Forum: HF, Funk und Felder Fragen zu HF Koppler aus diesem Forum


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von Laurin (wildatheart)


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Hallo alle

Ich möchte einen HF-Koppler bauen, um damit die Oberwellen nach einem 
Verstärker (1.8-30MHz, max. 600W) inkl. Low Pass Filter zu messen.
Bei der Suche bin ich auf die angehängte Schaltung von Uwe S. aus diesem 
Thema gestossen:

Beitrag "suche HF Koppler"

Dazu noch meine Fragen:
- Erstens: Weshalb transformiert man bei dieser Schaltung die Spannung 
von z.B. 500 Watt (158V) um den Faktor 30 hoch? (1:30 Transformer)?
- Kann ich statt dem FT114-43 Ferritkern auch einen FT-50-43 (selbes 
Kernmaterial und selbe Permeabilität) nehmen?
- Und: kann ich nach dem -40dB Messport noch ein 20dB Pi-Glied anhängen?
- Wie müssen die Widerstände leistungsmässig dimensioniert werden 
(Watt)?

von Gerhard O. (gerhard_)


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Laurin schrieb:
> Hallo alle
>
> Ich möchte einen HF-Koppler bauen, um damit die Oberwellen nach einem
> Verstärker (1.8-30MHz, max. 600W) inkl. Low Pass Filter zu messen.
> Bei der Suche bin ich auf die angehängte Schaltung von Uwe S. aus diesem
> Thema gestossen:
>
> Beitrag "suche HF Koppler"
>
> Dazu noch meine Fragen:
> - Erstens: Weshalb transformiert man bei dieser Schaltung die Spannung
> von z.B. 500 Watt (158V) um den Faktor 30 hoch? (1:30 Transformer)?
> - Kann ich statt dem FT114-43 Ferritkern auch einen FT-50-43 (selbes
> Kernmaterial und selbe Permeabilität) nehmen?
> - Und: kann ich nach dem -40dB Messport noch ein 20dB Pi-Glied anhängen?
> - Wie müssen die Widerstände leistungsmässig dimensioniert werden
> (Watt)?

Moin,

Diese Schaltung beruht auf einen 1:30 Stromtransformator. Bei 500W ist 
der HF Strom bei 50 Ohm Last am Eingang 3.16A. Am Ausgang des Trafos 
kommen bei 500W also nur um 0.1A heraus. Die Leistung in den Abschwächer 
ist dann also nur um 0.5W. Das können die meisten Abschwächer für 50 Ohm 
verkraften wenn sie für nominal max. 1W geeignet sind. Die angegebenen 
Widerstände am Eingang sollten 1/2-1W haben. Der Rest können normale 1/4 
W Rs sein.

Der angegebene Abschwächer im Schaltbild hat 10dB.

Beide Ringkerne haben mit 500 bzw. 440 ziemlich ähnliche Al Werte. 
Sollte prinzipiell nur wenig ausmachen, solange der kleinere FT50-43 den 
Strom verträgt. Wenn er zu heiß wird, dann ist er zu klein:-) (weil er 
dann in Sättigung gerät). Du kannst aber versuchen mehrere FT50-43 
übereinander aufstapeln, um die induzierten magnetischen 
Felderintensitäten besser zu beherrschen.

Zusätzliche Abschwächer mit derselben Impedanz können ohne Bedenken nach 
Belieben hinzu gefügt werden.

Je nach Güte des Spectrum Analyzers (S.A.), empfiehlt es sich übrigens 
bei solchen Messungen immer den HF-Abschwächer (RF-Attenuator) so hoch 
wie wie möglich einzustellen, um mögliche Mischer-Nichtlinearitäten zu 
verringern.

Ein guter Test dafür ist, dass bei Verstellen des RF-Attenuator alle 
angezeigten Signale immer um den selben Betrag höher oder schwächer 
werden müssen. Falls z.B. sich die Harmonischen um mehr als 10dB 
verändern, dann ist der S.A. überlastet und zeigt nichtlinear an.

Bei teuren modernen S.A. ist das allerdings wahrscheinlich weniger ein 
Problem. Bei älteren S.A. Wie zB. HP8558/8554 muß man aber immer 
aufpassen. Notfalls kann man die Grundwelle mit einem Saugkreis 
abschwächen um die Harmonischen besser darstellen zu können.


Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Laurin (wildatheart)


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Danke Gerhard für die ausführliche Antwort! Soweit alles klar.
Nur noch eine Frage: soll ich mit dem Coax (mit Shield) durch den 
Ferrit-Ring, oder ohne?

: Bearbeitet durch User
von Res (resmon)


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Nur die Koax-Seele ohne Schirm, sonst wäre die Stromsumme (idealerweise) 
null.

von Tom (tom_major)


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Sorry für die Verständnisfrage (bin kein om): einmal grade durch den 
Ringkern war nach meinem Verständnis bisher immer nur eine halbe 
Windung?

von Robert M. (r0bm)


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Laurin schrieb:
> Kann ich statt dem FT114-43 Ferritkern auch einen FT-50-43 (selbes
> Kernmaterial und selbe Permeabilität) nehmen?

Ja.

Laurin schrieb:
> Nur noch eine Frage: soll ich mit dem Coax (mit Shield) durch den
> Ferrit-Ring, oder ohne?

Am besten mit Schirm und diesen nur am Eingang verlöten.

https://www.collinsradio.org/wp-content/uploads/2015/05/Build-a-Quality-RF-Power-Sampler-Jackson.pdf

Tom schrieb:
> einmal grade durch den
> Ringkern war nach meinem Verständnis bisher immer nur eine halbe
> Windung?

Eine Windung.

von Manfred K. (4for)


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du solltest deinen HF-Koppler nach Selbstbau erstmal vermessen.
Bis 50/70 MHz funktionierts meist, aber wie die Koppeldämpfung und deine 
Abschwächer für die Oberwellen (30MHz*3 oder *5) aussehen wird ganz 
anders sein!
Wer (HF) misst misst Mist....
73

von Laurin (wildatheart)


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Hallo Manfred

An den berühmten Spruch "Wer Mist misst..." habe ich auch gedacht ;) 
Mein Coupler ist bis ca. 30 Mhz ziemlich linear. Doch aufwärts wirds 
ziemlich übel (siehe Foto).
Was mich auch noch irritiert ist die Attenuation, bzw. AGC des tinySA. 
Diese ändern sich immer wieder. Auch wenn ich unter "Level" auf manuell 
schalte. Kann mir jemand eine Empfehlung machen, was ich für Settings 
einstellen soll, um die Harmonischen Oberwellen zu messen? (Ich habe 
gesehen, dass es untert "measure" eine Option "harmonic" gibt)

: Bearbeitet durch User
von Manfred K. (4for)


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von wegen "übel":
musst halt mal schaun wo das herkommt - also den Stromtrafo und  den 
nachgeschalteten ohmschen Attenuator getrennt messen..

von Laurin (wildatheart)


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So sieht es nach dem Stromtrafo aus. Also schon da extrem nonlinear. 
Aber wieso? Ich habe den Trafo wie beschrieben aufgebaut mit 30 
Wicklungen um den Toroid. Kern ist ein Aircell 7 Coax mit Shield, diesen 
nur beim Input mit dem Gehäuse und GND verbunden.

von Manfred K. (4for)


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- zeig mal n Bild vom Aufbau
- Ausgang des Kopplers (Aircell) auch mit 50R abgeschlossen?

von Laurin (wildatheart)


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Hier den Stromtrafo. Der Ausgang ist mit einem 50Ohm-Dummy 
abgeschlossen. (Der Output des Trafos wurde für die Messung abgehängt)

: Bearbeitet durch User
von Martin (martin79)


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Wenn bei dieser Art von Koppler der Mantel des Koaxialkabels aufgetrennt 
werden muss und das Gehäuse als Mantel dient, macht man sich dann nicht 
die Impedanz des Koaxialkabels Kaputt und hat dann eine Sprungstelle am 
Gehäuseanschluss? Kann mir dazu jemand eine Info geben ob das einfach 
ignoriert wird oder eventuell sogar angepasst wird wenn man so einen 
Koppler jenseits von 100Mhz betreiben will und die Vielfachen noch 
mitnehmen möchte.

von Henrik V. (henrik_v)


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laurin: ein paar Post hoher ist eine schöne Anleitung verlinkt

Robert M. schrieb:
> 
https://www.collinsradio.org/wp-content/uploads/2015/05/Build-a-Quality-RF-Power-Sampler-Jackson.pdf

da steht drin, dass die Plazierung der Auskopplungsbauteile (incl. 
Masseanschluß und der Coilanschlüsse) sehr wichtig für den Frequenzgang 
ist. Schau Dir die Bilder an und vergleiche mit Deinem Aufbau, 
insbesondere den Masseanschluß Deiner Auskopplung und der Coilanschlüsse 
:)

Jedes Stück Draht ist auch eine Leiterschleife=Loopantenne.
(Es sei denn nur einseitig angeschlossen, dann ist es eine 
E-Feld-Antenne)
Die sollten dann am besten so plaziert werden, dass möglichst keine 
Kopplungen auftreten.

Und stehende Widerlinge sind zB auch schöne Loops :D

: Bearbeitet durch User
von Manfred K. (4for)


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ich hab einen ähnlich aufgebauten Koppler damals™ leider nur bis 70 MHz 
vermessen, war aber ziemlich problemlos

: Bearbeitet durch User
von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Manfred K. schrieb:
> ich hab einen ähnlich aufgebauten Koppler damals™ leider nur bis 70 MHz
> vermessen, war aber ziemlich problemlos

So sehe ich das auch; ich habe viel mit Leitungstransformatoren 
experimentiert. Wenn alles ordentlich gemacht ist, kann nicht so ein 
mieses Ergebnis herauskommen.

Meine Vermutung:
Die Erdung des Schirmes des Durchgangsstückchens Koax-Kanels ist falsch.

Man sehe hier nach, Bild 4:
https://www.collinsradio.org/wp-content/uploads/2015/05/Build-a-Quality-RF-Power-Sampler-Jackson.pdf
Ein-und Ausgang sind direkt verbunden, ohne Schirm.

Auch dieses Video von W2AEW:
https://www.youtube.com/watch?v=byF1FLdbUiA
zeigt einen großzügigen Aufbau, bei dem der Schirm nicht verbunden ist.

Das sollte der TO mal probieren. Über die Watts und das Dämpfungsglied 
kann man dann immer noch diskutieren.

73
Wilhelm

: Bearbeitet durch User
von Arno H. (arno_h)


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Laurin schrieb:
> Hier den Stromtrafo. Der Ausgang ist mit einem 50Ohm-Dummy
> abgeschlossen. (Der Output des Trafos wurde für die Messung abgehängt)

Betreibst du den Wandler etwa mit offenen Anschlüssen oder habe ich 
etwas missverstanden?

Arno

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Arno H. schrieb:
> Betreibst du den Wandler etwa mit offenen Anschlüssen oder habe ich
> etwas missverstanden?

Das hast du wohl falsch verstanden.
Die direkte sprich Hauptleitung muss selbstverständlich mit 50Ohm 
abgeschlossen werden. Es geht um dieses Stückchen Koax durch den Kern, 
vom Eingang zum Ausgang; das Geflecht nicht! erden. Weder einseitig, wie 
weiter oben empfohlen, oder gar zweiseitig: GAR NICHT!
Das ist sowohl auf Bild 4 des Jackson-Kopplers als auch bei W2AEW im 
Video deutlich zu sehen. Beim Jackson-Koppler ist es ja eigentlich nur 
ein Draht.
Ansonsten klar, dass die Auskoppelwicklung abgeschlossen werden  muss, 
und alles, was dahinter kommt.

73
Wilhelm

: Bearbeitet durch User
von Manfred K. (4for)


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Wilhelm S. schrieb:
> das Geflecht nicht! erden. Weder einseitig, wie
> weiter oben empfohlen, oder gar zweiseitig: GAR NICHT!

Da gehen die Meinungen auseinander:
aber selbstverständlich einseitig erden !! IMMER !

von Robert M. (r0bm)


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Wilhelm S. schrieb:
> Man sehe hier nach, Bild 4:
> 
https://www.collinsradio.org/wp-content/uploads/2015/05/Build-a-Quality-RF-Power-Sampler-Jackson.pdf
> Ein-und Ausgang sind direkt verbunden, ohne Schirm.

Bild 4 ist etwas unglücklich geraten, es fehlt eine ordentliche Aufnahme 
von oben. In Bild 3 ist die Erdung, ein kurzes Stück Entlötlitze (o.ä.), 
zu sehen. Die einseitige Erdung ist im Schaltplan dargestellt und in der 
Beschreibung erwähnt bzw. erklärt.

von Arno H. (arno_h)


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Da habe ich mich missverständlich ausgedrückt, Wilhelm. Die Enden der 
Sekundärwicklung sehen auf dem Foto wie lose Enden aus. Dass der 
Primärkreis beidseitig angeschlossen ist, steht ausser Frage.

Arno

von Henrik V. (henrik_v)


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Und der Schirmrest ist, so wie ich Bilder und Text interpretiere, 
einseitig am zentralen, mittig zum Kern sitzenden Massepunkt 
angeschlossen.

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Wilhelm S. schrieb:
> Das sollte der TO mal probieren.

Wäre wohl das Einfachste...
Kostet nichts und tut nicht weh.

73
Wilhelm

von Laurin (wildatheart)


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Wilhelm S. schrieb:
> das Geflecht nicht! erden. Weder einseitig, wie
> weiter oben empfohlen, oder gar zweiseitig: GAR NICHT!

Verstehe ich Dich richtig, dass Du meinst, das der Shield gar nicht 
geerdet werden sollte?

Ich habe inzwischen meinen neuen Aufbau fertig (siehe Bild). Ich habe 
jetzt eine viel bessere Linearität. Allerdings ist leider schon nach 
120MHz fertig. Im Artikel von collinsradio ist das erst bei ca. 150MHz 
der Fall. Diese Grenzfrequenz möchte ich auch anstreben, denn ich muss 
die Oberwellen im Flugfunk-Band messen können. Aber das ist wohl v.a. 
von den Dimensionen des Gehäuses (Faraday Shielding) abhängig, oder?

: Bearbeitet durch User
von Henrik V. (henrik_v)


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Kleineres Gehäuse und N Verbinder statt der Ungeeignet für Hohe 
Frequnzen (UHF) Teile ?

von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

es besteht auch die Möglichkeit einen 500W, 30dB Leistungsteiler zu 
verwenden:

https://birdrf.com/Products/Test%20and%20Measurement/Attenuators/500-watts/8325_500-Watt-Oil-Cooled-Attenuator.aspx

https://www.smithsinterconnect.com/products/rf-mw-mmw-components/resistive-components/fixed-attenuators-high-power/

Da kommen am Ausgang noch 0.5W heraus. Einen guten Abschluß braucht man 
ja auch mit Deinem Koppler. DAs hat halt den Vorteil, daß hier ein viel 
besserer Frequenzgang vorherrscht. (+/- 0.5dB)

Mit etwas Glück findet man noch solche Sachen gebraucht.

Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Manfred K. (4for)


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warum ist der Toroid überhaupt rotbraun lackiert?
dubioses Kernmaterial?
FT-50-43 sind normalerweise naturfarben/grau...

von Klaus (habnix)


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von Al (almond)


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Manfred K. schrieb:
> warum ist der Toroid überhaupt rotbraun lackiert?
> dubioses Kernmaterial?
> FT-50-43 sind normalerweise naturfarben/grau...

Stimmt. So wie das aussieht, ist es kein Ferritkern, sondern ein 
Micrometals/Amidon #2 Eisenpulverkern. Damit bekommt man nicht die 
erforderlich Induktivität für Breitbandandwendung.

von Laurin (wildatheart)


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Al schrieb:
> Stimmt. So wie das aussieht, ist es kein Ferritkern, sondern ein
> Micrometals/Amidon #2 Eisenpulverkern. Damit bekommt man nicht die
> erforderlich Induktivität für Breitbandandwendung.

Verstehe ich Dich richig, dass sowohl der Autor von diesem Coupler:
https://www.collinsradio.org/wp-content/uploads/2015/05/Build-a-Quality-RF-Power-Sampler-Jackson.pdf

als auch der Verfasser dieses Couplers:
https://www.n4ga.com/50db-hf-rf-sampler/

die falschen Ringkerne (Material #2) eingesetzt haben?

von Robert M. (r0bm)


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Laurin schrieb:
> die falschen Ringkerne (Material #2) eingesetzt haben?

Die geringere Induktivität der Sekundärwicklung, im Vergleich zu einem 
Ferritringkern, wird mit einem niederohmigeren Abschluß (10 Ohm) wett 
gemacht. Um die Ausgangsimpedanz auf 50 Ohm zu bringen, sitzt ein 40 Ohm 
Widerstand (39 Ohm) in Reihe zum Ausgang.

: Bearbeitet durch User
von Laurin (wildatheart)


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Okay, folglich macht es also keinen Sinn, wenn ich den #2 Ringkern durch 
einen F50-43 (Ferritkern) ersetze, korrekt?

Beitrag #7657229 wurde vom Autor gelöscht.
von Uwe (de0508)


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Für kleine Leistungen und wenn man die Sättigung des kleinen Kerns 
berechnet, ist der Amidon FT50-43 - http://toroids.info/FT50-43.php - 
für ca. 10 (40 dBm) - 50 Watt eine Wahl.

Ich nutze gerne auch größere FT114-43 oder FT140-43 und auch anderes 
Kernmaterial.

: Bearbeitet durch User
von Uwe (de0508)


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Für euch als weitere Quelle dient auch dieser Beitrag im QRP-Forum vom 
29. April 2014, "Antennenstrommessung nach DF3OJ" im QRP-Report 4/2013":

https://www.qrpforum.de/forum/index.php?thread/9349-antennenstrommessung-nach-df3oj-im-qrp-report-4-2013/&postID=73093#post73093

von Laurin (wildatheart)


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Ok. Muss ich die Wiklungen für einen FT82-43 ändern? Jetzt mit dem T80-2 
habe ich 32 Wicklungen mit einem 0.3mm Lackdraht.

von Uwe (de0508)


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Laurin schrieb:
> Ok. Muss ich die Wicklungen für einen FT82-43 ändern? Jetzt mit dem T80-2
> habe ich 32 Wicklungen mit einem 0.3mm Lackdraht.

Also Testaufbau über ca. 300° machen, die Induktivität messen und die 
parallel Resonanz messen, daraus kann man die parallel Kapazität C des 
Systems ausrechnen.

Dann die über die Anzahl der Wicklungen die Auskoppeldämpfung berechnen 
a = -20*log(1/N) [dB] mit N=30 Wdg. sind das ~29,54 dB Dämpfung.
Und anschießend Messungen am Objekt über die Frequenz durchführen.
Wenn man die Messtechnik hat, kann man auch noch zusätzlich die 
S-Parameter der Ports bestimmen.

: Bearbeitet durch User
von Laurin (wildatheart)


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Da verstehe ich jetzt nicht alles. Induktion kann ich messen. Macht es 
Sinn, die Induktivität des verbauten Ringkerns zu messen und dann den 
anderen Kern auf die selbe Induktivität zu wickeln? Aktuell habe ich ca 
49dB Dämpfung (inkl. der Attenuation mit den 10Ohm und 40Ohm 
Widerständen)

: Bearbeitet durch User
von Uwe (de0508)


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Da musst Du die Entwicklung schon selbst machen, wenn Dir die Grundlagen 
fehlen, sollte man die nachholen.

Die Anzahl der Windungen auf einem passenden Kern, bestimmt das 
Verhältnis zum ausgekoppelte Strom.

Siehe Formel.

Dann fließt auch noch ein Strom und liegt eine Spannung an, der/ die 
durch Fehlanpassung noch ungünstig ändern kann und wird.
Z.B. s=2.

Somit muss man mithilfe den Mini Ringkernrechners die Parameter des 
Kerns, bei vorgegebener Anzahl der Windungen, überprüfen.

Er darf auch nicht zu heiß werden, dann verliert ein Ferrit seine 
Eigenschaften.

Also würde ich meine Tests und Berechnungen auf einen FT140-43 oder 
größer stützen.

Ohne rechnen und messen wird man kein sicheres Ergebnis erhalten.

von Laurin (wildatheart)


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Okay, ich frage mich nun, ob sich eine Umstellung auf einen Ferritkern 
überhaupt lohnt. Ist denn wirklich eine substanzielle Verbesserung der 
Linearität des Frequenzganges zu erwarten?
Mein aktueller Coupler ist +-1dB linear bis ca 126MHz. Mein Gehäuse ist 
so klein wie möglich (selbst gefräst). Alle Verbindungen so kurz wie 
möglich.

: Bearbeitet durch User
von Robert M. (r0bm)


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Laurin schrieb:
> Okay, folglich macht es also keinen Sinn, wenn ich den #2 Ringkern durch
> einen F50-43 (Ferritkern) ersetze, korrekt?

Richtig, es sei denn du bist auch an den Bändern unterhalb 160m 
interessiert. Der Koppler mit 2er Eisenpulverringkern ist für die Bänder 
ab 160m aufwärts gedacht. Darunter steigt die Auskoppeldämpfung an.

Laurin schrieb:
> Muss ich die Wiklungen für einen FT82-43 ändern? Jetzt mit dem T80-2
> habe ich 32 Wicklungen mit einem 0.3mm Lackdraht.

Nein. Die Anzahl der Windungen bestimmt die Auskoppeldämpfung. Wenn 
schon Ferrit als 1:1 Austausch dann eher 61er Material.

Laurin schrieb:
> Macht es
> Sinn, die Induktivität des verbauten Ringkerns zu messen und dann den
> anderen Kern auf die selbe Induktivität zu wickeln? Aktuell habe ich ca
> 49dB Dämpfung (inkl. der Attenuation mit den 10Ohm und 40Ohm
> Widerständen)

Wenn mit einem Ferritringkern die gleiche Induktivität erreichen werden 
soll, dann werden dazu weniger Windungen notwendig sein, wodurch sich 
die Auskoppeldämpfung ändert.
Mit dem 2er Eisenpulverringkern und den 10/39 Ohm Widerständen, beträgt 
die Dämpfung ziemlich genau 50dB.

Der Ringkern kann, muss aber nicht groß sein. Die Spannung über der 
Sekundärwicklung ist, selbst bei 1kW, sehr klein und Sättigung kein 
Thema. Größere Ringkerne kommen zum Einsatz damit etwas Abstand zwischen 
den einzelnen Windungen eingehalten und demzufolge die Kapazität 
zwischen diesen minimiert werden kann.

Laurin schrieb:
> Okay, ich frage mich nun, ob sich eine Umstellung auf einen Ferritkern
> überhaupt lohnt. Ist denn wirklich eine substanzielle Verbesserung der
> Linearität des Frequenzganges zu erwarten?

Substanziell? Sehr unwahrscheinlich.

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