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 [ 53 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3, 4
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Eingeschwungener Zustand am Senderausgang
Moin zusammen
Hier jetzt mein nächster Schritt. Der eingeschwungene Zustand eines Senders mit beliebiger Innenimpedanz an einer Übertragungsleitung beliebiger Impedanz und mit einer beliebigen Impedanz abgeschlossen.

Wegen der Formeln und Querverweise hab ich das als PDF angehängt. Ist hier sonst wohl nicht lesbar. Die ersten beiden Seiten findet man in Fachbüchern oder in meinem vorigen Post über den Reflexionsfaktor am Leitungsanfang. Interessant wird es ab Seite 3.

Wenn keine Rechenfehler gefunden werden, wäre der nächste Schritt dann zu untersuchen ob diese Formel dann auch mit den Simulationen und der Praxis zusammen paßt. Ich hab ein gutes Gefühl dabei, weil die Formeln z.B. für den an die Leitung angepaßten Sender in die geläufigen Formeln übergehen. Aber erstmal die Formel:


[Edit:]
Hab für die Gäste dieses Forums das PDF auf meiner Homepage veröffentlicht. Enthält später dann ggf. eine korrigierte Fassung.
[url:3bk8opbn]http://www.matthias-leonhardt.de/index.php/amateurfunk/grundlagen/uebertragungsleitungen/99-eingeschwungener-zustand-am-senderausgang[/url:3bk8opbn]


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hallo zusammen
Ulrich gab im anderen Thread [url:3kaqu60w]http://forum.db3om.de/ftopic14126-30.html#95910[/url:3kaqu60w] eine Referenz zu einem Artikel von Gary Bold, der dort wohl genau dasselbe gerechnet hat, wie ich hier. Daher hab ich den Post mal hierhin kopiert ...

[quote][quote]Wenn nun die rücklaufende Welle am Senderausgang wieder (zum Teil) re-reflektiert wird, ändern sich die Verhältnisse etwas und die Formeln stimmen so nicht mehr.
[/quote]
im schon oben erwähnten paper von Gary Bold
[url:3kaqu60w]http://www.qsl.net/zl1an/Downloads/Bruene_explanation_V13.pdf[/url:3kaqu60w]
wird auf Seite 10f die Herleitung für den Einschwingvorgang im allgemeinen Fall gebracht, und es wird gezeigt, daß der anfangs definierte Reflexionsfaktor für den Leitungseingang sich am Ende in Wohlgefallen auflöst, wie es ja auch sein muß..:-)[/quote]

Hi Ulrich
wenn ich das richtig sehe, dann hat Gary genau dieselben Werte für die asymptotischen hin- und rücklaufenden Spannungen berechnet wie ich. Er hat nur den an den Leitungseingang transformierten Reflexionsfaktor ausgeschrieben und den re-reflexionskoeffizienten nicht, während ich es umgekehrt gemacht habe. Ansonsten steht da wohl in beiden Fällen dasselbe.
(Sehr interessant ist auch der Hinweis auf das Thévenin-Theorem!)

Was er dann verglichen hat ist das Verhältnis von vor und rücklaufender Welle im asymptotischen Zustand. Daß das gleich dem reflexionskoeffizienten am Lastende ist überrascht nicht sonderlich. ;-)

Was er aber nicht sagt ist, daß sich die absoluten Werte der Wellen unterscheiden.
Und wenn ich dann die asymptotische resultierende Spannung am Eingang durch den ensprechenden Strom teile, habe ich einen Effekt in der Ersatzimpedanz, die der Sender sieht.


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hallo Matthias,
[quote]
Was er aber nicht sagt ist, daß sich die absoluten Werte der Wellen unterscheiden.
Und wenn ich dann die asymptotische resultierende Spannung am Eingang durch den ensprechenden Strom teile, habe ich einen Effekt in der Ersatzimpedanz, die der Sender sieht.[/quote]
hm, 'mal abgesehen von dem offensichtlichen Schreibfehler bei Gl.(72), welcher Effekt (außer dem auf S. 10 unten beschriebenen) sollte da am Leitungseingang denn auftreten?
73


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]Hallo Matthias,
[quote]
Was er aber nicht sagt ist, daß sich die absoluten Werte der Wellen unterscheiden.
Und wenn ich dann die asymptotische resultierende Spannung am Eingang durch den entsprechenden Strom teile, habe ich einen Effekt in der Ersatzimpedanz, die der Sender sieht.[/quote]
hm, 'mal abgesehen von dem offensichtlichen Schreibfehler bei Gl.(72), welcher Effekt (außer dem auf S. 10 unten beschriebenen) sollte da am Leitungseingang denn auftreten?[/quote]
Nun, die am Senderausgang auftretende Spannung und damit auch der dort fließende Strom ändern sich in Abhängigkeit zur Fehlanpassung des Senders an die Leitung. (Gleichung ( 8 ) hat einen entsprechenden Term zur Fehlanpassung)
Die Frage für mich ist: Wie groß können die Abweichungen (bzw. die absoluten Werte) werden. So groß, daß ich sie im Schaltungsdesign besser berücksichtigen sollte?

Und bei meinen Simulationen und Rechnungen zum Thema habe ich während des Einschwingvorganges auch Überschwinger beobachten können, die die Ausgangsspannung des Sendes über die Amplitude der Generatorspannung gebracht haben.

Wir hatten in dem ganz alten Thread mal das Thema "Spannungsanpassung" des Senders an die Last - Du erinnerst Dich? (Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades durch verkleinern des Innenwiderstandes des Senders) Ich wäre jetzt an Informationen zu den "Aprilscherzen" interessiert, denn jetzt könnte ich den Formalismus hier mal drauf los lassen ...


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]

Die Frage für mich ist: Wie groß können die Abweichungen (bzw. die absoluten Werte) werden. So groß, daß ich sie im Schaltungsdesign besser berücksichtigen sollte?

[color=blue:2og2f7zg]Selbstverständlich muss das berücksichtigt werden.
Ich lege je nach Band für SWR3-5 aus.[/color:2og2f7zg]

Und bei meinen Simulationen und Rechnungen zum Thema habe ich während des Einschwingvorganges auch Überschwinger beobachten können, die die Ausgangsspannung des Sendes über die Amplitude der Generatorspannung gebracht haben.

Wir hatten in dem ganz alten Thread mal das Thema "Spannungsanpassung" des Senders an die Last - Du erinnerst Dich? (Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades durch verkleinern des Innenwiderstandes des Senders) Ich wäre jetzt an Informationen zu den "Aprilscherzen" interessiert, denn jetzt könnte ich den Formalismus hier mal drauf los lassen ...[/quote]

Inwiefern Aprilscherz?
Aussteuern bis zur Restspannung.


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]Inwiefern Aprilscherz?
Aussteuern bis zur Restspannung.[/quote]
DL7VFS hatte in dem erwähnten CQDL-Artikel den Wirkungsgrad von Senderendstufen nach der Formel RLast/(RLast+Ra) "berechnet" und daraus gefolgert, daß man ja nur eine Endstufe auf Ra=10 Ohm dimensionieren müsse, um an festgehaltener 50-Ohm-Last zwar 44% weniger Output, aber dafür sensationelle 83% Wirkungsgrad zu erhalten..
Das hatte ich im alten thread als "Karnevalsscherz" bezeichnet (für April war's noch zu früh)
73


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Eingeschwungener Zustand am Senderausgang
[quote][Edit:]
Hab für die Gäste dieses Forums das PDF auf meiner Homepage veröffentlicht. Enthält später dann ggf. eine korrigierte Fassung.
[url:28qhzy12]http://www.matthias-leonhardt.de/index.php/amateurfunk/grundlagen/uebertragungsleitungen/99-eingeschwungener-zustand-am-senderausgang[/url:28qhzy12][/quote]

Nobody is perfect!
Habe einen Rechenfehler bei der Ersatzimpedanz gefunden - keine Abweichungen dort mehr von dem Fall des angepaßten Senders. Bei näherem Nachdenken auch nicht weiter verwunderlich.
Das PDF hier ist damit obsolet und es gilt die korrigierte Version auf meiner Homepage


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hi Ulrich
[quote]DL7VFS hatte in dem erwähnten CQDL-Artikel den Wirkungsgrad von Senderendstufen nach der Formel RLast/(RLast+Ra) "berechnet" und daraus gefolgert, daß man ja nur eine Endstufe auf Ra=10 Ohm dimensionieren müsse, um an festgehaltener 50-Ohm-Last zwar 44% weniger Output, aber dafür sensationelle 83% Wirkungsgrad zu erhalten..[/quote]
Hmmm, ich will jetzt nicht die Rechnungen im dortigen Artikel nachvollziehen - ist mir etwas wirr dargestellt, aber bisher sehe ich keinen Grund warum das so nicht funktionieren sollte.

Mal abgesehen davon, ob das eine sichere Betriebskonstellation ist.
Der Sender sieht in diesem Falle auch als Ersatzimpedanz die 50 Ohm. Daher verteilt sich auch die vom Generator abgegebene Leistung anteilig auf diese Impedanzen. Je kleiner man also Ri macht, desto mehr von der vom Generator gelieferten Energie kommt auch in der Last an.
Auch wenn die Last fehlangepaßt sein sollte und dann Reflexionen auf der Leitung auftreten, sollte sich daran nichts ändern. Natürlich verzerren die Reflexionen jetzt das Signal (und je nach Leitungslänge passiert im Innenwiderstand das eine oder andere zusätzlich) - aber wenn man damit leben kann ...

Oder wo hab ich meinen Denkfehler?


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]Hi Ulrich
[quote]DL7VFS hatte in dem erwähnten CQDL-Artikel den Wirkungsgrad von Senderendstufen nach der Formel RLast/(RLast+Ra) "berechnet" und daraus gefolgert, daß man ja nur eine Endstufe auf Ra=10 Ohm dimensionieren müsse, um an festgehaltener 50-Ohm-Last zwar 44% weniger Output, aber dafür sensationelle 83% Wirkungsgrad zu erhalten..[/quote]
Hmmm, ich will jetzt nicht die Rechnungen im dortigen Artikel nachvollziehen - ist mir etwas wirr dargestellt, aber bisher sehe ich keinen Grund warum das so nicht funktionieren sollte.

Mal abgesehen davon, ob das eine sichere Betriebskonstellation ist.
Der Sender sieht in diesem Falle auch als Ersatzimpedanz die 50 Ohm. Daher verteilt sich auch die vom Generator abgegebene Leistung anteilig auf diese Impedanzen. Je kleiner man also Ri macht, desto mehr von der vom Generator gelieferten Energie kommt auch in der Last an.
Auch wenn die Last fehlangepaßt sein sollte und dann Reflexionen auf der Leitung auftreten, sollte sich daran nichts ändern. Natürlich verzerren die Reflexionen jetzt das Signal (und je nach Leitungslänge passiert im Innenwiderstand das eine oder andere zusätzlich) - aber wenn man damit leben kann ...

Oder wo hab ich meinen Denkfehler?[/quote]

Bei Abweichung von der Sollimpedanz wird der Wirkungsgrad schlechter, nicht besser und größer als 50% kann er ohnehin nicht werden.


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]Bei Abweichung von der Sollimpedanz wird der Wirkungsgrad schlechter, nicht besser und größer als 50% kann er ohnehin nicht werden.[/quote]
Nun, die Formeln sagen aber was anderes. Nimm mal spaßeshalber den Innenwiderstand ganz raus, also 100% Spannungsanpassung. Dann wird 100% der Energie, die der Generator liefert in der Last umgesetzt -> 100% Wirkungsgrad.


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote][quote]Bei Abweichung von der Sollimpedanz wird der Wirkungsgrad schlechter, nicht besser und größer als 50% kann er ohnehin nicht werden.[/quote]
Nun, die Formeln sagen aber was anderes. Nimm mal spaßeshalber den Innenwiderstand ganz raus, also 100% Spannungsanpassung. Dann wird 100% der Energie, die der Generator liefert in der Last umgesetzt -> 100% Wirkungsgrad.[/quote]

Was für einen komischen Sender betreibst Du denn der nicht mit Leistungsanpassung betrieben wird und nicht seine Nennleistung abgeben soll?


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote][quote][quote]Bei Abweichung von der Sollimpedanz wird der Wirkungsgrad schlechter, nicht besser und größer als 50% kann er ohnehin nicht werden.[/quote]
Nun, die Formeln sagen aber was anderes. Nimm mal spaßeshalber den Innenwiderstand ganz raus, also 100% Spannungsanpassung. Dann wird 100% der Energie, die der Generator liefert in der Last umgesetzt -> 100% Wirkungsgrad.[/quote]

Was für einen komischen Sender betreibst Du denn der nicht mit Leistungsanpassung betrieben wird und nicht seine Nennleistung abgeben soll?[/quote]
In diesem Falle wäre die Nennleistung wegen Ri = 0 dann unendlich? So viel brauch ich nich. ;-)

Leistungsanpassung heißt [b:33uz39vx]bei vorgegebenem Innenwiderstand[/b:33uz39vx] die maximale Energie an die Last zu bekommen.
Eine ganz andere Frage ist, bei vorgegebenem Lastwiderstand die maximale Energie in die Last zu bekommen.


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote][quote][quote][quote]Bei Abweichung von der Sollimpedanz wird der Wirkungsgrad schlechter, nicht besser und größer als 50% kann er ohnehin nicht werden.[/quote]
Nun, die Formeln sagen aber was anderes. Nimm mal spaßeshalber den Innenwiderstand ganz raus, also 100% Spannungsanpassung. Dann wird 100% der Energie, die der Generator liefert in der Last umgesetzt -> 100% Wirkungsgrad.[/quote]

Was für einen komischen Sender betreibst Du denn der nicht mit Leistungsanpassung betrieben wird und nicht seine Nennleistung abgeben soll?[/quote]
In diesem Falle wäre die Nennleistung wegen Ri = 0 dann unendlich? So viel brauch ich nich. ;-)

[color=blue:35g7roxh]Ich gehe davon aus, dass Du auch theoretisch einen solchen Sender weder bauen noch bedienen könntest[/color:35g7roxh]

Leistungsanpassung heißt [b:35g7roxh]bei vorgegebenem Innenwiderstand[/b:35g7roxh] die maximale Energie an die Last zu bekommen.

[color=blue:35g7roxh]Leistungsanpassung heisst die Beziehung Ra=Ri herzustellen[/color:35g7roxh]

Eine ganz andere Frage ist, bei vorgegebenem Lastwiderstand die maximale Energie in die Last zu bekommen.[/quote]

Inwiefern andere Frage?
Hättest Du etwa ein Problem sie zu beantworten?


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote][quote]Leistungsanpassung heißt [b:3b1vcmhq]bei vorgegebenem Innenwiderstand[/b:3b1vcmhq] die maximale Energie an die Last zu bekommen.[/quote]
Leistungsanpassung heisst die Beziehung Ra=Ri herzustellen[/quote]
Schau Dir nochmal die Herleitung dieser Beziehung an. Ra = Ri ist das Ergebnis, nicht die Voraussetzung.
In diesem Falle variieren wir aber nicht Ra sondern der ist vorgegeben. Wir nehmen uns hier die Freiheit mal mit Ri zu spielen.

[quote][quote]Eine ganz andere Frage ist, bei vorgegebenem Lastwiderstand die maximale Energie in die Last zu bekommen.[/quote]
Inwiefern andere Frage?
Hättest Du etwa ein Problem sie zu beantworten?[/quote]
Nein, hab ich nicht. Du?


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]

Schau Dir nochmal die Herleitung dieser Beziehung an. Ra = Ri ist das Ergebnis, nicht die Voraussetzung.

[color=blue:2b40usnx]Natürlich ist das das Ergebnis einer Herleitung.
Aber mittlerweile sollte sich herum gesprochen haben, das für maximalen Leistungstransfer Ri=Ra gilt und der Wirkungsgrad maximal 50% erreichen kann.[/color:2b40usnx]

In diesem Falle variieren wir aber nicht Ra sondern der ist vorgegeben.

[color=blue:2b40usnx]Das ist er meistens, in unserem Fall mit 50 Ohm.[/color:2b40usnx]

Wir nehmen uns hier die Freiheit mal mit Ri zu spielen.

[color=blue:2b40usnx]Der ist sowieso dynamisch bei Sprachausteuerung[/color:2b40usnx]

[quote][quote]Eine ganz andere Frage ist, bei vorgegebenem Lastwiderstand die maximale Energie in die Last zu bekommen.[/quote]
Inwiefern andere Frage?
Hättest Du etwa ein Problem sie zu beantworten?[/quote]
Nein, hab ich nicht. Du?[/quote]

Was soll dann das "eine andere Frage"?


  
 

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