ich habe folgendes Szenario. Ich habe einen breitbandigen Wilkinsondivider aufgebaut. Dieser funktioniert auch tadellos von 100-1000MHz. Die Ports 2 und 3 sind super isoliert und die Durchgangsdämpfung hat ca. 3.5dB.
Nun zum Problem:
Es kann immer mal wieder vorkommen, dass der Wilkinsonteiler am Eingang umgesteckt wird. Dann habe ich leider am Port 1 (Eingang) nicht mehr die 50Ohm Impedanz. Demzufolge ist auch die Isolation in dieser Zeit von Port 2 und 3 nicht mehr gegeben. Genau in diesem Fall würde die restliche Schaltung nach dem Wilkinsonteiler zerstört werden. Ungünstigerweise geht die einfache Lösung des ausschalten nicht, da der Messaufbau nicht ohne extrem aufwendiger Kalibration kurz aus und eingeschalten werden kann. Die Lösung eines Schalters, welches der zu Messende auf 50 Ohm schaltet, geht bedauerlicherweise auch nicht, da der Messaufbau die Fehlanpassung selbst detektieren soll. Der Messaufbau ist zu teuer, dass evtl. der Messende es einmal vergisst, die Schaltung umzustellen.
Nun suche ich nach einer Lösung, wie ich trotz des Umsteckens meines SMA Kabels immer die 50 Ohm bereitstellen kann.
Nun die Frage an euch:
Evtl. eine Detektorschaltung, die eine Fehlanpassung detektiert und eine Pindiode gegen 50Ohm schaltet? Aber wie soll diese Schaltung eine Fehlanpassung detektieren?
Ein breitbandiger Stub?
Derzeit fällt mir absolut keine Lösung ein, weshalb ich mich an euch wende. Ich bedanke mich vielmals für eure Ideen und bin gespannt, was ich dazulernen kann.
Vielen Dank für die schnellen Rückmeldungen. Benötigt ein Zirkulator keine allseits bereite Anpassung?
Derzeit stand ein Zirkulator nicht zur Debatte, da wir geringe Platzverhältnisse haben und eine extrem hohe Isolation über die gesamte Bandbreite benötigen.
Selbst für Limiterdioden ist der Frequenzbereich etwas breit.
Aber ein paar Typen erfüllen diese Forderung. Die gibt es zum Einlöten oder mit Koaxsteckern.
Hm, das ist eine tolle Idee. Aber wenn ich es richtig verstehe, detektiere ich damit den Pegel. Also kein Pegel da, dann schalte auf 50 Ohm ansonsten halt durchschalten und ein klein wenig Einfügedämpfung haben. Jedoch ist die Frage des schnellen Durchhaltens immer gegeben.
Habe ich die Limiter Diode nicht richtig verstanden?
Gibt es kein IC oder etwas anderes, das immer 50Ohm bereitstellt, egal was am Eingang anliegt? Ich muss halt absolut verhindern, dass sich in unserem Messaufbau eine Umlaufverstärkung ausbildet. Wie machen, dass Hersteller die Verstärker für Antennen anbieten, dort ist ja, auch wenn die Antenne nicht dran ist keine 50Ohm geboten, haben die da einen Trick, den ich auf meine Anwendung ummünzen könnte?
Die Limiterdiode begrenzt nur den Pegel. Unter -10 dBm ist sie einfach ein 0,25dB Dämpfungsglied, über +13dBm bleibt die Ausgangsleistung fast konstant, mehr als +33 dBm (2 Watt) sollte sie aber nicht abbekommen.
Man kann sie z.B. benutzen um einen Spektrumanalyzer-Eingang deppenfest zu machen (p.c. "laiensicher"). Gegen DC auf dem Eingangsmischer oder -Teiler hilft allerdings nur ein Hochpass.
Lässt sich eine Limiterdiode nicht irgendwo in der
restlichen Schaltung nach dem Wilkinsonteiler
nutzbringend zwischenschalten, um dort den Pegel auf 20 Milliwatt zu begrenzen?
Evtl. eine Detektorschaltung, die eine Fehlanpassung detektiert und eine
Pindiode gegen 50Ohm schaltet? Aber wie soll diese Schaltung eine
Fehlanpassung detektieren?
Mit einem Richtkoppler? Entweder vorwärts und rückwärts zusammen oder bei bekannter Vorwärtsleistung nur rückwärts detektieren. -10 dB Auskopplung (das geht auch sehr breitbandig) belastet den Hauptpfad kaum, dann das ausgekoppelte Signal mit Dioden gleichrichten, wenn der Pegel ausreicht. Notfalls aktiven Detektor oder Signal verstärken.
Üblicherweise reduziert man die Senderausgangsleistung bei entsprechend hohem Rücklauf. Gibt es hier diese Möglichkeit nicht?
Es kann immer mal wieder vorkommen, dass der Wilkinsonteiler am Eingang
umgesteckt wird. Dann habe ich leider am Port 1 (Eingang) nicht mehr die
50Ohm Impedanz. Demzufolge ist auch die Isolation in dieser Zeit von
Port 2 und 3 nicht mehr gegeben. Genau in diesem Fall würde die
restliche Schaltung nach dem Wilkinsonteiler zerstört werden.
Nach deiner Beschreibung sind die Ausgänge des Wilkinson-Leistungsteilers mit zwei Eingängen einer hier unbekannten Schaltung verbunden. Warum und was soll an den Eingängen genau kaputt gehen?
nicht die Eingänge gehen kaputt, sondern bei unabgeschlossenen Teiler geht die Isolation vollständig flöten. Port 2 und 3, welche isoliert zueinander sind, sind immer fest verlötet und werden nie vom System getrennt. Jedoch gibt es beim DUT wechsel den Fall, dass Port 1 (der Eingang) nicht abgeschlossen / verbunden ist. Das entspricht dann einer offenen Leitung. Diese offene Leitung verursacht, dass die Isolation vollständig verloren geht und es dadurch zu einer Umlaufverstärkung kommt. Diese zerstört unser komplettes Messsystem.
Deshalb die Frage:
Wie kann ich trotz Wechsel des DUT und der damit unabgeschlossenen Leitung, das System so sicher bekommen, dass sich beim Wechsel Port 1 automatisch abschließt.
In der HF-Technik würde man einen Zirkulator einsetzen, aber die sind schmalbandig. Es gibt auch Zirkulatorschaltungen mit Operationsverstärkern, aber das ist eher eine theoretische Schaltung ohne praktische Bedeutung.
Jeder Verstärker hat eine Art Zirkulatorwirkung, die Dämpfung in Rückwärtsrichtung muss größer als die Vorwärtsverstärkung sein, sonst schwingt er. Also könnte man vielleicht einen Verstärker vor den Wilkinsonteiler setzen.
Ein Dämpfungsglied ist der Isolator des kleinen Mannes. 3 dB Dämpfung
sorgen dafür dass die Reflexionsdämpfung nicht schlechter als -6 dB
wird.
Wenn dir die zusätzliche Dämpfung kein Problem macht, würde ich das genau so machen. Einfacher und effektiver wie 3 Widerstände wird's glaube ich nicht :)
Die englische Übersetzung zu "Kreisverstärkung" scheint "Closed-loop gain" zu sein. "Umlaufverstärkung" muss ein regionaler Ausdruck aus der Schweiz oder Österreich sein oder sonst woher. Vielleicht wollte auch ein Professor besonders originell sein.
Also mal angenommen, es geht um die Kreisverstärkung.
Für Verstärker gibt es die S-Parameter, hier speziell S21 und S12. Um die Stabilität eines Verstärkers zu messen, gibt es "Stabilitätskreise" im Smith-Diagramm, die aus den gemessenen S-Parametern berechnet werden.
Daraus kann man die Schwingneigung eines Verstärkers weissagen. Kristallkugeln sind auch rund, aber hier scheint es tatsächlich auf Tatsachen zu beruhen.
Ein Verstärker vor dem Wilkinsonteiler würde vielleicht bei Leerlauf am Eingang dem Teiler einen halbwegs angepassten Widerstand präsentieren. Mit etwas Glück geht dann auch die nachfolgende Schaltung nicht kaputt.
Nur wenn die Transformationswege der Verstärkerschaltung durch das rot markierte Gebiet verlaufen, kann der Verstärker in dem Frequenzbereich schwingen.
Aus den S-Parametern könnte man noch mit einem HF-Simulationsprogramm herausfinden, wie weit sich bei offenem Eingang die Ausgangsimpedanz von 50 Ohm wegbewegt.
Noch eine Idee, genannt "Sondenbrucherkennung".
Ein Sensor, der eine Wechselspannung abgibt, wird zusätzlich von einem kleinen Gleichstrom durchflossen. Die kann man über einen einfachen RC-Tiefpass vom eigentlichen Signal abtrennen und auswerten. Fehlt dieser Strom, dann ist irgendetwas faul. Damit ließe sich die Schaltung schützen.
Richtkoppler
Man kann Sendeendstufen schützen, indem man am Senderausgang einen Richtkoppler mit Detektordiode anbringt und eine Schwellenüberschreitung zur Abschaltung oder Reduzierung der Sendeleistung nutzt. Leider ist das für einen Eingang nicht möglich.
Jedoch gibt es beim DUT wechsel den Fall, dass Port 1 (der Eingang)
nicht abgeschlossen / verbunden ist. Das entspricht dann einer offenen
Leitung. Diese offene Leitung verursacht, dass die Isolation vollständig
verloren geht und es dadurch zu einer Umlaufverstärkung kommt. Diese
zerstört unser komplettes Messsystem.
Dann würde ich am Port 1 einen Verstärker anschliessen, der von der Anpassung her OK ist. Von Minicircuits gibts fertige kleine Module, wo du nur noch Kabel mit Bananensteckern anlöten musst.
Falls man an dem Zweig keine Verstärkung brauchen kann, kann man noch Attenuatoren in der Höhe der Verstärkung zuschalten, was dann sogar noch der Anpassung zuträglich ist. Stichwort aktiver Isolator.
Da müsste sich doch mit einem Koaxrelai ein 50 ohm Abschluss draufschalten lassen das man genauso schaltet, wie zb. eine HF Vox arbeitet. Die Einfügedämpfung ist natürlich dann frequenzabhängig.
