen ist TE11 der dominante Mode im runden Hohlleiter. Die 
Dimensionierung der "e-probes" ist gut beschrieben und bekannt.


Wie muss das ganze im detail Aussehen, wenn man TM01 anregen möchte? 
Bzw. was sind gute Dimensionen für die ersten Versuche?
Dipol senkrecht in Endfläche ist klar. Wie lang sollte der sein? Auch 
lamda,g / 4 ?
Dipol?


Die angehängten Bilder sind alle aus Microwave Engineering von Khan.


Etwas verwirrend für mich ist jetzt, dass auf dem Bild unten rechts von 
Loop gesprochen wird. Muss ich jetzt mit dem Innenleiter einen Loop 
machen? Oder einfach nur gerade rein?


Grüsse

Ein Problem bei meinem Fall mit dem TM Mode scheint zu sein, dass dieser 
eine höhere untere Grenzfrequenz hat. Somit scheint mein Rohr dann 
leider zu dünn zu sein für 5 GHz... 35mm für TE11 Mode gibt ca. 5 GHZ 
Cutoff. Da ich am oberen Ende des WLAN Bandes arbeiten möchte, sollte 
das noch gehen.

Mal rechnen...

Wenn der E01-Mode angeregt werden soll, ist der Innendurchmesser 
möglicherweise zu klein und die Welle in dem Mode bei der Frequenz noch 
nicht ausbreitungsfähig.

Üblicherweise ist die Bedingung für E01-Mode
1,03D < lambda0 < 1,31D

Jetzt müssen wir aufpassen, dass wir nichts durcheinander bringen.

Der dominante Mode (tiefste cutoff Frequenz) in einem runde Hohlleiter 
ist TE11. Den regt man mit einer e-probe, senkrecht zur Abschlusswand 
an. Das ist realisiert und funktioniert. Bis auf den Nachteil der 
ändernden Dämpfung bei drehen der beiden Abnehmer.


Der tiefste symmetrische Mode ist jedoch der TM01 mode. s.h. Bilder.
Dieser TM01 Mode kann sich jedoch bei dem Rohrdurchmesser wohl nichtmehr 
bei der von mir gewünschten Frequenz ausbreiten.

Somit fällt das wohl flach.

Also entweder aktzeptiere ich die ändernde Dämpfung oder versuche weiter 
eine zirkulare Polarisation mit dem TE11 Mode zu erreichen.

Schau mal hier wegen dem "dielectric plate" zur Erzeugung der zirkularen 
Polarisation:

http://lea.hamradio.si/~s57uuu/emeconf/eme06.htm

Plexiglas sollte man in jedem Baumarkt finden können

Gruss

Darf man erfahren, wie es nun weiterging?

War mein Vorschlag hilfreich?

Bin noch nicht dazu gekommen, das mit dem polarizer zu testen.

Momentan denke ich, dass dies gar nicht notwendig sein wird und nehme 
die grössere Dämpfung einfach in Kauf.

Beim Polarizer ist dann auch noch nicht klar, ob dies etwas bringt.. 
oder?

Ich meine das Grundproblem mit der nicht optimalen Ausrichtung der 
probes zum e-feld wird ja auch bei zirkular polarisierten Wellen 
bleiben.

Wenn der Feldvektor sich ständig dreht, dann folgt ja daraus, dass auch 
in diesem Fall die empfangs probe und das Feld nicht parallel sind.

oder?

MB schrieb:
> Ich meine das Grundproblem mit der nicht optimalen Ausrichtung der
> probes zum e-feld wird ja auch bei zirkular polarisierten Wellen
> bleiben.

Du hast dann aber theoretisch nur 3dB Verlust, egal wie die Ausrichtung 
ist.. Auf jeden Fall sollten sich die Schwankungen je nach Ausrichtung 
reduzieren

Warum bist du denn auf das kleinerer Rohr festgenagelt? Meiner Meinung 
nach ist TM-Mode hier eigentlich die beste Lösung

Danke erstmal für das Feedback.

MB schrieb:
> Wenn der Feldvektor sich ständig dreht, dann folgt ja daraus, dass auch
> in diesem Fall die empfangs probe und das Feld nicht parallel sind.
>
> oder?
Das ist ja gerade der Effekt, der gewünscht ist. Durch die zirkulare 
Polarisation wird der Drehwinkel der zweiten Antenne sich nicht mehr 
auswirken.

Funktion:
Der Kunststoffkörper im Hohlleiten "bremst" eine der Vektorkomponenten 
um Lambda/4, so dass die zirkulare Polarisation entsteht. Damit das 
funktioniert, muss der Kunststoffteil zur lineare Antenne um 45° gedreht 
sein. Nach dem Kunststoffteil ist die Polarisation dann zirkular/drehend 
und die mechanisch gedrehte lineare Antenne am anderen Ende bekommt 
immer etwas vom ersten Signal.

Zirkulare Polarisation wird bzw. wurde sehr oft bei Satellitensignalen 
eingesetzt, da der zur Stabilisierung erforderliche Spin des Satelliten 
bzw. lineare Polarisationsfiltereffekte der Atmosphäre dann keine 
Auswirkung haben.
Bekannte Beispiele:
- GPS
- erste Satelliten-TV-Systeme

HF-Werkler schrieb:
> Das ist ja gerade der Effekt, der gewünscht ist.

Ich denke gerade nicht. oder?

Ich will ja möglichst parallel sein, damit die probe möglichst viel 
Energie auskoppeln kann.

Wie passiert das dann genau, wenn sich das Feld immer dreht?



@All
Es hat sich nun herausgestellt, dass die ganze Sache nicht funktiniert, 
wenn die beiden Probes senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Also bin 
ich jetzt wohl gezwungen entweder einen HF-Rotary Joint zu nehemn oder 
die Polarisation zu versuchen. Sind beide Probes parallel zueinander 
funktioniert alles bestens (wie es zu erwarten war).



Mein Hohlleiter verbindet ein WLAN Modul mit einer Antenne.
Das WLAN Modul befindet sich auf dem drehenden Teil.

Was ich noch nicht verstehe:

Spielt es eine Rolle wo genau dieses Plexiglasstück eingesetzt wird?
Unter dem gegenben Link steht, dass der Winkel zwischen Plexiglas und 
E-Feld 45° betragen muss. Dies kann ich aber nur für eine Probe 
garantieren, das sich ja die andere Probe ständig dreht.

Das 5 GHz WLAN funktioniert ja im halbduplex Betrieb. D.h. eine Probe 
ist mal der Sender, dann wieder der Empfänger. Wenn ich die 
Plexiglasscheibe jetzt auf dem drehenden Stück im vorgeschriebenen 
Winkel von 45° zur Probe unten montiere, so funktioniert ja der 
Polarisator nur für diese Probe oder? Wenn dann auf die andere Probe 
umgeschaltet wird, dann ist der Winkel zwischen Scheibe und dieser Probe 
ja nicht 45°. Funktioniert es dann immernoch?

Grüsse und vielen Dank für eure Antworten.
 MB

Du musst nicht linear/identisch polarisiert sein, um ein Signal zu 
bekommen.

Der Verlust, wenn nur eine Probe den Kunststoffkeil hat, liegt bei 3dB. 
Das sollte nicht stören bei einer geschätzten Streckendämpfung von ca. 
30-60dB.

Es reicht daher aus meiner Sicht, wenn nur eine "Antenne" den 
Polarisationswandler hat. Du kannst aber gerne an jeder Probe einen 
Kunststoffkeil verbauen.

Versuch es doch einfach mal mit einem Keil, die Länge wirst du 
experimentell ermitteln/optimieren können.

Ausgezeichnet, wenn das funktioniert, wäre dies super!


Habe den Keil mal nachgebaut mit auf 5 GHz skalierten Dimensionen.


Gemäss Literatur soll dieser Keil eine der beiden Komponenten des 
E-Feldes um 90° verzögern. Dies geschieht durch die kleinere 
Ausbreitungsgeschwindigkeit im Plexiglas.

Folglich sollte die Länge des Keiles dafür sorgen, dass eine Verzögerung 
von einem Viertel der Periodendauer bei 5GHz entsteht. Zusammen mit der 
Ausbreitungsgeschwindigkeit in Plexiglas lässt sich dann die 
theorertische Länge berechnen.

Kann jedoch keine Änhlichkeit mit den für 10 GHz geposteten Werten 
feststellen.. Ansonsten gilt dann try and error..


Messungen folgen.

Telefunken Laborbuch, Band 2, 1961

P.S.:

MB schrieb:
> Gemäss Literatur soll dieser Keil eine der beiden Komponenten des
> E-Feldes um 90° verzögern. Dies geschieht durch die kleinere
> Ausbreitungsgeschwindigkeit im Plexiglas.


Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden, 
sondern PTFE (Teflon).

lrep schrieb:
> Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden,
> sondern PTFE (Teflon).
Wie begründest du dies bei der hiergenannten Anwendung?

Welche Rolle spielen die Verluste hier?

Welche Verluste hat PMMA gegenüber PTFE bei 5GHz?

Was ist leichter zu bearbeiten?

Ich denke, eher, es spielt überhaupt keine Rolle in diesem Fall, welches 
Material man verwendet, da der zusätzliche Link Loss vernachlässigbar 
sein dürfte.

HF-Werkler schrieb:
> lrep schrieb:
>> Bei diesen Frequenzen würde ich überhaupt kein Plexiglas verwenden,
>> sondern PTFE (Teflon).
> Wie begründest du dies bei der hiergenannten Anwendung?

Ein tandelta von etlichen 10^-2  bei 8,9GHz sieht mir nicht gerade 
rekordverdächtig aus:
http://www.ias.ac.in/matersci/bmsapr2006/181.pdf

Das sind Werte, wie man sie mit manchen Hölzern erreicht, und Keile 
daraus könnte man für Abschwächer bzw. Wellensümpfe verwenden.

Vergleichsweise ist Teflon mit 3*10-4 @ 3GHz rund 100 Mal besser.
Allenfalls käme noch PE in Frage, das ähnlich gut ist wie PTFE.
Leider werden für die PE-Schneidebrettchen aus dem 1-Euro-Markt keine 
elektrischen Werte garantiert.
http://www.rfcafe.com/references/electrical/dielectric-constants-strengths.htm

9 GHz mit 3 GHz vergleichen ist schon ein bisschen unfair, zumal nicht 
der komplette Hohlleiter mit dem Material gefüllt ist sondern nur ein 
Keil halte ich die durch das Material entstehende Dämpfung für sehr 
klein.

Alex schrieb:
> zumal nicht
> der komplette Hohlleiter mit dem Material gefüllt ist sondern nur ein
> Keil

Das ist nicht einmal ein Keil, sondern nur eine (angeschrägte) Platte.
Dennoch liegt der verzögernde Teil parallel zu  einer Komponente des 
E-Feldes und wirkt bei einem verlustreichen Material abschwächend, 
während die senkrecht zur Platte stehende Komponente nicht verzögert und 
kaum abgeschwächt wird.
Das Beste, was man aus diesen Komponenten mit ungleicher Amplitude dann 
zusammensetzen kann, ist eine elliptische Polarisation.