Warum Leistungsanpassung bei HF

[Martin Laabs]

Hallo,

ich habe mal ne ganz doofe Frage, die mich aber schon länger
beschäftigt. Warum arbeitet man bei HF immer mit Leistungsanpassung?
Warum macht man bei Endstufen keine Spannungsanpassung um so
den Wirkungsgrad zu erhöhen?
Die Reflexionen am Übergang von Transistor zu Kabel dürften doch
nicht wirklich stören.

Danke
Martin L.

 

[Peter Voelpel]

Martin Laabs wrote:

Hallo,

ich habe mal ne ganz doofe Frage, die mich aber schon länger
beschäftigt. Warum arbeitet man bei HF immer mit Leistungsanpassung?
Warum macht man bei Endstufen keine Spannungsanpassung um so
den Wirkungsgrad zu erhöhen?
Die Reflexionen am Übergang von Transistor zu Kabel dürften doch
nicht wirklich stören.

das Problem der optimalen Leistungsübertragung hat mit HF nichts zu tun.
Das Kabel dient auch nur als Verbindung zwischen dem Ausgang und der Last.
Maximale Leistung wird übertragen wenn die Lastimpedanz gleich der
Quellimpedanz ist, das gilt auch für Gleichstrom

 

[Martin Laabs]

Hallo Peter,

Peter Voelpel <df3kv@t-online.de> wrote:

das Problem der optimalen Leistungsübertragung hat mit HF nichts zu tun.
Das Kabel dient auch nur als Verbindung zwischen dem Ausgang und der Last.
Maximale Leistung wird übertragen wenn die Lastimpedanz gleich der
Quellimpedanz ist, das gilt auch für Gleichstrom

Du hast mich nicht ganz richtig verstanden. Es geht mir nicht darum,
dass maximale Leistung bei Leistungsanpassung übertragen wird und
wann das der fall ist.
Es ist die Frage warum man bei Endstufen (die ich kenne) Leistungs-
anpassung verwendet obwohl der Wirkungsgrad darunter leidet. Es wäre
doch z.B. in Satteliten sinnvoll die Endstufe anstatt mit 50 Ohm
Ausgangsimpedanz und einem daraus resultierendem Wirkungsgrad von
0.5 mit 5 Ohm Ausgangsimpedanz und 85% Wirkungsgrad (geschätzt)
zu betreiben.
Das selbe bei Handys mit begrenzter Akkukapazität.

Tschüss
Martin L.

 

[Oliver Bartels]

On 21 Nov 2005 21:43:19 GMT, Martin Laabs <98malaab@gmx.de> wrote:

Die Reflexionen am Übergang von Transistor zu Kabel dürften doch
nicht wirklich stören.

Naja, wenn defekte Endstufentransistoren und die halbe in die Tonne
getretene Leistung nicht stören, dann ist das natürlich eine Option.
Es soll auch Leute geben, die sich ein neues Auto gönnen, wenn
der Aschenbecher voll ist, man gönnt sich ja sonst nichts ...

( Real geschehen: $KUNDE kauft 2,4 GHz TV-System mit 4W
Endstufe - ja, mit Frequenzzuteilung - nein, gottseidank nicht
bei uns - und meint: "Ach, die Antenne kann ich doch kleiner
machen, die stört optisch nur." Nunja, das war ein teurer Versuch. )

Der Punkt ist :

Echte HF (tm) ändert so schnell ihre Polarität, dass die
Lichtgeschwindigkeit für das "Kabel" relevant wird, es wird
wirklich (*) Energie "im" Kabel zwischengespeichert. Damit sieht
die Quelle _erstmal_ nur den Wellenwiderstand des Kabels.

Ist nun am Ende des Kabels bei der Senke eine Fehlanpassung
vorhanden, dann wird _die_Welle_ reflektiert, denn es grüßt
die Energieerhaltung, die fließende Leistung wurde bestellt,
nicht abgenommen und kehrt zurück. Das, was dann die
Quelle im eingeschwungenen Zustand als Überlagerung der
vor- und rücklaufenden Welle sieht, kann alles zwischen
Kurzschluß und Unterbrechung sein, abhängig von der
_Kabellänge_ (hast Du doch bei uns am NWA gesehen,
Stichwort Kalibrierung, schon vergessen ? ;-)

Das Kabel dreht schlicht den Phasenzeiger im Polardiagramm
bzw. das Smith Chart entsprechend dem Verhältnis zwischen
Kabellänge und Wellenlänge auf dem Kabel, genauer : Eine
volle Umdrehung entspricht einer halben (wg. Vor- und Rücklauf)
Wellenlänge auf dem Kabel.

Das gleiche gilt im Prinzip auch reziprok, eine Last wird z.B.
eine fehlangepasste Quelle unter höchst unterschiedlichen
Generator-Quellimpedanzen sehen, je nach Kabellänge und
Frequenz.

Und das willst Du nicht wirklich ...

(mal ganz abgesehen von der netten Intersymbolinterferenz
bei schnellen Datenraten, wenn bei längeren Kabeln und
Fehlanpassung das letzte mit dem aktuellen Symbol
gemischt wird, weil es ein lustiges Ping-Pong-Spiel gibt)

Gruß Oliver

P.s.: (*) Das elektromagnetische Feld hat ein "Eigenleben", man
sieht das am Radarpuls. Der Sender ist längst abgeschaltet, der
Puls läuft trotzdem weiter, wird reflektiert und kommt zurück.
Handelt es sich um einen Radar-Satelliten, dann steckt die Energie
des Pulses wirklich eine Zeitlang im Vakuum. Mit geeigneten
Versuchen (unter Nutzung Compton-Streuung) und ganz viel
Energie kann man auch zeigen, dass daraus sogar Materie
entstehen kann (Paarerzeugung). Wer nach dem "warum" fragt,
wird allerdings nach einer gewissen Zeit sich ganz alltäglichen
Fragen widmen wollen ;-/ das quantisierte elektromagnetische Feld
kann zwar _extrem_ gut berechnet werden, das "warum" speziell im
Zusammenspiel mit den anderen Fundamentalkräften Gravitation
und starker Kernkraft ist eines der ganz großen Rätsel der Physik.

P.s.2.: Bei Eingangsverstärkern - LNA - läßt man manchmal
_etwas_ Fehlanpassung zu, um die Rauschzahl zu verbessern.

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Oliver Bartels]

On 21 Nov 2005 22:17:56 GMT, Martin Laabs <98malaab@gmx.de> wrote:

Peter Voelpel <df3kv@t-online.de> wrote:
das Problem der optimalen Leistungsübertragung hat mit HF nichts zu tun.
Das Kabel dient auch nur als Verbindung zwischen dem Ausgang und der Last.
Maximale Leistung wird übertragen wenn die Lastimpedanz gleich der
Quellimpedanz ist, das gilt auch für Gleichstrom

Das ist im _einfachen_ Modell richtig
( quadratische Formel mit max. bei R_g = R_l )

Es ist die Frage warum man bei Endstufen (die ich kenne) Leistungs-
anpassung verwendet obwohl der Wirkungsgrad darunter leidet. Es wäre
doch z.B. in Satteliten sinnvoll die Endstufe anstatt mit 50 Ohm
Ausgangsimpedanz und einem daraus resultierendem Wirkungsgrad von
0.5 mit 5 Ohm Ausgangsimpedanz und 85% Wirkungsgrad (geschätzt)
zu betreiben.

Das wird doch gemacht, hinter der Endstufe sitzt im allgemeinen eine
Anpassungsschaltung. Heutige Halbleiter-Leistungsendstufen haben
meist eine sehr niedrige Impedanz, mit L,C oder Microstrip-Leitung,C
usw. bringt man die dann auf 50 Ohm real. Das ist Tagesgeschäft,
die Transformation ist _im_Prinzip_ verlustlos.

Die 85% PAE kannst Du trotzdem brav weiterträumen, der Teufel
ist ein Eichhörnchen und steckt im Detail. Sei froh, wenn es 50%
sind, manchmal sind auch 30% schon gut.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Peter Voelpel]

Martin Laabs wrote:

Du hast mich nicht ganz richtig verstanden.

ich habe Dich schon richtig verstanden

Es geht mir nicht darum,
dass maximale Leistung bei Leistungsanpassung übertragen wird und
wann das der fall ist.

Es ist die Frage warum man bei Endstufen (die ich kenne) Leistungs-
anpassung verwendet obwohl der Wirkungsgrad darunter leidet.

ich kenne keine bei der das der Fall ist

Es wäre
doch z.B. in Satteliten sinnvoll die Endstufe anstatt mit 50 Ohm
Ausgangsimpedanz und einem daraus resultierendem Wirkungsgrad von
0.5 mit 5 Ohm Ausgangsimpedanz und 85% Wirkungsgrad (geschätzt)
zu betreiben.

was glaubst Du denn was zwischen Endstufe und Antenne sich noch befindet?
Da gibt es ein Transformationsglied, dass die 0,5 Ohm sauber an 50 Ohm oder
was auch immer die Last der Antenne darstellt anpasst.
Und 85% Wirkungsgrad vergiss mal ganz schnell wieder, den gibt es nur im
harten C-Betrieb und das auch nicht auf solchen Frequenzen.
Rechne mal bei Linearbetrieb und der ist notwendig mit 30%.

Das selbe bei Handys mit begrenzter Akkukapazität.

da gilt das gleiche

Tschüss
Martin L.

 

[Martin Laabs]

Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> wrote:

Maximale Leistung wird übertragen wenn die Lastimpedanz gleich der
Quellimpedanz ist, das gilt auch für Gleichstrom

Das ist im _einfachen_ Modell richtig
( quadratische Formel mit max. bei R_g = R_l )

Stimmt es denn bei HF nicht mehr?

Es ist die Frage warum man bei Endstufen (die ich kenne) Leistungs-
anpassung verwendet obwohl der Wirkungsgrad darunter leidet. Es wäre
doch z.B. in Satteliten sinnvoll die Endstufe anstatt mit 50 Ohm
Ausgangsimpedanz und einem daraus resultierendem Wirkungsgrad von
0.5 mit 5 Ohm Ausgangsimpedanz und 85% Wirkungsgrad (geschätzt)
zu betreiben.

Das wird doch gemacht, hinter der Endstufe sitzt im allgemeinen eine
Anpassungsschaltung. Heutige Halbleiter-Leistungsendstufen haben
meist eine sehr niedrige Impedanz, mit L,C oder Microstrip-Leitung,C
usw. bringt man die dann auf 50 Ohm real. Das ist Tagesgeschäft,
die Transformation ist _im_Prinzip_ verlustlos.

Ich denke, ich habe meinen Denkfehler gefunden. Ich bin von der
Ersatzschaltung ideale Spannungsquelle, Innenwiderstand, Last
ausgegangen. Und hierbei steigt der Wirkungsgrad je höher
Rl/Rin wird.
Nun wollte ich das auf Transistorverstärker übertagen und hatte
nicht beachtet, dass diese Transistoren ja von einer konstanten
Spannung gespeist werden und daher Leistung verbrauchen um entsprechend
niedrigere Spannungen zu erzeugen.

Tschüss
Martin L.

 

[Joerg]

Hallo Martin,

ich habe mal ne ganz doofe Frage, die mich aber schon länger
beschäftigt. Warum arbeitet man bei HF immer mit Leistungsanpassung?
Warum macht man bei Endstufen keine Spannungsanpassung um so
den Wirkungsgrad zu erhöhen?

Die Endstufe ist im Idealfall ein schneller Schalter. Also sehr niedrige
Impedanz. Am besten siehst Du Dir mal irgendwo im Web die Energiebilanz
und Schaltung eines dicken Mittelwellensenders an. Wenn die Endstufe
einen Ausgangswiderstand wie das angeschlossene Kabel haette, muesste
man etliche Kuehltuerme bauen und die Werbeeinlagen verlaengern, um die
Stromrechnung bezahlen zu koennen.

Es gibt natuerlich verschiedene Betriebsarten, AM, FM, SSB usw. Bei AM
ist heute der Pulsbreitenmodulator Stand der Technik, sodass auch der
Modulator de-fakto ein Schalter ist. FM ist eh reiner C-Betrieb und SSB
wird noch oft mit Linearendstufen gemacht, was Wirkungsgrad kostet. Das
sind aber nur kleinere Sender. Groessere SSB Sender gibt es nach einigen
Versuchen im Rundfunk m.W. nicht mehr.

Die Reflexionen am Übergang von Transistor zu Kabel dürften doch
nicht wirklich stören.

Man muss ein Kabel nur ein einem Ende anpassen, bei Sendern an der
Antenne. Natuerlich muss sich die Endstufe 'wohlfuehlen'. Das heisst,
sie muss mit dem guenstigsten Kompromiss zwischen Strom und Spannung
betrieben werden. Die maximale Spannung ergibt sich aus den Grenzdaten
des aktiven Elements (Roehre oder Transistor), der Strom wird oft durch
die zulaessige Verlustleistung bestimmt.

Man kann daher nicht direkt ein 50 Ohm Kabel an einen Roehrensender
anschliessen. Ausserdem muss ja ohnehin gefiltert werden, damit die
Oberwellen im gesetzlichen Rahmen bleiben. Bei Roehrensendern erledigt
man dann die Transformation gleich mit dem Schwingkreis oder Pi-Filter,
beim Transistorsender sieht man eher Ferritkern-Uebertrager plus Tiefpass.

Bei Empfaengern und deren Vorverstaerkern sieht das ganz anders aus.
Dort muss je nach Aufgabenstellung oder Einsatzgebiet die Anpassung so
gelegt werden, dass entweder die niedrigste Rauschzahl oder die beste
Intermodulationsfaestigkeit herauskommt. Ich mache solche Sachen noch
auf die klassische, per Datenblatt und Smith Chart. Jetzt sehe ich schon
die Eier und Tomaten fliegen ...

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Kurt Bindl]

Oliver Bartels schrieb



"Versuchen (unter Nutzung Compton-Streuung) und ganz viel
Energie kann man auch zeigen, dass daraus sogar Materie
entstehen kann (Paarerzeugung). Wer nach dem "warum" fragt" ...




Hallo Oliver,
kannst Du mir das etwas näher zeigen/erläutern?

Gruss Kurt

 

[Oliver Bartels]

On Tue, 22 Nov 2005 07:09:19 +0100, "Kurt Bindl"
<kurt.bindl@t-online.de> wrote:

Hallo Oliver,
kannst Du mir das etwas näher zeigen/erläutern?

Das ganze heißt "Paarbildung"

Es braucht:

1. einen Atomkern, der mit seinem elektrischen (Coulumb-)
Feld herhält und

2. ein möglichst hochenergetisches Photon (sprich
elektromagnetische Wellen Typ Gamma-Strahlung, die
naturgemäß eh' ganz viel Teilchencharakter zeigen).
Wenn das im richtigen Abstand (IMHO Compton-Wellenlänge)
das Kern-Feld besucht, ereignet sich mit guter Wahrscheinlichkeit:

3.: Es geschieht ein Wunder ;-)
Durch Paarbildung ist das Photon wech und ein
Elektron sowie ein Positron wurden erschaffen und fliegen
davon, als ob nichts gewesen wäre.

Das Feld des Atomkerns braucht es primär wegen dem
Energie- und Impulserhaltungssatz (der Kern nimmt den
Rückstoßimpuls auf), die Reaktion findet aber nicht
im Kern statt, sondern eben in einem gewissen Abstand.

Man kann ergo rein aus dem elektromagnetischen Feld
Materie erschaffen, der Kern ist lediglich eine Art
"Katalysator".

Der Compton-Effekt ist eine andere Reaktionsmöglichkeit,
in der ein Photon am Elektron gestreut wird, daneben gibt
es noch den Fotoeffekt.

IMHO hat man in den ersten Versuchen in der Richtung
gewollt Kombinationen für Erzeugung/Nachweis der
Paare verwendet, Google mal nach "Paarbildung Compton",
inzwischen ist das IMHO Standard in Detektoren:
http://www.mpe.mpg.de/gamma/instruments/mega/www/mega.html

Gruß Oliver

P.s.: Der umgekehrte Fall: Elektron und Positron kommen
zu dicht aneinander => Paarvernichtung => beide sind weg,
Gammastrahlung entsteht, ist natürlich auch bekannt,
Stichwort Materie/Antimaterie Reaktion

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Lars Mueller]

Martin Laabs wrote:

Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> wrote:

Maximale Leistung wird übertragen wenn die Lastimpedanz gleich der
Quellimpedanz ist, das gilt auch für Gleichstrom

Das ist im _einfachen_ Modell richtig
( quadratische Formel mit max. bei R_g = R_l )

Stimmt es denn bei HF nicht mehr?

Exakt so ist es! Wenn du bei HF keine Leistunganpassung hast, wird die
Leistung (oder ein Teil davon, je nachdem, wie schlecht die Anpassung
ist) nicht verbraucht, bzw. von der Antenne abgestrahlt, sondern wieder
zum Transistor deines Senders zurück reflektiert und dort in Wärme
umgesetzt. Der Wirkungsgrad verschlechtert sich dramatisch, der
Transistor wird heiß und stirbt evtl. Er kann auch an
Spannungsüberschlägen sterben. Daß die einfache Betrachtung deines
Ausgangspostings nicht funktionieren kann, sieht man schon daran, daß
die Endstufe in der Praxis bis zu 70% und mehr Wirkungsgrad haben kann,
auch wenn 50% eher üblich sind.

Es ist die Frage warum man bei Endstufen (die ich kenne) Leistungs-
anpassung verwendet obwohl der Wirkungsgrad darunter leidet. Es wäre

Wie erwähnt: Er tut es in der HF-Technik nicht.

Ich denke, ich habe meinen Denkfehler gefunden. Ich bin von der
Ersatzschaltung ideale Spannungsquelle, Innenwiderstand, Last
ausgegangen. Und hierbei steigt der Wirkungsgrad je höher
Rl/Rin wird.
Nun wollte ich das auf Transistorverstärker übertagen und hatte
nicht beachtet, dass diese Transistoren ja von einer konstanten
Spannung gespeist werden und daher Leistung verbrauchen um entsprechend
niedrigere Spannungen zu erzeugen.

Man könnte einen Transistor (z.B. FET) im Denkmodell auch voll
aussteuern. Dann käme ein Rechteck heraus und der Spannugsabfall am
Transistor wäre sehr gering. Ich denke, der eigentliche Denkfehler liegt
darin, daß du nicht weißt, daß am nicht angepaßten Ende die Leistung
kurzerhand reflektiert wird und wieder zum Sender zurück kommt. Da die
Leitung eine Laufzeit hat und die Frequenz hoch ist, hat die Spannung,
die da zurück kommt, natürlich alles andere, nur nicht die gewünschte
Phase und Amplitude. Stell dir vereinfacht vor, du schaltest zwei
Netzteile oder Akkus verpolt gegeneinander. Das werden die nicht sehr
mögen. Ich suche gerade noch ein paar Links zu Leitungstheorie,
Anpassung und Reflexion. Leider ist das, was Wiki und Elko hergeben,
noch nicht ganz zufriedenstellend und ich habe gerade wenig Zeit.
Vielleicht finde ich später etwas besseres.

Gruß Lars

 

[Ingolf Haeusler]

Oliver Bartels wrote:

[...]

....ausgezeichnet beschrieben. Von mir nochmal besten Dank fuer diese
anschauliche Form der Darstellung.

P.s.2.: Bei Eingangsverstärkern - LNA - läßt man manchmal
_etwas_ Fehlanpassung zu, um die Rauschzahl zu verbessern.

nun, das ist nicht unbedingt nur bei LNBs so. Gerade in der NF Technik
schafft man bewusst eine besondere Form der Leistungsanpassung,
allerdings die der aequivalenten Rauschleistungen zwischen Quelle und
Senke. Dass eine Rauschleistungsanpassung und eine "reale"
Leistungsanpassung oft nicht auf die selbe Dimensionierung hinauslaufen,
liegt in der Tatsache begruendet, dass Rauschen eine komplexe Groesse,
bestehend aus verschiedenen Ursachen[1], ist.

[1] Generations-Rekombinations-Rauschen, Thermisches Rauschen,
Schrotrauschen

Gruss, ingolf

--
***wer mir mailen moechte, sollte invalid.invalid entfernen
und durch MOC.nuS ersetzen, aber spiegelschriftlich***

 

[Georg Baum]

Ingolf Haeusler wrote:

Oliver Bartels wrote:

[...]

...ausgezeichnet beschrieben. Von mir nochmal besten Dank fuer diese
anschauliche Form der Darstellung.

P.s.2.: Bei Eingangsverstärkern - LNA - läßt man manchmal
_etwas_ Fehlanpassung zu, um die Rauschzahl zu verbessern.


nun, das ist nicht unbedingt nur bei LNBs so. Gerade in der NF Technik

Hallo Ingolf,

da hast Du wohl zu schnell gelesen ;-)
LNA = Low Noise Amplifier


Gruß,

Georg

 

[Martin Laabs]

Lars Mueller <lm@despammed.com> wrote:

Martin Laabs wrote:

ist) nicht verbraucht, bzw. von der Antenne abgestrahlt, sondern wieder
zum Transistor deines Senders zurück reflektiert und dort in Wärme
umgesetzt.

Moment. Hier musst du den Eingangsreflexionsfaktor berücksichigen.
Wenn der Transistor nicht an die Leitung angepasst ist wird es
auch wieder eine Reflexion geben und nur ein Teil der Leistung wird
im Transistor umgesetzt.
Das das ISI etc. gibt ist dann ne andere Sache. Aber bei genügend
kurzen Leitungen und einer robusten Modulation wird das nicht
allzusehr stören.

Man könnte einen Transistor (z.B. FET) im Denkmodell auch voll
aussteuern. Dann käme ein Rechteck heraus und der Spannugsabfall am
Transistor wäre sehr gering.

Ja. Und dann wird der Wirkungsgrad auch gegen 1 gehen. Weil der
Ausgangswiderstand sehr gering ist. D.h. die (reflektierte) Welle, die die
Eingangsreflexionstelle passiert hat wird sehr klein sein und
die Leistung welche dann im Transistor erzeugt wird auch ganz klein
weil ja der Innenwiderstand und die Amplitude der Welle bereits
klein sind. (Naja. Ich glaube das ist jetzt unverständlich)

Der Strom der dann in die Leitung fließt wird von deren Wellenwiderstand
abhängen. (Im ersten Moment jedenfalls).

Ich denke, der eigentliche Denkfehler liegt
darin, daß du nicht weißt, daß am nicht angepaßten Ende die Leistung
kurzerhand reflektiert wird und wieder zum Sender zurück kommt. D

Das weis ich schon. Aber ich habe vorausgesetzt, dass der Abstand
zwischen Transistor und Leitung gegenüber der Wellenlänge
vernachlässigbar ist.

mögen. Ich suche gerade noch ein paar Links zu Leitungstheorie,
Anpassung und Reflexion. Leider ist das, was Wiki und Elko hergeben,
noch nicht ganz zufriedenstellend und ich habe gerade wenig Zeit.

Vielen Dank für die Mühe. Aber die Leitungstheorie behersche ich
schon einigermaßen.

Der Grund der Fragestellung war aber folgender: Ich möchte ein
Datenmodem (Funk) bauen welches mit hoher Leistung (5W) arbeitet.
Das soll zur Telemetriedatenübertagung aus einem Flugmodell dienen.
Dort spielt aber das Gewicht eine hervorragende Rolle so das ich einen
möglichst kleinen Kühlkörper verwenden will.
Nun weis ich aber noch nicht ob ich eine C-Endstufe verwenden kann
weil ich mir die Option OFDM zu verwenden offen halten will. Hier
war dann der Punk wo ich mit einer linearen Endstufe gerne eine
höhere Effizienz erreichen will.

Naja. Da habe ich etwas gerechnet und überlegt und bin diesem
Irrgedanken auf den Leim gegangen.

Tschüss
Martin L.

 

[Ingolf Haeusler]

Georg Baum wrote:

nun, das ist nicht unbedingt nur bei LNBs so. Gerade in der NF Technik



da hast Du wohl zu schnell gelesen ;-)
LNA = Low Noise Amplifier

ooops!

Achja, zu schnell und fluechtig gelesen.
;o)

Danke. Gruss,
Ingolf

--
***wer mir mailen moechte, sollte invalid.invalid entfernen
und durch MOC.nuS ersetzen, aber spiegelschriftlich***

 

[Peter Voelpel]

Lars Mueller wrote:

Stimmt es denn bei HF nicht mehr?

Exakt so ist es! Wenn du bei HF keine Leistunganpassung hast, wird die
Leistung (oder ein Teil davon, je nachdem, wie schlecht die Anpassung
ist) nicht verbraucht, bzw. von der Antenne abgestrahlt, sondern
wieder zum Transistor deines Senders zurück reflektiert und dort in
Wärme umgesetzt.

es ist eine weit verbreitete Legende, dass die reflektierte Leistung
an der Endstufe in Wärme umgewandelt wird.
Sie wird genau so wieder zur Antenne reflektiert.natürlich abzüglich der
Kabeldämpfung für beide Richtungen.
Es kann je nach Phasenlage jedoch zu Spannungsüberhöhungen an der
Endstufe kommen und diese zerstören wenn keine Schutzmassnahmen getroffen
wurden.und die Verstärkerstufe spannungsmässif bereits ausgereizt ist.
Die Erhöhing der Verlustleistung in der Endstufe entsteht bei gleicher
Ansteuerung dadurch, dass keine Leistungsanpassung erfolgt

Gruss
Peter

 

[Uwe Hercksen]

Peter Voelpel schrieb:

es ist eine weit verbreitete Legende, dass die reflektierte Leistung
an der Endstufe in Wärme umgewandelt wird.
Sie wird genau so wieder zur Antenne reflektiert.natürlich abzüglich der
Kabeldämpfung für beide Richtungen.

Hallo,

die komplette Reflektion gilt aber nur für den idealen Kurzschluß oder
Leerlauf, aber die Endstufe ist keines von beiden. Sie kann also nur
einen Teil der Leistung reflektieren, der andere erzeugt in ihr
zusätzliche Verlustleistung.

Bye

 

[Ulrich Strate]

Uwe Hercksen wrote:

Peter Voelpel schrieb:


es ist eine weit verbreitete Legende, dass die reflektierte Leistung
an der Endstufe in Wärme umgewandelt wird.
Sie wird genau so wieder zur Antenne reflektiert.natürlich abzüglich der
Kabeldämpfung für beide Richtungen.


Hallo,

die komplette Reflektion gilt aber nur für den idealen Kurzschluß oder
Leerlauf, aber die Endstufe ist keines von beiden. Sie kann also nur
einen Teil der Leistung reflektieren, der andere erzeugt in ihr
zusätzliche Verlustleistung.

Hmm, das Stichwort ist (Schmalbandbetrieb vorausgesetzt): komplex
konjugierte Anpassung am Ausgang der Endstufe. Beispiel:
Last(Antenne)=150 Ohm, 1/2-Lambda 50-Ohm-Leitung. Es genügt dann, am
Endstufenausgang von 50 Ohm auf 150 Ohm zu transformieren, um trotz
Reflektionsfaktor=0,5 noch die gesamte Leistung (abzügl.
Leitungsverlust) zur Last zu bringen.

Gruß
Ulrich

 

[Oliver Bartels]

On Wed, 23 Nov 2005 09:45:39 +0100, Ulrich Strate <df4kv@web.de>
wrote:

Uwe Hercksen wrote:
die komplette Reflektion gilt aber nur für den idealen Kurzschluß oder
Leerlauf, aber die Endstufe ist keines von beiden. Sie kann also nur
einen Teil der Leistung reflektieren, der andere erzeugt in ihr
zusätzliche Verlustleistung.

Sieht man bei der typischen s22 bzw. s12 Messung, wo in
den Ausgang des Verstärkers vom NWA eingestrahlt wird.

Das Verhalten ist reziprok: Ist die Endstufe gut angepasst,
dann wird sie auch reflektierte Leistung gut absorbieren.

Ist sie schlecht angepasst, dann wird sie auch viel
reflektieren.

Man kann da natürlich auch tricksen, bei einem WLAN
LNA hab' ich mal so mit einem kleinen Trick an einem
Dreitor die Rauschzahl des Eingangsverstärkers dramatisch
reduziert, der Preis war im Sendefall verheizte Leistung,
was bei 100mW EIRP max. aber schnurz ist.

Natürlich wären mit Spielzeugen wie Zirkulatoren plus
aktiver Elektronik einige nette nicht-reziproke Gemeinheiten
in einer Black-Box zum Ärgern von Messknechten ;-)
denkbar, allerdings muss ein Zirkulator auch korrekt
angepasst sein, damit er funktioniert.

Zu beachten ist beim Spiel mit Reflexionen und echten
Daten allerdings immer die Time Domain und damit das
Thema Intersymbolinterferenz.

Hmm, das Stichwort ist (Schmalbandbetrieb vorausgesetzt): komplex
konjugierte Anpassung am Ausgang der Endstufe. Beispiel:
Last(Antenne)=150 Ohm, 1/2-Lambda 50-Ohm-Leitung. Es genügt dann, am
Endstufenausgang von 50 Ohm auf 150 Ohm zu transformieren, um trotz
Reflektionsfaktor=0,5 noch die gesamte Leistung (abzügl.
Leitungsverlust) zur Last zu bringen.

Vorsicht, wenn da eine Leitung dazwischen ist, die Länge
ist ein Thema. Eine Leitung mit dem richtigen Wellenwiderstand
kann erfolgreich transformieren, aber auch Unheil anrichten:

Komplex-konjugiert heißt: Die Blindanteile kompensieren
einander ( i -> -i, eben konjugiert ), die Realanteile passen.
Damit ist sofort klar, dass normale Leistungsanpassung
vorliegt.

Das geht auf einer definierten _Ebene_, ein Kabel dreht
günstigstensfalls das auf seinen Wellenwiderstand normierte
Smith Chart und macht, wie oben beschrieben, ungünstigstenfalls
in der Time Domain Ärger, wenn es lang genug ist.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Ulrich Strate]

Oliver Bartels wrote:

On Wed, 23 Nov 2005 09:45:39 +0100, Ulrich Strate <df4kv@web.de
wrote:

Hmm, das Stichwort ist (Schmalbandbetrieb vorausgesetzt): komplex
konjugierte Anpassung am Ausgang der Endstufe. Beispiel:
Last(Antenne)=150 Ohm, 1/2-Lambda 50-Ohm-Leitung. Es genügt dann, am
Endstufenausgang von 50 Ohm auf 150 Ohm zu transformieren, um trotz
Reflektionsfaktor=0,5 noch die gesamte Leistung (abzügl.
Leitungsverlust) zur Last zu bringen.


Vorsicht, wenn da eine Leitung dazwischen ist, die Länge
ist ein Thema. Eine Leitung mit dem richtigen Wellenwiderstand
kann erfolgreich transformieren, aber auch Unheil anrichten:

Das ist klar; die Leitungslänge im o.a. Beispiel ist entsprechend
gutartig gewählt.. Man trifft allerdings immer wieder auf die Aussagen
"reflektierte Leistung wird in der Endstufe in Wärme umgesetzt", "r=0,5
==> 25% Verlustleistung", etc. Die Lehrbücher machen es sich da auch
meist sehr einfach und setzen einen praxisfernen Labor-Generator mit
nachgeschaltetem >10dB-Abschwächer voraus; nur damit stimmen sie.

Das geht auf einer definierten _Ebene_, ein Kabel dreht
günstigstensfalls das auf seinen Wellenwiderstand normierte
Smith Chart und macht, wie oben beschrieben, ungünstigstenfalls
in der Time Domain Ärger, wenn es lang genug ist.

Daher auch die Schmalbandvoraussetzung; TV-Signale wird man damit nicht
übertragen wollen..

Gruß
Ulrich