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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsteiler mit Wellenwiderstand abschließen


Autor: Matthias (Gast)
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Hallo,

wie kann ich einen Leitungsteiler mit seinem Wellenwiderstand
abschließen ?

Ich möchte Patchkabel vermessen, die mit den verschiedensten Typen von
Steckverbindern konfektioniert sind, z.B. USB, Firewire, RJ45 oder
andere, eher in der Industrie gebräuchliche Stecker. Die Messung
erfolgt mittels eines Netzwerk-Analysators: VNAs haben einen
unysmmetrischen Port (Koaxial), so daß ich erst auf einen Balun gehen
muß zwecks Symmetrierung. Jetzt möchte ich aber ungerne für jeden
Steckertyp ein Adapterboard bauen (SMA -> USB, SMA -> Firewire, SMA ->
RJ45 usw.), sondern ich dachte daran ein Board mit einem SMA-Port
aufzubauen. Das Signal geht also von der VNA zur SMA-Buchse auf dem
Board und von dort aus soll ein Leistungsteiler das Signal aufteilen.
Die Teilsignale laufen dann weiter zum USB, Firewire und sonstige
Buchsen (je nachdem was für einen Teiler ich aufbaue). Messen möchte
ich die Reflektionen des Kabels, das natürlich immer nur an einer
Buchse hängt: Also USB-Kabel an der USB-Buchse, FW-Kabel and der
FW-Buchse usw. Allerdings werden an den nicht benutzen Buchsen auch
Reflektionen auftreten, da der Leistungsteiler das Eingangssignal ja
stumpf aufteilt. Nicht benutzte Pfade müssen also mit ihrem
Wellenwiderstand abgeschlossen werden. Nur wie mache ich das, da hängen
ja die Buchsen dran ?

Hat da jemand eine Idee ?  (Ich hoffe, man versteht, was gemeint
ist...)

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Matthias,

1. schaffe mir bitte Klarheit, sortiere Deine Steckertypen nach ihrem
Wellenwiderstand. Du wirst um eine Brücke oder Impedanzanpassung
Zgenerator - Znorm nicht herumkommen. Also brauchst Du für jeden
Wellenwiderstand eine Pi- oder T-Glied zur Impedanztransformatiom. Hast
Du zu einer Impedanz mehrere Steckertypen, kannst Du die mechanisch
anpassen.
2. Was meinst Du mit "stumpfe Aufteilung der Leistung"? Verlustarme
Leistungsteilung mit einem Hybrid? Leistungsteilung mit einem
R-Widerstandsnetzwerk? Oder blanke Parallelschaltung?

Für Deine Meßanordnung brauchst Du natürlich für jeden Ausgang einen
eigenen impedanzrichtigen Abschluß. Wirst also Löten dürfen.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Auf unbenutzte Buchsen muß immer ein Abschlußwiderstand gesteckt werden,
so macht man das eben für korrekte Messungen, auch wenns länger dauert.

Wie weit nach unten in der Frequenz soll die Messung denn gehen?
Interessant ist eigentlich erst der VHF/UHF-Bereich, denn weiter unten
sind das vor allem ohmsche Anpassungen, die Laufzeiten spielen keine
Rolle, das Kabel ist kurz gegen die Wellenlänge.

Eine breitbandige Leistungsaufteilung ist schwer zu realisieren, am
besten sind verlustbehaftete Teiler aus Widerständen. Alles was im
VHF/UHF-Bereich als 3dB-Teiler üblich ist, ist nicht viel breiter als
eine Oktave, Wilkinson oder mit zwei Doppellochkernen aufgebaut.

Mini-Circuits hat 3dB-Teiler mit Transformatoren, die gehen bis 4 kHz
runter und nach oben bis 60 MHz. Viel breitbandiger wirds verlustarm
nicht gehen.

Autor: Matthias (Gast)
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Hier mal eine Skizze, die das ganze (hoffentlich) etwas verständlich
macht.
Einmal ist z.B. der Zweig 'aktiviert' an dem die USB-Buchse
angeschlossen ist und alle restlichen Leitungen sind mit Z0
abgeschlossen. Danach schalte ich (manuell) um, so daß jetzt der Zweig
mit der RJ45-Buchse angeschlossen ist, alle anderen Zweige sind jetzt
mit Z0 abgeschlossen.

Solche Systeme sind kommerziell verfügbar, wobei das Umschalten sogar
elektronisch geschieht, nur weiß ich nicht, wie die nicht genutzten
Zweige 'automatisch' mit Z0 abgeschlossen werden. Auch in Feldtestern
wie dem Agilent Wirescope 350 wird z.B. erst die Reflektion am Paar 1-2
einer RJ45-Buchse gemessen, während alle anderen Paare mit Z0
abgeschlossen sind. Anschließend wird das Paar 3-6 gemessen, alle
anderen sind wieder mit Z0 abgeschlossen usw.

@Wolfgang:
Der Balun nimmt eine Impedanzanpassung von 50 auf 100 Ohm vor, die fast
immer bei Datenkabeln als differentielle Impedanz verwendet werden.
Korrekterweise müßte aber tatsächlich eine individuelle
Impedanzanpassung erfolgen, da USB 90 Ohm und Firewire 110 Ohm benutzt.


@Christoph:
Ja, hatte an etwas ähnlichem wie den Wilkinson-Teiler gedacht, nur daß
das Signal nicht auf 2, sondern mehrere Zweige aufgeteilt wird. Der
Frequenzbereich sollte 1 - 100 MHz umfassen, besser 1 - 250 MHz.
Verlustbehaftet wird es ohnehin, Wilkinson allseitig angepaßt und
verlustfrei geht ja nicht.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Matthias,

Danke, Deine Zeichnung hat mir klar werden lassen: Ich habe doch nicht
verstanden. :-)

Wenn Du immer nur einen Zweig ausmessen willst, dann bräuchtest Du
dort, wo "Leistungsteler" steht, gar keinen solchen, ein mechanischer
Umschalter mit 50 Ohm täte es auch in Verbindung mit einer Anpassung an
jeden Kabel/Steckverbindertyp.
Für Messungen von 1...250 MHz. also 8 Oktaven, kommt nur eine
Widerstandsanpassung in Frage.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Wilkinson als Teiler ist fast verlustfrei, nur als Combiner hat er min.
3dB Verlust, ohne Verlust geht nur mit Kabelbrücke oder Magischem T,
auf zwei Ausgänge. Für die reflektierte Welle gehts teilweise in den
Widerstand, der für die hinlaufende wegen der Symmetrie nicht
berücksichtigt werden muß.
2 Signale verlustfrei auf einen Ausgang zusammenführen geht nur für
verschiedene Freuenzen über Diplexer.
Die Umschaltung mit HF-Relais wäre die sinnvollste Methode, die haben
oft schon den Abschluß für nicht geschaltete Ports integriert.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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von Mini-Cicuits gibts schon recht breitbandige Splitter:
http://www.mini-circuits.com/dg03-118.pdf
das sind natürlich keine meßtechnischen Präzisionsteile.

Autor: Matthias (Gast)
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Ooops, irgendwie hat Wolfgang recht, ein Leistungsteiler wird gar nicht
benötigt, sondern ein mechanischer Umschalter sollte ausreichen. Was
für ein Schalter müßte das sein ? Der SMA geht auf eine
Mikrostreifenleitung über, die sich dann in mehrere Leitungen aufteilt.
Dazwischen muß der Schalter sitzen, aber was für ein Schalter ist das
bei Mikrostreifenleitungen ?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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es gibt HF-taugliche Relais, vielleicht auch in SMD, jedenfalls
wesentlich preiswerter als mit SMA-Anschluß. Google findet mit RF-relay
oder HF-Relay und SMD verschiedene Hertseller, z.B. Omron, Tyco. Statt
Stufenschalter geht ja auch eine Baumverzweigung mit mehreren
einpoligen Umschaltern.

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Matthias,

es gab' mal "Wellenschalter", ein impedanzrichtiger Drehschalter.

2. Möglichkeit: Schalter mit PIN-Dioden. Problem: Die Lebenszeit der
Minority-Träger begrenzt die untere Grenzfrequenz.
3. Möglichkeit: GaAs-Schalter, bis in den GHZ-Bereich,teuer.
4. Möglichkeit: Schau mal, was es an Video-Schaltern gibt für
hochauflösende Monitore.


Ciao
Wolfgang

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Nachtrag:

4. Möglichkeit: SDS-Relais der Baureihe DS, heißen heute NAIS-DS. Die
Konstrukteure hatten damals auf HF-Taugleichkeit geachtet. Hätte den
Vorzug der Bidirektionalität, die Du zum Messen der Impedanz ja
brauchst. Einfach mal durchmessen.


Ciao
Wolfgang

Autor: Matthias (Gast)
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Nochmals vielen Dank Euch beiden für die hilfreichen Antworten.

Ich denke, daß die beiden folgenden Produkte infrage kommen:

http://www.telemeter.de/index.php/shop/produkte_be...

http://www.hittite.com/index.cfm?body_content=prod...

Gibt es eigentlich irgendwo ein spezielles Forum für
Hochfrequenztechnik ?

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