Leistungsanpassung von Vierpolreihenschaltungen

[Reinhard Janssen]

Hallo!

Nachdem das Thema Leistungsanpassung schon ein wenig ausdiskutiert wurde,
möchte ich auch noch eine Frage loswerden.
Die Parameter von Vierpolen lassen sich in den verschiedensten Formen
darstellen und ineinander umrechnen. Dies wird in der Literatur ausführlich
erörtert und beschrieben. Was mir fehlt, ist der Praxisbezug bei
Reihenschaltungen.
Man nehme zu Beispiel einen Anwendungsfall bei dem ein Modulator, ein
Bandpass, eine Leitung, ein Verstärker und eine Antenne in Reihe geschaltet
werden soll. Die Systemtheorie mit idealen Baugruppen stimmt. Die
Bandbreiten, Verstärkungsfaktor usw sind ebefalls bekannt und die einzelnen
Baugruppen fertig. Diese haben ja nun gewisse Eingangs- und
Ausgangsimpedanzen, hab auch einmal was von einem Vierpolwellenwiderstand
gelesen, die Leitung hat einen Wellenwiderstand und die Antenne einen
Strahlungswiderstand. Der Wellenwiderstand der Leitung ist ja üblicherweise
bekannt, alles andere erstmal nicht.
So aus dem Stand würde ich jetzt sagen, die einzelnen Gruppen müssen
angepasst werden, möglichst verlustfrei. Eine Möglichkeit wäre eine
Reaktanztransformation mit dem Smith-Diagramm. Kein Problem, aber: Welchen
Widerstand transformiert man auf welchen? Ausgangsimpedanz auf
Eingangsimpedanz? Wenn dem so ist, wie ermittelt man messtechnisch den
komplexen Ausgangswiderstand (z.B den eines Verstärkers)? Wie ermittelt man
den komplexen Strahlungswiderstand einer Antenne bei einer vorgegebenen
Frequent? Ist ein Verfahren mit Kursschlusswiderstandsmessung und
Leerlaufwiderstandsmessung des Einganges denkbar? Wie wird das in der Praxis
realisiert?

Danke und Gruß,
Reinhard

 

[Holger Erkens]

Moin Reinhard,

Reinhard Janssen wrote:
[...]

Gemessen wird das ganze mit einem Netzwerkanalysator (NWA). Der schickt
eine Welle zum zB Zweitor (in dem Fall auch DUT - device under test -
genannt) und schaut, was zurückkommt und bildet aus dem Verhältnis die
Reflexionsfaktoren (S11, S22 oder auch r, gamma) des Zweitors. Außerdem
schaut er, was von der gesendeten Welle am anderen Tor des Zweitors
rauskommt und bildet aus dem Verhältnis die Transmissionsfaktoren (S21,
S12). Ein vektorieller NWA (VNA) schaut dabei nicht nur auf den Betrag,
sondern auch auf die Phase. Prinzipiell geht das auch mit n-Toren (n>2),
dann benötigt man aber noch teurere Geräte (wobei 4-port NWAs gerade in
Mode kommen zur Messung von differentiellen / Mixed-Mode-Systemen).

Mit einem Spektrumanalysator mit Mitlaufgenerator kannst Du übrigens
auch bereits eine skalare S21-Messung machen.

Ciao,
Holger

 

[Peter Voelpel]

Reinhard Janssen wrote:

Hallo!

Nachdem das Thema Leistungsanpassung schon ein wenig ausdiskutiert
wurde, möchte ich auch noch eine Frage loswerden.
Die Parameter von Vierpolen lassen sich in den verschiedensten Formen
darstellen und ineinander umrechnen. Dies wird in der Literatur
ausführlich erörtert und beschrieben. Was mir fehlt, ist der
Praxisbezug bei Reihenschaltungen.
Man nehme zu Beispiel einen Anwendungsfall bei dem ein Modulator, ein
Bandpass, eine Leitung, ein Verstärker und eine Antenne in Reihe
geschaltet werden soll. Die Systemtheorie mit idealen Baugruppen
stimmt. Die Bandbreiten, Verstärkungsfaktor usw sind ebefalls bekannt
und die einzelnen Baugruppen fertig. Diese haben ja nun gewisse
Eingangs- und Ausgangsimpedanzen, hab auch einmal was von einem
Vierpolwellenwiderstand gelesen, die Leitung hat einen
Wellenwiderstand und die Antenne einen Strahlungswiderstand. Der
Wellenwiderstand der Leitung ist ja üblicherweise bekannt, alles
andere erstmal nicht.
So aus dem Stand würde ich jetzt sagen, die einzelnen Gruppen müssen
angepasst werden, möglichst verlustfrei. Eine Möglichkeit wäre eine
Reaktanztransformation mit dem Smith-Diagramm. Kein Problem, aber:
Welchen Widerstand transformiert man auf welchen? Ausgangsimpedanz auf
Eingangsimpedanz? Wenn dem so ist, wie ermittelt man messtechnisch den
komplexen Ausgangswiderstand (z.B den eines Verstärkers)? Wie
ermittelt man den komplexen Strahlungswiderstand einer Antenne bei
einer vorgegebenen Frequent? Ist ein Verfahren mit
Kursschlusswiderstandsmessung und Leerlaufwiderstandsmessung des
Einganges denkbar? Wie wird das in der Praxis realisiert?

Hallo Reinhard,

Mit der möglichst verlustfreien Anpassung der einzelnen Gruppen
untereineinander
ist das schon korrekt.
Die Parameter werden üblicherweise mit einem Netzwerkanalysator gemessen.
Ich verwende haupsächlich für meine Antennenarbeiten Vektoranalyser und
Vektorvoltmeter, teilweise auch nur ein Scope zur Phasenmessung und
HF-Millivoltmeter wenn es nicht allzu kritisch ist, was im Amateurbereich
meist der Fall ist.
Mittlerweile gibt es auch brauchbare Analyser für kleines Geld, so einen
Batteriebetriebenen in Zigarrenkistengrösse habe ich.
Netzwerkanalyserbausteine, die über den PC arbeiten sind im Eigenbau auch
kein
Problem mehr, damit bin ich gerade beschäftigt.
Über Reaktanztransformatoren und/oder Übertrager werden die Ausgänge
jeweils an die Eingänge oder umgekehrt angepasst, wobei es davon abhängig
ist
was sich einfacher realisieren lässt und ob eine Seite bereits auf 50 Ohm
Technik ausgelegt ist.
Bei HF-Baugruppen sieht man in der Regel zu, dass Eingang und Ausgang reell
50 Ohm Impedanz aufweisen.
Der Strahlungswiderstand der Antenne ist nicht massgebend für die
Anpassschaltung, sondern die Impedanz im Speisepunkt.

Gruss
Peter

 

[Peter Voelpel]

Reinhard Janssen wrote:

So aus dem Stand würde ich jetzt sagen, die einzelnen Gruppen müssen
angepasst werden, möglichst verlustfrei. Eine Möglichkeit wäre eine
Reaktanztransformation mit dem Smith-Diagramm. Kein Problem, aber:
Welchen Widerstand transformiert man auf welchen? Ausgangsimpedanz auf
Eingangsimpedanz? Wenn dem so ist, wie ermittelt man messtechnisch den
komplexen Ausgangswiderstand (z.B den eines Verstärkers)? Wie
ermittelt man den komplexen Strahlungswiderstand einer Antenne bei
einer vorgegebenen Frequent? Ist ein Verfahren mit
Kursschlusswiderstandsmessung und Leerlaufwiderstandsmessung des
Einganges denkbar? Wie wird das in der Praxis realisiert?

Hallo Reinhard,

Mit der möglichst verlustfreien Anpassung der einzelnen Gruppen
untereineinander ist das schon korrekt.
Die Parameter werden üblicherweise mit einem Netzwerkanalysator gemessen.
Ich verwende haupsächlich für meine Antennenarbeiten Vektoranalyser und
Vektorvoltmeter, teilweise auch nur ein Scope zur Phasenmessung und
HF-Millivoltmeter wenn es nicht allzu kritisch ist, was im Amateurbereich
meist der Fall ist.
Mittlerweile gibt es auch brauchbare Analyser für kleines Geld, so einen
Batteriebetriebenen in Zigarrenkistengrösse habe ich.
Netzwerkanalyserbausteine, die über den PC arbeiten sind im Eigenbau auch
kein
Problem mehr, damit bin ich gerade beschäftigt.
Über Reaktanztransformatoren und/oder Übertrager werden die Ausgänge jeweils
an die Eingänge oder umgekehrt angepasst, wobei es davon abhängig ist was
sich einfacher realisieren lässt und ob eine Seite bereits auf 50 Ohm
Technik ausgelegt ist.
Bei HF-Baugruppen sieht man in der Regel zu, dass Eingang und Ausgang reell
50 Ohm Impedanz aufweisen.
Der Strahlungswiderstand der Antenne ist nicht massgebend für die
Anpassschaltung, sondern die Impedanz im Speisepunkt.

Gruss
Peter

 

[Reinhard Janssen]

"Peter Voelpel" schrieb

Der Strahlungswiderstand der Antenne ist nicht massgebend für die
Anpassschaltung, sondern die Impedanz im Speisepunkt.

Bekommt man die Impedanz im Speisepunkt mit dem selben Messverfahren?

Gruß,
Reinhard

 

[Peter Voelpel]

Reinhard Janssen wrote:

"Peter Voelpel" schrieb

Der Strahlungswiderstand der Antenne ist nicht massgebend für die
Anpassschaltung, sondern die Impedanz im Speisepunkt.

Bekommt man die Impedanz im Speisepunkt mit dem selben Messverfahren?

ja, die wird direkt gemessen, während die Vorausberechnung bzw. die
Simulation mit NEC oder ähnlichem den theoretischen Strahlungswiderstand
ergibt.
Die Differenz zwischen Strahlungswiderstand und tatsächlicher Impedanz ist
der Verlustwiderstand.
Mit diesen Werten lässt sich dann auch der Wirkungsgrad der Antenne
bestimmen

 

On Tue, 22 Nov 2005 21:35:47 +0100, "Reinhard Janssen"
<reinhard,janssen@gmx.de> wrote:

Hallo!

Nachdem das Thema Leistungsanpassung schon ein wenig ausdiskutiert wurde,
möchte ich auch noch eine Frage loswerden.

Auweia, is das lange her... :-(

Aber irgendwie spuckt noch in meinem Kopf herum:

- entweder beide Seiten auf Nennimpedanz transformieren, oder
- konjugiert komplex abschließen

Wenn man beide Seiten des Anpassnetzwerkes dann zusammenzieht müsste
es auf das selbe hinauslaufen. *grübel*

Lieg ich da ganz falsch, oder haben mich meine grauen Zellen nicht im
Stich gelassen?

Heinz

 

[Reinhard Janssen]

Heinz Liebhart schrieb:

Aber irgendwie spuckt noch in meinem Kopf herum:

- entweder beide Seiten auf Nennimpedanz transformieren, oder
- konjugiert komplex abschließen

Wenn man beide Seiten des Anpassnetzwerkes dann zusammenzieht müsste
es auf das selbe hinauslaufen. *grübel*

Lieg ich da ganz falsch, oder haben mich meine grauen Zellen nicht im
Stich gelassen?

Nein, vom Prinzip her ist das richtig. Mir geht es um die praktische
Umsetzung. Da war das Beispiel mit etlichen Vierpolen, die zusammen
geschaltet werden sollen. Verstärker, Bandpass, Antenne etc. Wenn ich
zwischen den einzelnen Baugruppen entsprechende Leitungen mit definierten
Wellenwiderständen setzte muss ich auf diese transformieren! Wenn nicht,
dann eben auf den Eingangswellenwiderstand der nächsten Stufe.

Meine Frage:

Wie bekomme ich den Eingangswellenwiderstand bei aktiven und bei passiven
Vierpolen. Wie bekomme ich den Ausgangswiderstand??

Danke und Gruß,
Reinhard

 

[Martin Laabs]

Hallo,

Reinhard Janssen <reinhard,janssen@gmx.de> wrote:

Meine Frage:

Wie bekomme ich den Eingangswellenwiderstand bei aktiven und bei passiven
Vierpolen. Wie bekomme ich den Ausgangswiderstand??

Welche Vorbildung hast du denn im Bereich Vierpole? Es gibt einige
Beschreibungsarten für Vierpole (u.a. Z,Y,H,HŻ1,S Parameter).
Der Eingangswellenwiderstand entspricht dem normalen (komplexen)
Eingangswiderstand für Vierpole. Wie man den nun konkret berechnet
ist von der Vierpolbeschreibung abhänging. I.A. ist der Eingangswiderstand
vom Ausgangswiderstand und umgekehrt abhängig.
Am Beispiel von Z-Parametern: (mit der Annahme das I2 in die selbe Richtung
wie U2 zeigt)

U1=Z11*I1+Z12*I2
U2=Z21*I1+Z22*I2

Du kennst du Ausgangwiderstand Ra und damit gilt I2=U2/Ra. Das setzt du
ein und formst um. Man erhält:

U1=I1/(Ra-Z22)*(Ra*Z11-Z11*Z22+Z12*Z21)

Damit ist der Eingangswiderstand

Rin=U1/I1=(Ra*Z11-Z11*Z22+Z12*Z21)/(Ra-Z22)

Und wenn der nun nicht dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht
musst du dir halt was überlegen. (anpassen)
Ausgangswiderstand wird entsprechend gerechnet. Ist natürlich
etwas unschön. Aber dafür hat man ja die S-Parameter erfunden.
Irgendwie habe ich aber das Gefühl das das gar nicht deine Frage
war und du das alles schon weist.

Tschüss
Martin L.

 

[Reinhard Janssen]

"Martin Laabs" schrieb

Welche Vorbildung hast du denn im Bereich Vierpole? Es gibt einige
...
Und wenn der nun nicht dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht
musst du dir halt was überlegen. (anpassen)
Ausgangswiderstand wird entsprechend gerechnet. Ist natürlich
etwas unschön. Aber dafür hat man ja die S-Parameter erfunden.
Irgendwie habe ich aber das Gefühl das das gar nicht deine Frage
war und du das alles schon weist.

Zur Vorbildung: ich weiß schon das oder andere, aber irgendwie ergibt das
Puzzel kein Bild

Also, Leitungen haben einen Wellenwiderstand, sind symetrisch und reziprok,
daraus folgt gleichsam, dass der Eingangs- und Ausgangswellenwiderstand
gleich ist. Dieser kann bestimmt werden, indem der Kurzschluß und der
Leerlaufwiderstand gemessen wird, damit habe ich den komplexen
Wellenwiderstand. Schalte ich eine Leitung anderen Wellenwiderstandes
dahinter, dann entstehen Reflexionen. Mit Hilfe des Smithcharts kann ich in
Form eines Reaktanzvierpols die ganze Geschichte anpassen, so dass keine
Reflexionen mehr entstehen.

Ich möchte jetzt keine Leitungen aufeinander anpassen, sondern allgemeine
passive und aktive Vierpole. Wie bekomme ich die Wellenwiderstände des
Vierpols? Kann ich auch den Kurzschluß und Leerlaufwiderstand messen und
diesen daraus ermitteln? Eingangs- und Ausgangsseitig? Und sie dann mit
Hilfe des Smithchart anpassen? (dies ist die eigentliche FRAGE!)

Man stelle sich vor man hat Verstärker, Antenne, Bandpass, etc in der Praxis
vor sich liegen, ein Oszi, ein Frequenzgenerator, ...
Kein Exklusiv-Labor von HP oder R&S mit Netzwerkanalysator, sondern so was
für Menschen mit Wissen und ohne Geld

Danke und Gruß,
Reinhard

 

[Martin Laabs]

Reinhard Janssen <reinhard,janssen@gmx.de> wrote:

"Martin Laabs" schrieb

Also, Leitungen haben einen Wellenwiderstand, sind symetrisch und reziprok,
daraus folgt gleichsam, dass der Eingangs- und Ausgangswellenwiderstand
gleich ist.

Es stimmt im Prinzip stimmt, dass der Wellenwiderstand am Ender der
Leitung der selbe ist wie am Anfang. Und es ist egal ob man die
Leitung umgedreht einbaut. (mal die Kontinuität des technischen
Aufbaus vorrausgesetzt) Aber der Eingangs- und Ausgangswiderstand
muss trotzdem nicht gleich sein. (Man kann ja Impedanzen mit
der Leitung transformieren)
Das klingt nach einem Widerspruch, ist aber keiner da die
Symetriebedingung Z11=Z22 für die _Leerlauf_-Eingangswiderstände
gilt, also nichts über den Eingangswiderstand bei Beschaltung
mit einer (beliebigen) Ausgangsimpedanz aussagt. (Man möge mich
berichtigen wenn ich hier falsch liege)

Ich möchte jetzt keine Leitungen aufeinander anpassen, sondern allgemeine
passive und aktive Vierpole. Wie bekomme ich die Wellenwiderstände des
Vierpols? Kann ich auch den Kurzschluß und Leerlaufwiderstand messen und
diesen daraus ermitteln? Eingangs- und Ausgangsseitig? Und sie dann mit
Hilfe des Smithchart anpassen? (dies ist die eigentliche FRAGE!)

Ich glaube, ich habe dein Missverständniss erkannt. Der Wellenwiderstand
einer Leitung ist ein Parameter der Leitung. Er sagt erst mal nichts
über die Eingangs- und Ausgangswiderstände der Leitung aus. Da ein
Vierpol keine Leitung ist, macht eine Definition eines Wellenwiderstandes
für einen Vierpol keinen Sinn.

Ich habe mich mit folgender Idee des Wellenwiderstandes angefreundet:
Du nimmst eine Leitung, schließt einen Widerstand an und schaltest
eine Spannungsquelle ein. Da sich das elektromagnetische Feld nur mit
Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, weis die Spannungsquelle im aller
ersten Moment nicht, wie hoch der Strom ist, der in die Leitung fließen
soll. Der Strom der dann fließt wird durch den Wellenwiderstand
bestimmt. (I=U/Zw) Wenn die elektromagnetische Welle nun das Ende
erreicht hat, gibt es eine Reflexion (oder auch nicht) und die
Spannungsquelle bekommt mitgeteilt wie sie den Stromfluß korrigieren
muss. (Damit I=U/R gilt, wobei R der Widerstand am Ende ist)

Mal ein Beispiel: 50 Ohm Leitung mit 1kOhm abgeschlossen, es wird
eine Spannung von 1V angelegt. Im ersten Moment fließen 20mA.
Der Wellenwiderstand ist also 1V/20mA=50Ohm. Nach einer kurzen
(eigentlich unendlich langen) Zeit wird aber nur noch ein Strom
von 1mA fließen. Die (Gleichstrom-) Eingangsimpedanz ist dann
also 1kOhm.

Wenn du das selbe Gedankenexperiment mit einem Vierpol machst, ergibt
das keinen richtigen Sinn. (Es fließt sofort der richtige Strom)

Nun weist du sicher wie man den Eingangswiderstand von einer Leitung
berechnet, wenn man sie mit einer beliebigen Impedanz Za abgeschlossen hat.
(Ze=(Za+j*Zw*tan(2*PI*l/lamda)/(1+(Za+j*Zw*tan(2*PI*l/lamda)) mit
Zw dem Wellenwiderstand, l der Länge der Leitung und lamda der Wellenlänge
auf der Leitung)

Willst du also einen Vierpole an eine Leitung anpassen musst du
den Eingangswiderstand/Ausgangswiderstand der Leitung mit o.g. Formel
berechnen und die Ausgangs/Eingangsimpedanz deines Vierpoles so ändern,
(z.B. durch Anpassnetzwerke) dass Za=Ze* gilt. (Za: Ausgangsimpedanz der
Leitung, Z*e: konjugiert komplexe Eingangsimpedanz vom Vierpol).

Das ganze wird dann besonders einfach, wenn du die Eingangs-
und Ausgangsimpedanz der Vierpole gleich dem Wellenwiderstand wählst.
Dann ist nämlich die Eingangs- bzw. Ausgangsimpedanz der *Leitung*
gleich der dem Wellenwiderstand der Leitung, unabhängig von der Länge
der Leitung.

Viele Grüße
Martin L.

 

[Reinhard Janssen]

"Martin Laabs" schrieb:

Nun weist du sicher wie man den Eingangswiderstand von einer Leitung
berechnet, wenn man sie mit einer beliebigen Impedanz Za abgeschlossen
hat.
(Ze=(Za+j*Zw*tan(2*PI*l/lamda)/(1+(Za+j*Zw*tan(2*PI*l/lamda)) mit
Zw dem Wellenwiderstand, l der Länge der Leitung und lamda der Wellenlänge
auf der Leitung)

Willst du also einen Vierpole an eine Leitung anpassen musst du
den Eingangswiderstand/Ausgangswiderstand der Leitung mit o.g. Formel
berechnen und die Ausgangs/Eingangsimpedanz deines Vierpoles so ändern,
(z.B. durch Anpassnetzwerke) dass Za=Ze* gilt. (Za: Ausgangsimpedanz der
Leitung, Z*e: konjugiert komplexe Eingangsimpedanz vom Vierpol).

Soweit so gut. In der Literatur bin ich auf den Wellenwiderstandes eines
Vierpols gestoßen, dort wurde als Gedankenmodel ein beliebiger Vierpol
unendlich oft aneinandergereiht (so wie beim Leitungsmodel auch) und dann
auf den Wellenwiderstand des Vierpoles (war ein Bandpass, glaub ich)
geschlossen. Egal wie auch immer, mein Problem mit Verstärker, Bandpass und
Antenne sehe ich immer noch nicht gelöst.Wie komm ich denn nun auf die
Ausgangsimpedanz eines Verstärkers?Ist es die Ausgangsimpedanz die wichtig
ist? So langsam bin ich ziemlich verwirrt.

Wie bringe ich diese Baugruppen unterschiedlicher Art und unbekannter
Impedanzen(!!!!was muss gemessen werden und wie geht man dann vor!!!), da
sie ja nun mal auch von der äußeren Beschaltung abhängen, auf eine
reflexionsfreie Verkettung??? (wie gesagt, ich hab keinen Netzwerkanalyser
vom Typ superteuer, vielleicht reicht es zu erläutern, was so ein Teil genau
macht)...

Danke und Gruß
Reinhard

 

[Reinhard Janssen]

"Reinhard Janssen" schrieb:

Wie bringe ich diese Baugruppen unterschiedlicher Art und unbekannter
Impedanzen(!!!!was muss gemessen werden und wie geht man dann vor!!!), da
sie ja nun mal auch von der äußeren Beschaltung abhängen, auf eine
reflexionsfreie Verkettung??? (wie gesagt, ich hab keinen Netzwerkanalyser
vom Typ superteuer, vielleicht reicht es zu erläutern, was so ein Teil
genau macht)...

Um nochmal genauer zu werden: Wie bekomme ich von einem unbekannten Vierpol

(z.B Verstärker) Eingangs- und Ausgangsimpedanz?

Gruß,
Reinhard

 

[Martin Laabs]

Hallo,

Reinhard Janssen <reinhard.janssen@gmx.de> wrote:

Ist gerade etwas spät und ich kann des Glühweines nicht mehr allzu
sinnvolle Gedanken zu Papier/Computer bringen. Aber ich probiere es
trotzdem mal kurz:

Um nochmal genauer zu werden: Wie bekomme ich von einem unbekannten Vierpol
(z.B Verstärker) Eingangs- und Ausgangsimpedanz?

Das kommt auf die Frequenz an. Die Gleichstrom Eingangs-/Ausgangsimpedanz
misst du indem du den Vierpol mit dem gewünschten Abschluss-/
Eingangswiderstand beschaltst du mit einem Multimeter die Eingangs-/
Ausgangsimpedanz misst.
Wenn du die Impedanz bei einer bestimmten Frequenz wissen willst musst
du halt mit einer entsprechenden Sinusschwingung messen. Und wenn du
es als Ortskurve über einen Frequenzbereich brauchst benutzt du ein
Gerät welches man Netzwerkanalysator nennt.
Bei Wechselspannung hast du neben der Amplitude auch noch eine
Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Wenn dein Messgerät
diese ebenfalls über einen Bereich messen kann nennt man es
vektoriellen Netzwekanalysator.

Ansonsten kann man die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen aber auch
berechnen und hoffen das es gestimmt hat. Wie man das macht hatte
ich ja in den vorherigen Postings skizziert.

Tschüss
Martin L.

PS: Schreib mal welche Vorkentnisse du genau hast. (ET-Student? Uni/FH
Semester etc.) Sonst schreibe ich evt. viele Sachen die du bereits
weist oder nicht richtig verstehst.

 

[Reinhard Janssen]

"Martin Laabs" schrieb :

Um nochmal genauer zu werden: Wie bekomme ich von einem unbekannten
Vierpol
(z.B Verstärker) Eingangs- und Ausgangsimpedanz?

Ansonsten kann man die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen aber auch
berechnen und hoffen das es gestimmt hat. Wie man das macht hatte
ich ja in den vorherigen Postings skizziert.

PS: Schreib mal welche Vorkentnisse du genau hast. (ET-Student? Uni/FH
Semester etc.) Sonst schreibe ich evt. viele Sachen die du bereits
weist oder nicht richtig verstehst.

Ich studiere Elektrotechnik im Hauptstudium. Das Problem ist auch nicht,

dass ich ein Vierpol nicht berechnen kann, auch nicht, dass ich nicht weiß,
wie man mit Parametern umgeht. Auch ist bekannt, was Anpassung bedeutet.
Was mir nicht klar ist/war, wie eine Kette aufgebaut wird (Eingangsmodulator
/ Verstärker / Bandpass / Antenne). Wenn ich all diese Teile aufgebaut oder
fertig habe, aber noch keine Aussage über Eingangsimpedeanz und
Ausgangsimpedanz (bei einer bestimmten Frequent, dass ist klar) vorliegt,
wie ist dann die Vorgehensweise? Zwischen Verstärker und Modulator will ich
eine refexionsfreihe Verbindung. An dem Verstärker kommt ein Bandpass. Muss
aber wahrscheinlich auch angepasst werden. Dann kommt noch die Antenne... Wo
ist das Huhn, wo das Ei und wo der Anfang? (damit überall eine
reflexionsfreihe Verbindung hergestellt wird). Vielleicht ist jetzt mein
Problem klarer.

Danke und Gruß, hoffe der Kater hält sich in Grenzen

 

[Matthias Voss]

Hast dudir mal die Schaltung vom Quad 405 Verstärker zu
Gemüte gezogen? Die wurde in Wireless World in den 70ern
ausführlichst behandelt. Ist afair ein 4-pol, bei dem ein
Class-A Verstärker parallel läuft, damit nicht nur die
Übertragungsgleichung funktioniert.
Soll aber nicht senden, sondern Krach machen.


Gruß
Matthias

Reinhard Janssen wrote:

Ich studiere Elektrotechnik im Hauptstudium. Das Problem ist auch nicht,
dass ich ein Vierpol nicht berechnen kann, auch nicht, dass ich nicht weiß,
wie man mit Parametern umgeht. Auch ist bekannt, was Anpassung bedeutet.
Was mir nicht klar ist/war, wie eine Kette aufgebaut wird (Eingangsmodulator
/ Verstärker / Bandpass / Antenne). Wenn ich all diese Teile aufgebaut oder
fertig habe, aber noch keine Aussage über Eingangsimpedeanz und
Ausgangsimpedanz (bei einer bestimmten Frequent, dass ist klar) vorliegt,
wie ist dann die Vorgehensweise? Zwischen Verstärker und Modulator will ich
eine refexionsfreihe Verbindung. An dem Verstärker kommt ein Bandpass. Muss
aber wahrscheinlich auch angepasst werden. Dann kommt noch die Antenne... Wo
ist das Huhn, wo das Ei und wo der Anfang? (damit überall eine
reflexionsfreihe Verbindung hergestellt wird). Vielleicht ist jetzt mein
Problem klarer.

Danke und Gruß, hoffe der Kater hält sich in Grenzen

 

[Reinhard Janssen]

"Martin Laabs" schrieb:

Um noch mal genauer zu werden: Wie bekomme ich von einem unbekannten
Vierpol (z.B Verstärker) Eingangs- und Ausgangsimpedanz?

Ansonsten kann man die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen aber auch
berechnen und hoffen das es gestimmt hat. Wie man das macht hatte
ich ja in den vorherigen Postings skizziert.

Ich glaub ich habe die Lösung für mein Problem gefunden. Für Vierpole kann
tatsächlich der Wellenwiderstand definiert werden, genau wie bei Leitungen
auch. Leicht zu bestimmen ist er mit ZW = sqrt(ZK*ZL). Wird der Vierpol
jetzt mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen, so hat er als Eingangsimpedanz
auch den Wellenwiderstand.

Weiß man also den Wellenwiderstand von einem Verstärker und will daran eine
Antenne bekannter Impedanz schließen, so muss diese auf den Wellenwiderstand
des Verstärkers transformiert werden, dann hat man als Eingangsimpedanz auch
den Wellenwiderstand. Wird davor ein anderer Vierpol geschaltet, muss der
wieder auf den Wellenwiderstand des Verstärkers transformiert (mit Pi oder
T - Glied beispielsweise) werden.

Will das ganze noch mal durchrechnen und simulieren, aber ich denke es
stimmt.



Könnt ja mal ein paar Takte dazu beitragen.



Gruß,

Reinhard

 

[Martin Laabs]

Hallo Reinhard,

Reinhard Janssen <reinhard.janssen@gmx.de> wrote:

Ich glaub ich habe die Lösung für mein Problem gefunden. Für Vierpole kann
tatsächlich der Wellenwiderstand definiert werden, genau wie bei Leitungen
auch. Leicht zu bestimmen ist er mit ZW = sqrt(ZK*ZL). Wird der Vierpol
jetzt mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen, so hat er als Eingangsimpedanz
auch den Wellenwiderstand.

Das ist formal richtig, ich habe es gerade nachgerechnet. Aber es ist
u.U. nicht besonders praktikabel. Denn wenn du einen "Wellenwiderstand"
von deinem Vierpol ausgerechnet hast (was aber eigentlich nur der
Abschlusswiderstand ist bei dem Eingangswiderstand=Ausgangswiderstand gilt),
kannst du evt. gar keine Leitung dafür bauen. Mach mal eine Microstrip
für 1 Ohm.

Und was machst du, wenn der Eingangswiderstand vom Vierpol
nicht vom Ausgangsstrom/widerstand abhängt? (Z12/Z21=0)

Dann kannst du am Eingang machen was du willst und wirst nie den
Fall Eingangswiderstand=Ausgangswiderstand erreichen.

Als Beispiel kannst du ein FET Verstärker bei niedrigen Frequenzen
betacheten. Dessen Eingangswiderstand ist im MOhm Bereich und
der Ausgangswiderstand damit fast unabhängig vom Eingangswiderstand.
Dann bekommst du mit deiner Formel einen "Wellenwiderstand" von
1MOhm heraus was nicht richtig ist. Denn du hast in diesem Fall
zwar eine Leistungsanpassung am Eingang aber am Ausgang eine Spannungs-
anpassung da der Ausgangswiderstand des Verstärkers sicher nicht
1MOhm beträgt.


Tschüss
Martin L.

 

[Reinhard Janssen]

"Martin Laabs" schrieb

Hallo Reinhard,

Das ist formal richtig, ich habe es gerade nachgerechnet. Aber es ist
u.U. nicht besonders praktikabel. Denn wenn du einen "Wellenwiderstand"
von deinem Vierpol ausgerechnet hast (was aber eigentlich nur der
Abschlusswiderstand ist bei dem Eingangswiderstand=Ausgangswiderstand
gilt),
kannst du evt. gar keine Leitung dafür bauen. Mach mal eine Microstrip
für 1 Ohm.

Und was machst du, wenn der Eingangswiderstand vom Vierpol
nicht vom Ausgangsstrom/widerstand abhängt? (Z12/Z21=0)

Dann kannst du am Eingang machen was du willst und wirst nie den
Fall Eingangswiderstand=Ausgangswiderstand erreichen.

Als Beispiel kannst du ein FET Verstärker bei niedrigen Frequenzen
betacheten. Dessen Eingangswiderstand ist im MOhm Bereich und
der Ausgangswiderstand damit fast unabhängig vom Eingangswiderstand.
Dann bekommst du mit deiner Formel einen "Wellenwiderstand" von
1MOhm heraus was nicht richtig ist. Denn du hast in diesem Fall
zwar eine Leistungsanpassung am Eingang aber am Ausgang eine Spannungs-
anpassung da der Ausgangswiderstand des Verstärkers sicher nicht
1MOhm beträgt.

Naja, man kann den Wellenwiderstand ja einmal eingangsseitig und einmal
ausgangsseitig bestimmen und entsprechend anpassen. Somit mussdem Eingang
der Verstärkerschaltung mit einem großem Widerstand begegnet werden und dem
Ausgang mit einem kleinen.
(muss ich aber auch nochmal nachrechnen...)