Forum: HF, Funk und Felder Wilkinson Teiler für Niederfrequenz


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von Ole G. (Gast)


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Kann mir jemand sagen, ob man einen einstufigen oder mehrstufigen 
Wilkinson Teiler auch für Frequenzen deutlich kleiner 10 MHz benutzen 
kann. Ich brauche einen besonders breitbandigen Richtkoppler.

von GHz N. (ghz-nerd)


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Etwas konkreter?
Was ist die Anwendung und wie breitbandig (absolut in kHz....GHz) soll 
es den sein? Je nachdem kann man dir auch andere Ansätze empfehlen, die 
im Gegensatz zum Wilkinson Splitter inhärent breitbandig sind...

von Ole G. (Gast)


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GHz N. schrieb:
> Etwas konkreter?
> Was ist die Anwendung und wie breitbandig (absolut in kHz....GHz) soll
> es den sein? Je nachdem kann man dir auch andere Ansätze empfehlen, die
> im Gegensatz zum Wilkinson Splitter inhärent breitbandig sind...

Tut mir leid. Ziel ist es einen Richtkoppler für die Messung einer 
Reflexion zu bauen, der im Bereich 200kHz bis 7GHz funktioniert.

von eric1 (Gast)


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Ole G. schrieb:
> Ziel ist es einen Richtkoppler für die Messung einer
> Reflexion zu bauen, der im Bereich 200kHz bis 7GHz funktioniert.

Dann musst Du an so etwas ran (siehe Anlage), das funktioniert 
tatsächlich ist aber doch im realen Aufbau recht tricky

Eric1

von Ole G. (Gast)


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Sieht spannend aus nur der balun aus der Coax Leitung Könnte mir mal 
jemand erklären.

von Tobias P. (hubertus)


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Das Thema hatten wir schon mal ;-)
Beitrag "Niederfrequenz-Richtkoppler"
ich schreibe grade am Smartphone, daher kann ich zu

Ole G. schrieb:
> Sieht spannend aus nur der balun aus der Coax Leitung Könnte mir mal
> jemand erklären.

grade nicht viel sagen. Gebaut habe ich die Dinger mal und es 
funktionierte gut. Er

https://hforsten.com/improved-homemade-vna.html

benutzt die auch und im HP 35677A ist etwas ähnliches drin. Der HP 
35676A hingegen benutzt eine resistive Brücke, damit kann man 
theoretisch bis DC.

von Hp M. (nachtmix)


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Ole G. schrieb:
> Ziel ist es einen Richtkoppler für die Messung einer
> Reflexion zu bauen, der im Bereich 200kHz bis 7GHz funktioniert.

Nur funktionieren oder damit auch messen ist ein Unterschied.
Das von eric1 gebrauchte Wort "tricky" halte ich im zweiten Fall für 
eine glatte Untertreibung. Nicht umsonst sind gute Messbrücken nicht 
ganz billig.
https://www.markimicrowave.com/couplers/couplers-products.aspx
Falls gebraucht kaufen eine Option ist, kommt evtl. auch ein 
"autotester" infrage, wie Richtbrücken mit eingebautem Detektor auf der 
Insel genannt werden
https://82fai3h5wg8220a0l3ilfiz1-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads//2015/09/AEROF59999152.pdf
Solche Dinger sind aber auch nicht billiger.

von eric1 (Gast)


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Ole G. schrieb:
> Sieht spannend aus nur der balun aus der Coax Leitung Könnte mir mal
> jemand erklären.

Bei niedrigen Frequenzen braucht es ordentlich Ferrit, dieses wird aber 
bei hohen Frequenzen unwirksam und da reicht in der Tat die reine Koax 
Leitung.
Eric1

von Ole G. (Gast)


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eric1 schrieb:
> Ole G. schrieb:
>> Sieht spannend aus nur der balun aus der Coax Leitung Könnte mir mal
>> jemand erklären.
>
> Bei niedrigen Frequenzen braucht es ordentlich Ferrit, dieses wird aber
> bei hohen Frequenzen unwirksam und da reicht in der Tat die reine Koax
> Leitung.
> Eric1

Kann ich dafür jede beliebige, für diesen Frequenzbereich ausgelegte, 
Coaxleitng nemen, die  50 Ohm Impedanz aufweist? Ich hätte jetzt an eine 
Semi Rigid Leitung gedacht.

von eric1 (Gast)


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Ole G. schrieb:
> Kann ich dafür jede beliebige, für diesen Frequenzbereich ausgelegte,
> Coaxleitng nemen, die  50 Ohm Impedanz aufweist? Ich hätte jetzt an eine
> Semi Rigid Leitung gedacht.

Sieh Dir doch den Text an den ich gepostet habe, dort siehst Du welches 
Rigid-Koax verwendet wurde.
Jedes beliebige geht nicht außerdem muss das bei den gewünschten 7GHz 
schon recht ordentlich sein siehe im Text oben.

In niedrigen Frequenzbereichen ist das alles nicht so kritisch und da 
kann man für wenig Geld so etwas sogar kaufen.
Ebay-Artikel Nr. 293647760191
Nur sind die Angaben 0.1-3GHz gelogen, wenn die Brücke 1.8GHz macht ist 
es toll und dann muss man noch einmal Hand anlegen um dort anzukommen.
Eric1

von Tobias P. (hubertus)


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übrigens kann man (eher schmalbandige) Wilkinsöne auch mit LC-Elementen 
aufbauen.

Der Wilkinson ist ja sowieso eine schmalbandige Geschichte, weil er zwei 
Lambda/4 Transformer enthält; diese Transformer kann man mit 
CLC-Gliedern nachbauen:

hierbei muss man dann beachten, dass Z0 für die beiden Lambda-4 
Transformer 70.7 Ohm sein muss.

https://hb9fsx.ch/wordpress/index.php/2020/07/18/lumped-element-quarterwave-transformers/

Wenn man in der LTSpice-Simulation noch den Abschlusswiderstand für den 
unbenutzten Port und die Spannungsquelle tauscht, dann kann man noch die 
Isolation simulieren. In dem Beispiel sind es rund 70dB und wenn man 
circa 21dB Isolation verkraften kann, ist die Bandbreite immerhin ca. 
2MHz.

Die Schaltung kann man noch optimieren, sprich breitbandiger machen, 
indem man die beiden Lambda/4 Transformer in mehreren Stufen realisiert, 
also indem man nicht in einem Schritt von 50 auf 70.7 Ohm transformiert, 
sondern in ein paar Zwischenstufen.

Für niedrige Frequenzen mag das also durchaus brauchbar sein. Als 
Splitter für ein Frequenznormal ist so ein Lumpenwilkinson allerdings 
wohl ungeeignet, da die Phase sich doch um ein paar Grad dreht und damit 
ein temperaturabhängiger Phasenshift eingefügt würde.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Eine ordentliche Isolation sollte der auch noch haben, nehme ich an.

https://www.minicircuits.com/pdfs/ZFSC-2-4+.pdf
mini-circuits hat einen für 200kHz bis 1 GHz mit knapp 25 dB Isolation 
am unteren Ende, oben 22dB und dazwischen 28-35 dB
noch breitbandiger wird schwer zu finden sein.
https://www.minicircuits.com/WebStore/Splitters.html
noch die Übersichtstabelle

: Bearbeitet durch User
von Ole G. (Gast)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Eine ordentliche Isolation sollte der auch noch haben, nehme ich
> an.
>
> https://www.minicircuits.com/pdfs/ZFSC-2-4+.pdf
> mini-circuits hat einen für 200kHz bis 1 GHz mit knapp 25 dB Isolation
> am unteren Ende, oben 22dB und dazwischen 28-35 dB
> noch breitbandiger wird schwer zu finden sein.
> https://www.minicircuits.com/WebStore/Splitters.html
> noch die Übersichtstabelle

Danke an alles für die Hilfe. Minicircuits war tatsächlich meine erste 
Anlaufstelle aber da gibt es nichts für meinen Zweck. Ich denke es wird 
die Variante von Drobotun und Mikheev.

von eric1 (Gast)


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Ole G. schrieb:
> Ich denke es wird
> die Variante von Drobotun und Mikheev.

Wenn dem so ist, dann
-- was für eine Directivity wird angestrebt (die meisten VNA Anwendungen 
brauchen nur 15dB weil der Rest wird weggerechnet
Wir haben 30dB erreicht, aber wie schon gesagt das ist affig tricky
-- was hast Du für Messmöglichkeiten ? SA, VNA ?
-- Kannst Du Leiterplatten entwerfen mit sehr dünnen Lagen , auch wenn 
es FR4 ist ?(das sind 4 Lagen Layer , die es auch beim Chinesen 
bezahlbar gibt)
-- kannst Du 0201 löten ?
-- die Ferrite für den Rigid sind hier nicht zu bekommen (kommen aus 
China, aber ich konnte die Quelle nicht ausfindig machen), du brauchst 
trüchtig mü-r
-- je mehr HF-Gefühl Du hast umsobesser, da sind Fallen unterwegs an die 
man zunächst gar nicht glaubt.
-- mit was kannst Du ggf. simulieren ?? ...irgendetwas von den besten 
Cadence/MWO...vielleicht geht auch Qucs
-- .....wenn ich noch weiter nachdenke dann gibt es bestimmt noch mehr

Eric1

von Ole G. (Gast)


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eric1 schrieb:
> Ole G. schrieb:
>> Ich denke es wird
>> die Variante von Drobotun und Mikheev.
>
> Wenn dem so ist, dann
> -- was für eine Directivity wird angestrebt (die meisten VNA Anwendungen
> brauchen nur 15dB weil der Rest wird weggerechnet
> Wir haben 30dB erreicht, aber wie schon gesagt das ist affig tricky
> -- was hast Du für Messmöglichkeiten ? SA, VNA ?
> -- Kannst Du Leiterplatten entwerfen mit sehr dünnen Lagen , auch wenn
> es FR4 ist ?(das sind 4 Lagen Layer , die es auch beim Chinesen
> bezahlbar gibt)
> -- kannst Du 0201 löten ?
> -- die Ferrite für den Rigid sind hier nicht zu bekommen (kommen aus
> China, aber ich konnte die Quelle nicht ausfindig machen), du brauchst
> trüchtig mü-r
> -- je mehr HF-Gefühl Du hast umsobesser, da sind Fallen unterwegs an die
> man zunächst gar nicht glaubt.
> -- mit was kannst Du ggf. simulieren ?? ...irgendetwas von den besten
> Cadence/MWO...vielleicht geht auch Qucs
> -- .....wenn ich noch weiter nachdenke dann gibt es bestimmt noch mehr
>
> Eric1

- Einen VNA habe ich bis 20 GHz zur Verfügung
- Ich kann Rogers Substrate bis 150 um fertigen lassen zu guten Preisen
- 0201 löten nur mit erheblichen Aufwand durch Bestückungsautomaten aber 
machbar.
- Ich nehme in der Regel für einfaches Qucs sonst Ansys oder OpenEMS

Das mit den ferriten ist natürlich ein Problem. Die Verfügbarkeit der 
Bauteile sollte gegeben sein ohne ewige Lieferzeiten. Alles ab 100 MHz 
bis 10 GHz scheint ja nicht das Problem zu mit einem mehrstufigen 
Wilkinson Teiler. Wirklich kompliziert wird es wohl bis unter 1 MHz 
kommen zu müssen.

von eric1 (Gast)


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Ole G. schrieb:
> Alles ab 100 MHz
> bis 10 GHz scheint ja nicht das Problem zu mit einem mehrstufigen
> Wilkinson Teiler.

kann mir mal jemand erläutern wie man mir einem Wilkinson Splitter 
Reflektion misst ?
Die Methode kenne ich noch nicht
Eric1

von Tobias P. (hubertus)


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eric1 schrieb:
> kann mir mal jemand erläutern wie man mir einem Wilkinson Splitter
> Reflektion misst ?
> Die Methode kenne ich noch nicht
> Eric1

naja, die beiden Ausgangsports sind voneinander isoliert. Man könnte 
also eine Quelle am einen Ausgangsport anschliessen und das DUT am 
"Eingang". Die Reflexionen vom DUT werden dann auf die beiden Zweige des 
Splitters aufgeteilt und am anderen isolierten Port kann man die 
Reflexion dann abgreifen.
Spontan kommt mir aber auch nicht unbedingt ein Wilkinson in den Sinn, 
wenn ich ein Reflektometer will.

von Ole G. (Gast)


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Man kann das auch mit einem Line Coupler in diversen Ausführungen 
nehmen.

von Ole G. (Gast)


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Ich überlege gerade für niedere Frequenzen einen fertigen Koppler zu 
nehmen und je nach Frequenzbereich umzuschalten, was aber wieder teure 
Schalter verbrauchen würde.

von Tobias P. (hubertus)


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Ole G. schrieb:
> Ich überlege gerade für niedere Frequenzen einen fertigen Koppler
> zu
> nehmen und je nach Frequenzbereich umzuschalten, was aber wieder teure
> Schalter verbrauchen würde.

ich würde es schon mit dem von Eric vorgeschlagenen Koppler mit der 
Semirigidleitung versuchen.
Ich habe damit gute Erfahrungen gemacht.
Wenn du den Link von Henrik Forsten anschaust, dann siehst du auf seiner 
Github Page, welche Ferrite er verwendet hat, und immerhin kommt er auf 
6GHz damit. Dann fehlt nicht mehr so viel bis zu deinen 7GHz. Man sieht 
auch, dass er 2 verschiedene Typen von Ferriten verwendet hat; einen 
hochpermeablen Ferrit für die niedrigen Frequenzen, und einen zweiten 
Typen, der für die höheren Frequenzen besser sich eignet.

Dann gibt es des Weiteren noch eine Variante dieses Kopplers, wo man 
zwei solche Semirigidleitungen verwendet. Man kann dann gewöhnliche 
Schweinenasen als Ferrite benutzen.

von eric1 (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> ich würde es schon mit dem von Eric vorgeschlagenen Koppler mit der
> Semirigidleitung versuchen.

Ich stimme Tobias zu, meines Wissens gibt es kein einzelnes HF-Bauteil 
(hier Balun) der eine größere BW abdeckt als eben der Balun

Tobias P. schrieb:
> Wenn du den Link von Henrik Forsten anschaust, dann siehst du auf seiner
> Github Page, welche Ferrite er verwendet hat, und immerhin kommt er auf
> 6GHz damit. Dann fehlt nicht mehr so viel bis zu deinen 7GHz.

Genau dass ist ein Ansatz, aber beachte er verlangt auch nur directivity 
15dB

Tobias P. schrieb:
> Man kann dann gewöhnliche
> Schweinenasen als Ferrite benutzen.

dazu hatte ich schon einen Link (weiter oben) gezeigt, nur diese 
Topologie auf 7GHz zu bringen halte ich für kritisch, dagegen sind die 
niedrigen F mit viel Ferrit (kleine Innen und große außen ) machbar

Nikolay verwendet übrigens H10k Ferrite mit ui=10000 (Anlage wegen der 
verschiedenen möglichen Hersteller)

@Ole G: Du hast noch nicht verraten welche Directivity Du brauchst ?

Eric1

von Tobias P. (hubertus)


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Es gibt in einer der letzten Ausgaben der UKW-Berichte noch ein Photo, 
wo jemand eine SWR-Messbrücke von R&S geöffnet hat, um sich die Trafos 
anzusehen.
Auf dem Bild konnte man klar sehen, dass die Übertrager mit Koaxialkabel 
gewickelt waren, und zwei verschiedene Kerne (verschiedenes Material und 
Durchmesser) verwendet wurden. Das noch als Ergänzung zur Wahl der 
Ferrite. Man muss also nicht zwingend einen einzelnen Ferritkern finden, 
der den gesamten Frequenzbereich abdeckt.

von eric1 (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> Es gibt in einer der letzten Ausgaben der UKW-Berichte noch ein Photo,
> wo jemand eine SWR-Messbrücke von R&S geöffnet hat, um sich die Trafos
> anzusehen.

zwar nicht aus den UKW-Berichten aber wir haben eine solche Brücke auch 
einmal geöffnet und die sieht so aus (siehe Bild)
Wie Tobias P. beschrieb ist eine Seite mit sehr dünnem Koax bewickelt 
und die andereseite mit gleichdickem Draht.
Der Frequenzbereich war 100kHz bis 3GHz (ausgebaut aus einem VNA)
Wie schon früher gesagt sind mir Brücken die bis 6 oder mehr GHz gehen 
mit dieser Topologie nicht bekannt, da muss man auf die von Nikolay 
beschriebene Topologie umsteigen
Eric1

von Tobias P. (hubertus)


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eric1 schrieb:
> zwar nicht aus den UKW-Berichten aber wir haben eine solche Brücke auch
> einmal geöffnet und die sieht so aus (siehe Bild)

perfekt, die R&S Brücke sah genauso aus - aber die Sparfüchse haben nur 
je 2 Ferrite verbaut statt 3, du hast also den Rolls Royce erwischt ;-)

von Ralph B. (rberres)


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eric1 schrieb:
> wir haben eine solche Brücke auch
> einmal geöffnet und die sieht so aus (siehe Bild)
> Wie Tobias P. beschrieb ist eine Seite mit sehr dünnem Koax bewickelt
> und die andereseite mit gleichdickem Draht.

Genau diese Brücke besitze ich auch

Vom Aufbau entspricht diese Brücke etwa dem R&S RNC

Tobias P. schrieb:
> perfekt, die R&S Brücke sah genauso aus - aber die Sparfüchse haben nur
> je 2 Ferrite verbaut statt 3, du hast also den Rolls Royce erwischt ;-)

Das würde zu der RNB2 passen.

Sie unterscheiden sich fundamental in der unteren Grenzfrequenz.

Ralph Berres

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