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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie Varaktordioden Temperaturstabilisieren?


Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Hi,

wie villt einige von euch aus einem anderen Beitrag wissen habe ich 
einen Phasenschieber aus einem Hybridkoppler mit Varaktordioden 
aufgebaut. So wie in dem oben angefügten Bild nur mit 4 Varaktordioden 
um auf 360 Grad Phasendrehen zu kommen.

Jedoch habe ich das bekannte Problem der Varaktordioden mit der 
Temperaturabhängigkeit. Dadurch ist meine Phase sehr sensible auf 
Temperaturänderungen und man kann es als Rauschen wahrnehmen. Phase 
ändert sich minimal ach oben und dann wieder minimal nach unten(+-1Grad)

Das gefällt mir nicht und ich möchte nun diesen Effekt unterdrücken. 
Dabei bin ich über die Methode des aufheizen der Varaktordioden auf 
40Grad gestoßen. Damit habe ich eine definierte Temperatur. Siehe 
National Semiconductor Application Note 286.

Eine andere Idee die ich hatte war die Phase von Aus und Eingang 
miteinander zu vergleichen. Wenn ich 30 Grad Phasenverschiebung haben 
möchte stelle ich die Spannung mittels uC ein der DAC gibt die Spannung 
auf die Varaktordioden das Ausgangssignal wird ADC gewandelt und mit dem 
dem Eingangssignal Kreuzkorreliert. Daraus ergibt sich meine 
Phasendifferenz welche ich mit der Eingestellten vergleiche und der uC 
dann nach regelt. Problem, sehr aufwändig da herunter mischen ins 
Basisband, ADC, FFT, Kreuzkorrelation,.. Eigentlich eine selbst gebaute 
Regelschleife.

Nächste Idee die PLL missbrauchen die mir mittels Phasenkomperator die 
Phasen vergleicht?

Wie macht man das in der Praxis? Wie kann man eine Diode / Varaktordiode 
Temperturstabilisieren? Was würdet Ihr tun?


Grüße und besten Dank für eure Hilfe

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Phasenvergleich von HF geht mit AD8302 ohne Runtermischen.

Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Christoph K. schrieb:
> Phasenvergleich von HF geht mit AD8302 ohne Runtermischen.


Geiles Teil. Kann genau das was ich gesucht habe und hat sogar 50 Ohm 
Abschlüsse. :)

Die Spannung die durch die Phasendifferenz ausgegeben wird kann ich ja 
dann auf einen ADC des Tiva C Boards geben und dann wieder wie oben 
erwähnt Soll und IST Wert vergleichen und gegebenenfalls nachjustieren.


Darf ich ich noch was fragen. Was hältst du von meiner Schaltung auf der 
Seite

Beitrag "Ansteuerung DAC mit anschließender Spannungsverstärkung im mV Bereich"

Kann ich das so machen?

: Bearbeitet durch User
Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Huijuijui ich habe gerade mal geschaut was das gute Stück kostet. Gibts 
zu dem AD8302 RF Detector 2.7GHz eine Alternative? 15- 21 Euro ist schon 
happig. Ganz klar es ist ein tolles Ding.

Ich habe mir noch überlegt das man es so machen kann. Einfach ein 
RS-Flip-Flop und beide Signale auf
den Eingang, Ausgangssignal tiefpassfiltern und fertig...

Aber ich denke die IC sind nicht umsonst so teuer wenn es einfach wäre.


Oder halt Frequenz runtermischen und mit nem billigeren der bis 800MHz 
kann die Phase bestimmen. Das würde doch gehen oder?



Grüße

: Bearbeitet durch User
Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Hi ich nochmals :)

ich wollte nochmals in die Runde fragen was für Möglichkeiten es gibt um 
eine Varaktordiode Temperatur zu stabilisieren? Wie oben erwähnt kann 
man ja mit einem Phasenvergleich arbeiten, aber gibt es auch eine 
Möglichkeit durch eine Erweiterung der Schaltung eine bessere Stabilität 
zu erhalten. Zum Beispiel mit einem Transistor die Schwankung 
ausgleichen?

Da muss es doch irgend eine Möglichkeit geben, oder?

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Fabian Z. schrieb:

> Huijuijui ich habe gerade mal geschaut was das gute Stück kostet. Gibts
> zu dem AD8302 RF Detector 2.7GHz eine Alternative? 15- 21 Euro ist schon
> happig. Ganz klar es ist ein tolles Ding.

Wenn Du Dich an der Grenze des technisch möglichen bewegst,
musst Du Dich über leicht erhöhte Preise nicht wundern.
Mit irgendwelchen Einfachschaltungen aus dem NF-Bereich
wirst Du da nicht weiterkommen. Auch die Stabilisierung
der Temperatur wird nicht alle Deine Probleme lösen.
Allerdings ist die technische Lösung eher einfach. Es
dürfte da massenhaft Schaltungen im INet geben. Recht
praktisch sind m.E. Schaltungen, die Transistoren sowohl
als Steuer-, wie auch als Heizelement verwenden.

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Fabian Z. schrieb:
> Huijuijui ich habe gerade mal geschaut was das gute Stück kostet. Gibts
> zu dem AD8302 RF Detector 2.7GHz eine Alternative? 15- 21 Euro ist schon
> happig.

Wo kaufst du ein?
http://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_sacat=0&L...

Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Harald W. schrieb:
> Fabian Z. schrieb:
>
>> Huijuijui ich habe gerade mal geschaut was das gute Stück kostet. Gibts
>> zu dem AD8302 RF Detector 2.7GHz eine Alternative? 15- 21 Euro ist schon
>> happig. Ganz klar es ist ein tolles Ding.
>
> Wenn Du Dich an der Grenze des technisch möglichen bewegst,
> musst Du Dich über leicht erhöhte Preise nicht wundern.
> Mit irgendwelchen Einfachschaltungen aus dem NF-Bereich
> wirst Du da nicht weiterkommen.

Ja, der Preis ist hoch aber ich denke auch das dieser gerechtfertigt 
ist.

Also Möglichkeiten der Stabilisierung sind:

1) Phasenvergleich mit AD8302

2) Temperaturstabilisierung:

> Es dürfte da massenhaft Schaltungen im INet geben. Recht
> praktisch sind m.E. Schaltungen, die Transistoren sowohl
> als Steuer-, wie auch als Heizelement verwenden.

Du meintest dann so etwas wie auf der letzten Seite: 
ftp://ztchs.p.lodz.pl/PRP/PRP_2008_2009/AN-286.pdf


Was meintest du mit diesem Satz:

 Auch die Stabilisierung
> der Temperatur wird nicht alle Deine Probleme lösen.
> Allerdings ist die technische Lösung eher einfach.

Was könnte ich noch tun zur Stabilisierung oder gibt es gar ein ganz 
anderen Weg?

Grüße

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Fabian Z. schrieb:

> Was könnte ich noch tun zur Stabilisierung

Nun, Veränderungen durch Alterung lassen sich wesentlich
schwieriger kompensieren. Spannungsnormale beispielsweise
verändern ihre Ausgangsspannung beispielsweise auch in
Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit und so gibt es viele
Einflussgrößen, an die man oft garnicht denkt.

Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Harald W. schrieb:
> Fabian Z. schrieb:
>
>> Was könnte ich noch tun zur Stabilisierung
>
> Nun, Veränderungen durch Alterung lassen sich wesentlich
> schwieriger kompensieren. Spannungsnormale beispielsweise
> verändern ihre Ausgangsspannung beispielsweise auch in
> Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit und so gibt es viele
> Einflussgrößen, an die man oft garnicht denkt.

Ja da hast du recht, an die Luftfeuchtigkeit habe ich garnicht gedacht.

Aber wenn ich mal theoretisch gesehen, das Eingangssignal mit 2,4 GHz 
mit dem Phasenverschobenen Signal am Ausgang vergleiche und das Ergebnis 
dieser Differenz mit der gewollten Phasenverschiebung vergleiche dann 
kann mir doch jede Temp und Luftfeuchtigkeit egal sein, oder?

Wird die Temp höher ändert sich die Phasendifferenz zum Eingangssignal 
welche ich dann aufgrund des gewünschten Phasenwertes nachjustiere im 
uC. Also wie ein Regelkreis. Nachteil ich brauche Analog Digital 
Wandler.

So könnte das doch gehen.

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Autor: Lurchi (Gast)
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Die Regelung der Temperatur auf eine etwas höhere Temperatur (z.B. 40 C, 
ggf. auch etwas mehr) sorgt auch dafür das die relative Luftfeuchte 
immer niedrig ist, so dass die meisten Kunststoffe nur noch wenig Wasser 
enthalten. Damit wird also auch der Einfluss der Feuchtigkeit reduziert, 
wenn auch nicht so gut wie die Temperatur.  Gegen kurzzeitige 
Schwankungen kann man das ganze Kapseln, so dass man nur langsame 
Änderungen, wie etwa mit der Jahreszeit noch sieht. Die Schwankungen 
sind da i.A. schon etwas kleiner.

Die Temperatur und Feuchtigkeit haben auch schon einen Einfluss auf die 
Antennen.

Autor: Fabian Z. (fabi_z)
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Lurchi schrieb:
> Die Regelung der Temperatur auf eine etwas höhere Temperatur (z.B. 40 C,
> ggf. auch etwas mehr) sorgt auch dafür das die relative Luftfeuchte
> immer niedrig ist, so dass die meisten Kunststoffe nur noch wenig Wasser
> enthalten. Damit wird also auch der Einfluss der Feuchtigkeit reduziert,
> wenn auch nicht so gut wie die Temperatur.  Gegen kurzzeitige
> Schwankungen kann man das ganze Kapseln, so dass man nur langsame
> Änderungen, wie etwa mit der Jahreszeit noch sieht. Die Schwankungen
> sind da i.A. schon etwas kleiner.
>
> Die Temperatur und Feuchtigkeit haben auch schon einen Einfluss auf die
> Antennen.


Hm ok, aber auch wenn ich es so aufbaue wie in dem Bild das ich 
angehangen habe stellt sich mir die Frage wie ich die Varaktordioden die 
ja räumlich getrennt sind gleich beheize. Bei einer Gruppenantenne von 
zum Beispiel 3 Strahlern hat man ja 3 Phasenschieber mit jeweils 2 oder 
4 Varaktordioden die Räumlich getrennt liegen. Wie also schafft man es 
diese alle gleichmäßig zu beheizen. Auch der Stromverbrauch darf bei so 
einer Beschaltung nicht unberücksichtigt bleiben. Ist da ein 
Phasenvergleich nicht sinnvoller?

Gibt es eine Art Gehäuse die man um Bauteile legen kann die nur beheizt 
werden? Es geht ja lediglich um die Dioden. Der Rest der Schaltung muss 
ja nicht beheizt werden.



Das Bild stammt aus dem Application Note: 
ftp://ztchs.p.lodz.pl/PRP/PRP_2008_2009/AN-286.pdf

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Autor: oszi40 (Gast)
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Fabian Z. schrieb:
> ja räumlich getrennt sind gleich beheize

Bei Sonneneinstahlung sind schnell mal 70 Grad im Gehäuse zu messen. 
Frage ist auch, wie schnell eine konstante Temperatur erreicht werden 
muß.

Autor: Lurchi (Gast)
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Die Kapazitätsdioden geben nur sehr wenig Wärme ab. Fertige Gehäuse/Öfen 
so wie für Quarze kenne ich nicht. Da müsste man wohl selber aufbauen. 
Bei der hohen Frequenz kommt es ja auch auf jeden mm Leiterbahn an - da 
wird man vermutlich die ganze Phasenschieberschaltung heizen müssen, 
also irgendwie Ausschnitte in der Platine und dann Isolierung an beiden 
Seiten. Auch einfach Leiterbahnen auf einer nicht so guten Platine (z.B. 
normales FR4) kann schon eine von der Temperatur und Feuchtigkeit 
abhängige Laufzeit haben.

Als Alternative könnte man auch versuchen die Temperaturabhängigkeit in 
Software zu kompensieren: also die Temperatur messen und den µC die 
Steuerspannungen entsprechend korrigieren lassen. Zum Nachmessen wird 
man dann einmal eine Messeinrichtung brauchen.
 Wirklich in Echtzeit wäre zwar besser, ist aber viel mehr Aufwand und 
man stört damit dem Empfang.

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