Amateurfunk Forum - Archiv

Hm, nur mal so eine Idee in die Runde geworfen:

Ihr zerbrecht Euch den Kopf immer über den eingeschwungenen Zustand mit stehender Welle. Wirklich anschaulich ist das nicht, oder zumindest erst ab dem 5ten Pils.

Es gibt doch das schöne Anwendungsgebiet der Impulsreflektometrie: Gib einen kurzen Puls auf die Leitung (kann auch ruhig DC sein) und schau zu, wie er die Leitung hin und wieder zurückläuft. Genauso, wie wenn Du mit dem Finger die Wasseroberfläche antippst.

Deutlicher kann man die Energie nicht hin und wieder zurücklaufen sehen. Man kann auch prima sehen wo sie bleibt, wenn sie zu verschwinden scheint.
Und man kann viele Pulse hintereinander auf die Leitung schicken und sieht, daß sie sich nicht stören.

73
Dirk

@leo: gut dann einfacher: eine Welle ist eine dynamische Energieform und immer in Fluß. (per Wellengleichung "verkoppelt") 73 Peter

[quote]Hm, nur mal so eine Idee in die Runde geworfen:

Ihr zerbrecht Euch den Kopf immer über den eingeschwungenen Zustand mit stehender Welle. Wirklich anschaulich ist das nicht, oder zumindest erst ab dem 5ten Pils.[/quote]
Nun, es ist immerhin in sehr guter Näherung der Standardbetriebsfall im Amateurfunk (Modulationsperiodendauer klein gegenüber der Laufzeit).
Vom theoretischen Standpunkt aus: Jede Signalform (also auch die Rechteckimpulse) können durch Fourier auf die Überlagerung monofrequenter zeitharmonischer Signalformen zurückgeführt werden. Insofern ist es schlau diese Signalform genau verstanden zu haben.

[quote]Es gibt doch das schöne Anwendungsgebiet der Impulsreflektometrie: Gib einen kurzen Puls auf die Leitung (kann auch ruhig DC sein) und schau zu, wie er die Leitung hin und wieder zurückläuft. Genauso, wie wenn Du mit dem Finger die Wasseroberfläche antippst.

Deutlicher kann man die Energie nicht hin und wieder zurücklaufen sehen. Man kann auch prima sehen wo sie bleibt, wenn sie zu verschwinden scheint.
Und man kann viele Pulse hintereinander auf die Leitung schicken und sieht, daß sie sich nicht stören.

73
Dirk[/quote]
... aber überlagern.
Ich weiß jetzt nicht genau worauf Du hinaus willst - die Impulsfolgen stehen soweit ich es sehen kann in keinem Widerspruch zu den Ausführungen hier.

[quote]@leo: gut dann einfacher: eine Welle ist eine dynamische Energieform und immer in Fluß. (per Wellengleichung "verkoppelt")[/quote]
Ähem, kann Dir da grad nicht folgen.
Eine Welle hat a priori erst einmal überhaupt nichts mit Energie zu tun.
Eine Welle beschreibt wie sich eine Störung in einem System mit der Zeit fortpflanzt. Nicht mehr und nicht weniger. Wenn Du magst fasse ich gern den entsprechenden Abschnitt aus meinem Lehrbuch aus der Uni Zeit zusammen. Der tiefere Sinn der Worte dort ist mir erst viel später aufgegangen.

[quote]
Ich weiß jetzt nicht genau worauf Du hinaus willst - die Impulsfolgen stehen soweit ich es sehen kann in keinem Widerspruch zu den Ausführungen hier.[/quote]

Dann lass mal einen kurzen Impuls über die Leitung laufen und schau, was mit Deinem Ri passiert, wenn der reflektierte Impuls wieder am Sender angekommen ist.

[quote][quote]
Ich weiß jetzt nicht genau worauf Du hinaus willst - die Impulsfolgen stehen soweit ich es sehen kann in keinem Widerspruch zu den Ausführungen hier.[/quote]

Dann lass mal einen kurzen Impuls über die Leitung laufen und schau, was mit Deinem Ri passiert, wenn der reflektierte Impuls wieder am Sender angekommen ist.[/quote]
Das kommt darauf an wie das Verhältnis von Ri zu ZL ist. Steht alles in der Reflexionsformel hier am Anfang.

[quote][quote]@leo: gut dann einfacher: eine Welle ist eine dynamische Energieform und immer in Fluß. (per Wellengleichung "verkoppelt")[/quote]
Ähem, kann Dir da grad nicht folgen.
Eine Welle hat a priori erst einmal überhaupt nichts mit Energie zu tun.
Eine Welle beschreibt wie sich eine Störung in einem System mit der Zeit fortpflanzt. Nicht mehr und nicht weniger. Wenn Du magst fasse ich gern den entsprechenden Abschnitt aus meinem Lehrbuch aus der Uni Zeit zusammen. Der tiefere Sinn der Worte dort ist mir erst viel später aufgegangen.[/quote]Machen wir jetzt einen Philosophie-Workshop oder reden wir über Vorgänge um elektromagnetische Wellen ?? (ich hatte vorher EM-Welle geschrieben). Wie soll den eine Welle ohne Energie schwingen ?? Gehen wir jetzt zu Schrödingers Materiewellen über, oder zu den Esoterikern "alles ist Energie" ??
Peter

Noch ein Detail, das mir gerade an der Gleichung aufgefallen ist:

In den Diskussionen zu diesem Thema wird ja normalerweise immer davon ausgegangen, daß die hinlaufende "Leistung" konstant ist.

Die Gleichung zeigt aber, daß die hinlaufende Welle sehr wohl von der rücklaufenden Welle beeinflußt ist.
Insofern bröckelt die Argumentation schon an diesem frühen Punkt.

[quote]Noch ein Detail, das mir gerade an der Gleichung aufgefallen ist:

In den Diskussionen zu diesem Thema wird ja normalerweise immer davon ausgegangen, daß die hinlaufende "Leistung" konstant ist.

Die Gleichung zeigt aber, daß die hinlaufende Welle sehr wohl von der rücklaufenden Welle beeinflußt ist.
Insofern bröckelt die Argumentation schon an diesem frühen Punkt.[/quote]
die Gleichung zeigt das aber nur für Zi != ZL, und dort würde man auch normalerweise keine Konstanz der hinlaufenden Leistung annehmen..
73

[quote][quote]Noch ein Detail, das mir gerade an der Gleichung aufgefallen ist:

In den Diskussionen zu diesem Thema wird ja normalerweise immer davon ausgegangen, daß die hinlaufende "Leistung" konstant ist.

Die Gleichung zeigt aber, daß die hinlaufende Welle sehr wohl von der rücklaufenden Welle beeinflußt ist.
Insofern bröckelt die Argumentation schon an diesem frühen Punkt.[/quote]
die Gleichung zeigt das aber nur für Zi != ZL, und dort würde man auch normalerweise keine Konstanz der hinlaufenden Leistung annehmen..[/quote]
Das ist korrekt! Also umgekehrt formuliert: Nur wenn der Sender an die Leitung angepaßt ist, ist die hinlaufende Welle zeitlich konstant (und damit in den diskutierten Modellen die hinlaufende Leistung).

Wenn ich die Diskussionen in der Szene aber richtig verstanden habe, wird nirgends darauf hingewiesen, daß deren Argumentation nur für den Fall eines an die Leitung angepaßten Senders gilt. Dort erweckt man den Eindruck, daß diese Beziehung [b:3ui6ugfd]immer[/b:3ui6ugfd] gilt.

Mich interessiert aber der allgemeine Fall - und in der Praxis haben wir ja auch nie 100%ig an die Leitung angepaßte PAs ...

Hallo Matthias,
[quote]
Wenn ich die Diskussionen in der Szene aber richtig verstanden habe, wird nirgends darauf hingewiesen, daß deren Argumentation nur für den Fall eines an die Leitung angepaßten Senders gilt. Dort erweckt man den Eindruck, daß diese Beziehung [b:2dsss8jt]immer[/b:2dsss8jt] gilt.
[/quote]
ich weiß nicht genau, welche "Szene" Du jetzt meinst, aber daß die hinlaufende Leistung im allgemeinen Fall Zi != ZL von der Leitungslänge abhängen muß, sieht man doch sofort, wenn man eine λ/2-Leitung mit beliebigem ZL betrachtet, die am Ende wieder mit Zi abgeschlossen ist. Der Generator arbeitet dann immer mit perfekter Leistungsanpassung, aber bei |r| nahe 1 muß die hinlaufende Leistung auf sehr hohe Werte anwachsen.
73

[quote]Hallo Matthias,
[quote]Wenn ich die Diskussionen in der Szene aber richtig verstanden habe, wird nirgends darauf hingewiesen, daß deren Argumentation nur für den Fall eines an die Leitung angepaßten Senders gilt. Dort erweckt man den Eindruck, daß diese Beziehung [b:1zd73saa]immer[/b:1zd73saa] gilt.[/quote]
ich weiß nicht genau, welche "Szene" Du jetzt meinst, [/quote]
Nun, ich meine die Diskussionen z.B. in der CQ/DL und der funkamateur. Diverse Artikel im Web argumentieren genauso. Sieht mir so aus, wie die in den Amateurfunkkreisen vorherrschenden Modelle. Damit will ich natürlich nicht alle über einen Kamm scheren - es gibt da natürlich Leute die genauer hin schauen. Man sieht sie nur nicht so deutlich wenn man im Web rumstöbert.

[quote]aber daß die hinlaufende Leistung im allgemeinen Fall Zi != ZL von der Leitungslänge abhängen muß, sieht man doch sofort, wenn man eine λ/2-Leitung mit beliebigem ZL betrachtet, die am Ende wieder mit Zi abgeschlossen ist. Der Generator arbeitet dann immer mit perfekter Leistungsanpassung, aber bei |r| nahe 1 muß die hinlaufende Leistung auf sehr hohe Werte anwachsen.[/quote]
Genau dies möchte ich mal exakt durchrechnen. Bin, wie schon gesagt, fast fertig und prüfe mein Ergebnis gegen diverse Spezialfälle, so daß ich mir sicher bin daß ich keinen Murks ausgerechnet habe bevor ich das Ergebnis hier vorstelle. Sieht aber im Moment sehr vielversprechend aus.

Hallo Ulrich, hallo Matthias,

bringt bitte Welle und Leistung nicht durcheinander. Wenn überhaupt, werden zwei Wellen vorzeichenrichtig addiert (Stromwellen; Spannungswellen; oder "die Wellen", d. h., normierte Strom- bzw. normierte Spannungswellen). Aus der vorzeichenrichtigen Addition ergeben sich der jeweilige Momentanwert der Spannung und der des Stroms. Erst jetzt kann im allgemeinen Sinne multipliziert werden (komplex) um zur Leistung zu kommen. Der "hinlaufenden Welle" eine eigene Leistung zuzuordnen und der "rücklaufenden Welle" auch, führt zur Verwirrung und oft zu Fehlern. Manchmal ergibt sich am Ende zwar ein richtiger Summenwert, aber das wäre jeweils einzeln zu begründen. Methodisch ist es auch problematisch. Eine tatsächliche Wirkleistung von 0 zu ersetzen durch gleichgroße Wirkleistungen, die gegenläufig aneinander vorbeifließen, ist doch schon ein erster großer Schritt zu weiteren Fehldeutungen.

Das hier meist verwendete Modell der Spannungsquelle kennt keine Wellen! (Das des Lastwiderstandes auch nicht.) Wenn wir mit solchen arbeiten, dann nur auf der Leitung. Damit sich Leitung und Quelle "verstehen", muß am Anschluß der Leitung, praktisch noch innerhalb der Leitung, auf Strom und Spannung umgerechnet werden, also Spannungswellen addieren, Stromwellen richtig subtrahieren. Dann habe ich ein Pärchen von Strom und Spannung. Liegt das auf der Kennlinie der Quelle (der Last), dann ist alles eingeschwungen. Wenn nicht, dann erzwingt das Element außerhalb der Leitung eine Änderung der Werte auf der Leitung. Aus Sicht der Leitung nennen wir den Fall Reflexion. Diese erzwungenen Werte enthalten ein Korrektur-Delta. Die vorherigen Spannungs- und Stromwerte auf der Leitung werden mit diesem Delta so geändert, daß sie einen Arbeitspunkt auf der Kennlinie des Elements ergeben. Das Delta ändert ab jetzt auch alle Werte auf der Leitung, aber nur mit der Geschwindigkeit der Ausbreitung der Wirkung usw.

Noch was: Wir sollten auch mal beachten, wie wir zu unserem Quellenmodell gekommen sind. Meist passiert das bei der linearen Spannungsquelle über Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom und vielleicht noch ein paar Werte dazwischen. Damit modellieren wir NUR das Verhalten an den Klemmen nach außen, und auch nur für U Klemmen = 0V ... U Leerlauf. Ob das Modell für eine höhere Klemmenspannung als der Leerlaufspannung oder eine negative Klemmenspannung unsere Realität abbildet, ist da völlig offen. Das innere Verhalten (verheizt der Ri nun Leistung?) ist auch völlig offen, wurde ja nicht modelliert. Bitte auch daran denken, daß wir mit Wechselspannung arbeiten, da ist eine negative Spannung planmäßig dabei. Phasenverschiebungen zwischen einer äußeren Spannung und der inneren Urspannung sind auch an der Tagesordnung.

Also, wenn wir keine Vorkehrungen treffen und alle Lastsituationen möglich sind, dann kann eine PA an ihrem Ausgang im eingeschwungenen Zustand alle möglichen Impedanzen sehen. Im eingeschwungenen Zustand spielt die Leitung nur mit der effektiven Eingangsimpedanz eine Rolle.

Hallo Ludwig
[quote]bringt bitte Welle und Leistung nicht durcheinander. Wenn überhaupt, werden zwei Wellen vorzeichenrichtig addiert (Stromwellen; Spannungswellen; oder "die Wellen", d. h., normierte Strom- bzw. normierte Spannungswellen). Aus der vorzeichenrichtigen Addition ergeben sich der jeweilige Momentanwert der Spannung und der des Stroms. Erst jetzt kann im allgemeinen Sinne multipliziert werden (komplex) um zur Leistung zu kommen. Der "hinlaufenden Welle" eine eigene Leistung zuzuordnen und der "rücklaufenden Welle" auch, führt zur Verwirrung und oft zu Fehlern. Manchmal ergibt sich am Ende zwar ein richtiger Summenwert, aber das wäre jeweils einzeln zu begründen. Methodisch ist es auch problematisch. Eine tatsächliche Wirkleistung von 0 zu ersetzen durch gleichgroße Wirkleistungen, die gegenläufig aneinander vorbeifließen, ist doch schon ein erster großer Schritt zu weiteren Fehldeutungen.[/quote]
100% Ack!
Ähem, genau das ist doch das Problem das ich aufzuzeigen versuche. Du hast gerade die 3 Threads hier wunderbar kurz zusammen gefaßt.

[quote]Das hier meist verwendete Modell der Spannungsquelle kennt keine Wellen! (Das des Lastwiderstandes auch nicht.) Wenn wir mit solchen arbeiten, dann nur auf der Leitung. Damit sich Leitung und Quelle "verstehen", muß am Anschluß der Leitung, praktisch noch innerhalb der Leitung, auf Strom und Spannung umgerechnet werden, also Spannungswellen addieren, Stromwellen richtig subtrahieren. Dann habe ich ein Pärchen von Strom und Spannung. Liegt das auf der Kennlinie der Quelle (der Last), dann ist alles eingeschwungen. Wenn nicht, dann erzwingt das Element außerhalb der Leitung eine Änderung der Werte auf der Leitung. Aus Sicht der Leitung nennen wir den Fall Reflexion. Diese erzwungenen Werte enthalten ein Korrektur-Delta. Die vorherigen Spannungs- und Stromwerte auf der Leitung werden mit diesem Delta so geändert, daß sie einen Arbeitspunkt auf der Kennlinie des Elements ergeben. Das Delta ändert ab jetzt auch alle Werte auf der Leitung, aber nur mit der Geschwindigkeit der Ausbreitung der Wirkung usw.[/quote]
... und das läßt sich sogar einigermaßen kurz und elegant in Formeln packen. Ist ein bißchen Mathematik dabei, aber eigentlich nichts schlimmes. Wenn man es geschafft hat die Formeln erstmal richtig hin zu schreiben ist's nicht einfach.

[quote]Noch was: Wir sollten auch mal beachten, wie wir zu unserem Quellenmodell gekommen sind. Meist passiert das bei der linearen Spannungsquelle über Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom und vielleicht noch ein paar Werte dazwischen. Damit modellieren wir NUR das Verhalten an den Klemmen nach außen, und auch nur für U Klemmen = 0V ... U Leerlauf. Ob das Modell für eine höhere Klemmenspannung als der Leerlaufspannung oder eine negative Klemmenspannung unsere Realität abbildet, ist da völlig offen. Das innere Verhalten (verheizt der Ri nun Leistung?) ist auch völlig offen, wurde ja nicht modelliert. Bitte auch daran denken, daß wir mit Wechselspannung arbeiten, da ist eine negative Spannung planmäßig dabei. Phasenverschiebungen zwischen einer äußeren Spannung und der inneren Urspannung sind auch an der Tagesordnung.[/quote]
Ich denke, das hab ich mehr oder weniger im Hinterkopf. Ein realer Sender entspricht natürlich erstmal nicht dem im Moment verwendeten Modell eines Senders. Da kann man dann beliebig verfeinern.

[quote]Also, wenn wir keine Vorkehrungen treffen und alle Lastsituationen möglich sind, dann kann eine PA an ihrem Ausgang im eingeschwungenen Zustand alle möglichen Impedanzen sehen. Im eingeschwungenen Zustand spielt die Leitung nur mit der effektiven Eingangsimpedanz eine Rolle.[/quote]
Was ich gerade in der Mache habe ist die Beschreibung eines Systems, bei dem der Sender durch eine ideale Spannungsquelle mit einer beliebigen Impedanz als Innenwiderstand, einer Leitung mit beliebiger Impedanz als Wellenwiderstand und einer beliebigen Impedanz als Last beschrieben werden kann. Ich denke das geht schon ganz schön weit.
Es erfaßt natürlich keine Systeme, die z.B. einen Schwingkreis als Last haben, oder ein Schwingkreis als Ausgangswiderstand des Senders einsetzen. Aber mit der Methodik kann man dann auch solche Modelle durchrechnen - nur ist die Fragestellung dort dann so allgemein, daß man wohl ein paar Randbedingungen vorgeben muß um sinnvoll rechnen zu können.

Hallo Ludwig,
[quote]Der "hinlaufenden Welle" eine eigene Leistung zuzuordnen und der "rücklaufenden Welle" auch, führt zur Verwirrung und oft zu Fehlern.[/quote]
da hast Du natürlich völlig recht; als ich von "hinlaufender Leistung" schrieb, hätte ich auch die Anführungszeichen setzen sollen. Gemeint war natürlich die im Modell verwendete hinlaufende Spannungswelle, die auf der Skala der üblicherweise verwendeten Meßgeräte meistens in Leistungseinheiten abgelesen wird..
Eine ganz gute Zusammenfassung, die das Thema, einschließlich Berechnung des Einschwingvorgangs, an der Erklärung der Funktion dieser "Leistungsmesser" aufhängt, habe ich übrigens hier gefunden:
[url:3ga8j7qw]http://www.qsl.net/zl1an/Downloads/Bruene_explanation_V13.pdf[/url:3ga8j7qw]
73