Erhöhte HF-Spannung aus min. HF-Leistung

OP #7256790
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Hallo zusammen,


denke über eine sinnvolle Lösung nach, aus einer fest vorgegebenen 
HF-Leistung eine möglichst hohe HF-Spannung zu bekommen. Es geht um 
Tests, wo nicht die Leistung, sondern wo die Spannungsfestigkeit eine 
Rolle spielt.

Genau Zahlen kann ich nicht nennen, es geht erstmal um das Prinzip.

Wir kennen die Umrechnung an 50 Ohm, also an z.B. +30dBm kommt man bei 
50R in Spitze auf Upeak=10V.

Bei einer offenen 50R-Leitung hätten wir dann eine Verdopplung, also 
Upeak=20V.

Was aber, wenn ich an diesem offenen Punkt >20V benötige, die Leistung 
aber nicht erhöhen kann?

Meine Idee war ein Schwingkreis, in der Theorie könnte das gehen. 
Allerdings sehe ich da in der Praxis kein Land, vor allem wenn ich es 
für mehrere Kanäle benötige.

Warum?

--> relativ scharfer Resonanzpunkt um passende Spannung zu bekommen
--> jedes Device bzw. PCB muss manuell abgestimmt werden, die 
Parasitären sind ja nicht überall exakt gleich wie in einer Simulation
--> Temperatureinflüsse verändern diverse Parasitäre auch gleich wieder
usw und sofort...
--> f-Bereich 1-5GHz

Hat jemand eine Idee oder ist selber schon damit konfrontiert worden 
"HF-SPANNUNGEN zu erzeugen, also wo es weniger um HF-LEISTUNG" geht?


Gruß,
MG
Gast #7256954
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Marten M. schrieb:
> Hat jemand eine Idee oder ist selber schon damit konfrontiert worden
> "HF-SPANNUNGEN zu erzeugen, also wo es weniger um HF-LEISTUNG" geht?

Eine ehemaliger Kollege hat sich mit HF-Zündkerzen befasst, wo ein 
Plasma mit HF erzeugt wird. Dabei wird, wie in den Antworten oben 
bereits angesprochen, eine HF-Hochspannung erzeugt durch Transformation 
auf hohe Impedanzen.

Grundlagen:
https://patentimages.storage.googleapis.com/da/f6/af/922de454f0859b/DE102012004034A1.pdf

Beispiel eines solchen Aufbaus mit 10W HF-Leistung
https://hhft.de/10w-minijet
Gast #7256979
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Marten M. schrieb:

> Was aber, wenn ich an diesem offenen Punkt >20V benötige,
> die Leistung aber nicht erhöhen kann?

WIEVIEL mehr brauchst Du ungefähr?
Eher 100V, oder eher 1000V?


> Meine Idee war ein Schwingkreis, in der Theorie könnte
> das gehen.

Geht auch in der Praxis.
Im Bereich bis 30MHz habe ich in einer Zwangslage nur mit
Schwingkreisen und Spannungsfolgern (BUF634) einen
Filterverstärker MIT SPANNUNGSVERSTÄRKUNG gebaut.


> Hat jemand eine Idee

Leitungstransformator.
Gast #7257020
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weiter weg schrieb:

> Grummler schrieb:
>> Leitungstransformator.
>
> 1 bis 5 GHz. Jawoll.

???

Was glaubst Du, warum ich ausgerechnet einen LEITUNGS -
transformator vorgeschlagen habe?

Gibt es in Deinem Universum keine Leitungen für 5GHz?


> Irgendwann, viel später, kommen dann vielleicht noch
> ein paar andere Salamischeiben daher.

Mag sein -- ist aber nicht mein Problem.
Gast #7257050
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Grummler schrieb:

> Was glaubst Du, warum ich ausgerechnet einen LEITUNGS -
> transformator vorgeschlagen habe?

Hmm.

Nachtrag: Das Ding, das ich meine, wird wohl neuerdings
korrekt als UnUn bezeichnet (ich kannte es unter dem oben
genannten Namen -- aber da findet man es nicht bei der
Wikipädie).
Gast #7257065
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weiter weg schrieb:

> Grummler schrieb:
>> 120V ist größer als 20V, 140V auch.
>
> 21V ist auch grösser als 20V,

Richtig.

Deswegen hatte ich den TO gefragt, ob "mehr als 20V"
eher 100V oder eher 1000V bedeutet, und diese Frage
hat der TO prompt mit der Aussage "120V...140V"
beantwortet.


> erfüllt aber die zweite Salamischeiben-Forderung nicht.

Meine Frage ist noch offen: Kann es sein, dass Du
Freitag-typisch nur herumlappen willst, aber inhaltlich
nix beizutragen hast?
Gast #7257075
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Grummler schrieb:
> Kann es sein

Nö, kann nicht. Wenn man die unscharfen, Salamischeiben-
behafteten Vorgaben bzw. Fragen liest dann kommen eben
solche Beiträge heraus die dir nicht in den Kram passen.

Kann es sein, dass Du mir deine geniale Transformations-
schaltung für 1 bis 5 GHz vorenthalten willst?
Gast #7257093
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weiter weg schrieb:

> Grummler schrieb:
>> Kann es sein
>
> Nö, kann nicht.

Realitätsverlust. Nicht ungewöhnlich am Freitag...


> Kann es sein, dass Du mir deine geniale Transformations-
> schaltung für 1 bis 5 GHz vorenthalten willst?

Ja, natürlich.

Jemandem wie Dir, der nix weiter beiträgt, als die
Diskussion mit herbeiphantasierten Vorwürfen an den TO
zu stören, dem gebe ich ganz sicher keine fachlich
tiefergehende Antwort. Die hast Du nicht verdient.
Entweder die bisher gegebenen Hinweise genügen, oder
sie genügen eben nicht.

Nicht mein Problem.
OP #7257285
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Simulant schrieb:
> Marten M. schrieb:
>
>> --> relativ scharfer Resonanzpunkt um passende Spannung zu bekommen
>
> (...)
>> --> f-Bereich 1-5GHz
>
> Wie ist das gemeint? Eine FESTFREQUENZ in diesem Bereich oder soll es
> ohne Änderung breitbandig über den GESAMTEN Bereich funktionieren?

Ja, eine feste Frequenz reicht, nicht breitbandig.

Wilder thread hier :-(

Und der Typ „weiter Weg“ raucht wohl zu viel am Freitagabend und gehört 
doch gekickt.
Gast #7257345
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Marten M. schrieb:

> Ja, eine feste Frequenz reicht, nicht breitbandig.

Jetzt verstehe ich gar nix mehr: Wenn eine feste
Frequenz ausreichend ist -- was spricht dann gegen
einen Resonanzkreis?

Musst Du halt mit einem Richtkoppler, einem Arduino
und einem Schrittmotor abstimmen...

Breitbandig transformieren könnte mit UnUns gehen;
ich würde es mit (gleichlangen) Leitungstücken
versuchen, die am Eingang parallel, am Ausgang aber
in Reihe geschaltet sind und durch Ferritkerne (als
Mantelwellensperre) gefädelt sind.
140V wirst Du aber mit 1W Input schwerlich erreichen;
ich würde mit vielleicht 50V rechnen...


> Und der Typ „weiter Weg“ raucht wohl zu viel am
> Freitagabend

Ignorieren.
OP #7257714
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Grummler schrieb:
> Marten M. schrieb:
>
>> Ja, eine feste Frequenz reicht, nicht breitbandig.
>
> Jetzt verstehe ich gar nix mehr: Wenn eine feste
> Frequenz ausreichend ist -- was spricht dann gegen
> einen Resonanzkreis?
> Musst Du halt mit einem Richtkoppler, einem Arduino
> und einem Schrittmotor abstimmen...

Das Thema is das, ich muss das bei sehr viele devices machen. Dann kommt 
evtl noch Temperatur ins Spiel, heißt jede Platine, jedes device, alles 
hat andere Parasitäre, das is uferlos aufwändig das abzustimmen, 
vorallem wenn die Devices/PCBs dann erwärmt werden, evtl auch ein paar 
Grad unterschiedlich.

Also für rein Device schon ein Aufwand, mit Temperatur dann auch mit 
Koppler, Ardu etc nicht so ohne.

Wie immer - „sonst wärs ja einfach“ ;-)

Ahja, Signalquelle ist zentral, also nur eine Anregung, aber 
Resonanzpunkt wird überall unterschiedlich sein und sich verschieben. 
Die ganzen Devices sollten aber die selbe HF Spannung sehen natürlich.


Grüße
MG
Gast #7257956
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Marten M. schrieb:
> Ahja, Signalquelle ist zentral, also nur eine Anregung, aber
> Resonanzpunkt wird überall unterschiedlich sein und sich verschieben.
> Die ganzen Devices sollten aber die selbe HF Spannung sehen natürlich.

Nur eine gemeinsame Anregung bedeutet EINE Festfrequenz für alle Probes?

Schreib doch mal was zu den Probes bzw. Messobjekten, die mit der 
HF-beaufschlagt werden sollen. Die verstimmmen die Resonanz vermutlich 
auch deutlich.

Dann wirst du die Resonatoren abstimmen müssen anstatt einfach die 
Frequenz der Quelle nachzuführen. Das wird lustig wenn dabei eine hohe 
Spannung am Resonator anliegt, weil Varicap rausfallen (Spannung) und 
die Antennentuner.-IC aus dem Mobikfunkbereich (geschaltete 
Kondensatorbänke) auch nicht zu den geforderten Spannungen passen.

Das ganze Systemkonzept sollte man nochmal überdenken.
(Firma: Rentner) #7258015
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Moin
Wenn ich die Hf einem Schwingkreis zu führe, habe ich im Resonaz am 
Kopndensator eine (sehr) hohe Spannung.
Vorrausgesetzt die Spule hat eine hohe Güte und der Kondensator eine 
hohe Qualität.
An einer Magnetik-Loop Antenne, eine Rohrschleife und Luftdrehkondenator 
trten sehr hohe Spannungen auf.
gruß Bernd
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#7258264
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120 V Spitzenspannung sind ca. 7 kOhm Impedanz auf die man 
transformieren müsste, das ist schon echt viel.

Eine Möglichkeit wäre ein Hohlraumresonator zusammengelötet aus 
Kupferblech. Eine 50 Ohm Ankopplung an das Feld kann man schaffen, dann 
hat man im Inneren des Resonators hohe elektrische Felder. Da würde man 
mit 1 W Leistung wohl mehrere 100 V bekommen, vielleicht knapp 1000 V.
Gast #7258498
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Marten M. schrieb:
> Das Thema is das, ich muss das bei sehr viele devices machen. Dann kommt
> evtl noch Temperatur ins Spiel, heißt jede Platine, jedes device, alles
> hat andere Parasitäre, das is uferlos aufwändig das abzustimmen,
> vorallem wenn die Devices/PCBs dann erwärmt werden, evtl auch ein paar
> Grad unterschiedlich.
>
> Also für rein Device schon ein Aufwand, mit Temperatur dann auch mit
> Koppler, Ardu etc nicht so ohne.
>
> Wie immer - „sonst wärs ja einfach“ ;-)

Wirres Zeug!
OP #7260507
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Hab mich mal etwas bei Minicircuits umgeschaut nach Übertragern.

Nur damit ich es richtig verstehe:

--> ein gängiges Übersetzungsverhältnis ist z.B. 1:4, sprich ich kann 
50R auf 200R transformieren.
--> auch hier in der HF gilt U1/U2 = N1/N2, also transformiert es mir 
die Impedanz auf das Vierfache aber auch die Spannung U2
--> Übertrager sind in der Eingangsleistung an 50R eingeschränkt

Meine Idee, bei MC gibts Übertrager bis ca. 2.2GHz mit Verhältnis 1:4. 
Ich arbeite mit etwas mehr Eingangsleistung wie die oben genannten 
+30dBm.

Nehmen wir diesen hier: https://www.minicircuits.com/pdfs/TCN4-22.pdf

Der kann 5W (+37dBm), also würde ich von Vpeak1=22.4V auf Vpeak2=89.6V 
kommen. Das sieht mein Device aber nur, wenn ich den Übertrager hinten 
mit 200R abschließe.

Wenn ich hinten ein OPEN bzw. ein sehr kleines Cap dran habe, dann muss 
ich ohnehin mit Psignal runter gehen, bei einem Open wären das:

Psignal=+31.9dBm (=12.5V @ 50R) --> 1:4-Übertrager --> U2=50V --> 
Totalreflektion --> UL = 2x50V = 100V

Liege ich da mit meinen Annahmen richtig?
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Gast #7260520
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Schon die erste Annahme stimmt nicht, denn das Übertragungsverhältnis 
(Windungszahlen) ist nur 1:2, du bekommst nur die doppelte Spannung 
raus, aber da dadurch auch (Leistung gleich!) die Stromstärke auf die 
Hälfte sinkt, ist R=U/I das vierfache.
OP #7260564
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Josef L. schrieb:
> Schon die erste Annahme stimmt nicht, denn das Übertragungsverhältnis
> (Windungszahlen) ist nur 1:2, du bekommst nur die doppelte Spannung
> raus, aber da dadurch auch (Leistung gleich!) die Stromstärke auf die
> Hälfte sinkt, ist R=U/I das vierfache.

misst, ja das habe ich glatt mal übersehen.

Heißt ich müsste hier mal mit +37dBm rein gehen, da nur 5W erlaubt sind.

Wenn der Übertrager für 5W spezifiziert ist, ich aber hinten eine quasi 
voll rücklaufende Leistung habe, das wird dem Übertrager thermisch 
wieder nicht gefallen oder?

Auf 100V komme ich mit dem Übertrager 
https://www.minicircuits.com/pdfs/TCN4-22.pdf dann definitiv nicht, kann 
ich machen was ich will. Bräuchte einen Transformer der mehr wie 5W 
kann, evtl. rückt Google was raus...
Gast #7260640
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Mit dem sowieso nicht, weil das ein Balun ist...
Und vom Frequenzbereich ist das doch auch nur ein Schnipsel von den 
ursprünglich geforderten 1-5 GHz?

Ich habe grade mal in einen Doppellochkern mit 1,5 Windungen verdrillten 
0,4mm CuL versehen und im nanoVNA durchgemessen (mit 150 Ohm in Serie am 
Ausgang, um auf 200 Ohm Last zu kommen). Da man dann einen 4:1 
Spannungsteiler am Ausgang hat, misst man nicht die doppelte, sondern 
nur die halbe Eingangsspannung. Blau=S11, rot=S21.

Könnte noch etwas optimiert werden, ist aber sicher nur zwischen 50 und 
600 MHz brauchbar. Die -6,3dBm sind 0,3 dB minimale Einfügungsdämpfung, 
das wäre noch eine erträgliche Spannungsverstärkung von knapp 1,97; 1dB 
Einfügedämpfung (hier -7,0 dBm) ist bereits nur 1,78-fache Verstärkung, 
und 6dB Dämpfung ist grade mal wieder die Eingangsspannung...

Also brauchts Profiteile und viel Erfahrung...
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