Leistungsanpassung an Ausgangsreflexionsfaktor
Thomas Finke
ich habe hier eine Aufgabe aus dem Bereich HF-Technik.
Man hat einen Transistor mit einem Ausgangsreflexionsfaktor (Betrag: 0,44
Winkel: +30°). Nun soll ich parallel zum Ausgang ein C und dahinter in Reihe
ein L schalten um eine Leistungsanpassung zwischen Transistorausgang und
einem Widerstand (50 Ohm real) zu erreichen.
Das ganze soll ich über ein Smith-Diagramm erledigen.
Nun steh ich vor dem Problem was ich mit dem Ausgangsreflexionsfaktor machen
muss. Kann ich den einfach so in das Diagramm einzeichnen, oder muss ich den
Winkel auf -30° ändern, damit ich eine Leistungsanpassung (konjugiert
komplex) erreiche?
Ich hoffe, das Problem ist einigermaßen verständlich. Ansonsten kann ich die
Aufgabe noch einscannen.
Danke,
Thomas
Oliver Bartels
<finke....@gmx.de> wrote:
>ich habe hier eine Aufgabe aus dem Bereich HF-Technik.
>Man hat einen Transistor mit einem Ausgangsreflexionsfaktor (Betrag: 0,44
>Winkel: +30°). Nun soll ich parallel zum Ausgang ein C und dahinter in Reihe
>ein L schalten um eine Leistungsanpassung zwischen Transistorausgang und
>einem Widerstand (50 Ohm real) zu erreichen.
>Das ganze soll ich über ein Smith-Diagramm erledigen.
>Nun steh ich vor dem Problem was ich mit dem Ausgangsreflexionsfaktor machen
>muss. Kann ich den einfach so in das Diagramm einzeichnen, oder muss ich den
>Winkel auf -30° ändern, damit ich eine Leistungsanpassung (konjugiert
>komplex) erreiche?
und zwar Deine und nicht meine;-) und außerdem mache ich sowas eh'
in Mathcad oder frage Hewlett und Packard das 48 ziGste mal (weil
dann auch *komplexe* Antworten gegeben werden) nur grob der
Weg:
Du zeichnest den Ausgangsreflexionsfaktor in das Smith Chart ein und
legst dann wegen der *Parallel*schaltung ein um 180 Grad gedrehtes
weiteres drüber => Admintanzdarstellung ("Leitwert"). Dann schaust
Du, dass Du durch Bewegung auf einem Kreis konstanten Wirkleitwerts
im Admitanzchart einen Schnittpunkt mit dem Kreis konstanten
Wirkwiderstandes im drunterliegenden "normalen" Impedanz
Smith Chart herunter kommst, der durch die 50 Ohm Mitte geht.
Damit passt schon mal der Realanteil.
Danach ist noch im Impedanz Chart auf diesem Kreis eine Strecke
Richtung Mitte zu hochzulaufen (weil Serienschaltung) und voila',
der Transi ist angepasst. Die Kreisbögen-Längen entsprechen
dann den L bzw. C Werten.
Nachrechnen kann man das mit der üblichen Bilineartransformation
und den Standard-Formeln für Blindwiderstände, am Ende will man
zwischen dem offenen Ende der Induktivität und Masse die
50 Ohm Realwiderstand sehen,
Gruß Oliver
--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obar...@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
Thomas Finke
aber wie das mit dem Smith-Chart funktioniert ist mir schon bekannt. Es geht
mir in der Aufgabe nur darum, ob ich den Ausgangsreflexionsfaktor der
Transistors (Betrag: 0,44 Winkel: +30°) als Reflexionsfaktor ins Diagramm
eintrage, oder ob ich wegen der Leistungsanpassung als Reflexionsfaktor den
(Betrag: 0,44 Winkel: -30°) verwenden muss. Also den komplex konjugierten
Teil. Wäre für den Transistor statt des Ausgangsreflexionsfaktor nur die
Impedanz angegeben, müßte ich als Eingangsimpedanz für die Anpassschaltung
ja auch das komplex konjugierte nehmen. Daher steh ich vor dem Problem, ob
der Eingangsreflexionsfaktor der Anpassschaltung gleich dem
Ausgangsreflexionsfaktor des Transistors, mit umgekehrtem Winkel-Vorzeichen,
ist?
Ich hoffe, mein Problem wird diesmal deutlich.
Thomas
Oliver Bartels
<finke....@gmx.de> wrote:
>aber wie das mit dem Smith-Chart funktioniert ist mir schon bekannt.
> Es geht
>mir in der Aufgabe nur darum, ob ich den Ausgangsreflexionsfaktor der
>Transistors (Betrag: 0,44 Winkel: +30°) als Reflexionsfaktor ins Diagramm
>eintrage, oder ob ich wegen der Leistungsanpassung als Reflexionsfaktor den
>(Betrag: 0,44 Winkel: -30°) verwenden muss.
Was willst Du da konjugieren. Du stehst im Smith Chart bei A und
möchtest nach B. Der Weg führt über diese komischen Kreise.
Angenommen, Dein Transistor wäre ein guter Generator mit 50 Ohm
Ausgang, den irgendein Angsthase mit einem viel zu kleinen
Koppelkondensator zusätzlich bestückt hat:
Dann hast Du 50 Ohm in Serie mit dem C, also stehst Du irgendwo
bei 50 Ohm - i x = 50 Ohm - i / omega C auf dem Kreis konstanter
Wirkleistung durch den Mittelpunkt in der unteren Hälfte.
Bekanntlich kompensiert man so ein C mit einem weiteren L in
Serie, was dann einen Serienschwingkreis ergibt, der bei Resonanz
leitet und die 50 Ohm glatt durchgehen läßt. Für das L geht es auf
besagtem Kreis wieder nach oben.
That's it.
> Also den komplex konjugierten
>Teil. Wäre für den Transistor statt des Ausgangsreflexionsfaktor nur die
>Impedanz angegeben, müßte ich als Eingangsimpedanz für die Anpassschaltung
>ja auch das komplex konjugierte nehmen.
Das kommt darauf an, wierum man das rechnet. Wenn die Schaltung
bekannt ist (z.B. zwecks Nachprüfung), wird da auch nichts konjugiert.
Das Konjugieren macht man nur, um den nötigen Vorzeichenwechsel
reinzubringen, damit sich der Blindanteil weghebt.
Man sieht das im obrigen Beispiel. Der Ausgang hat 50 Ohm - i X,
ergo koppelt man den mit einer Last, die konjugiert (50 Ohm - i x)* =
50 Ohm + i x = 50 Ohm + i omega L hat´. Sprich in Serie zur Last
wurde eine Induktivität geschaltet, welche den Angsthasen
Koppel-C des Generators kompensiert.
Es kommt ergo nur auf die Bezugsebene und die Sicht der Dinge
an (schaue ich z.B. auf die Last oder rechne ich z.B. die Quelle
weiter), setzt man das omega L mit 1/omega C gleich, dann ergibt sich,
wer hätte es gedacht, die Formel für einen schnöden Schwingkreis.
Thomas Finke
> möchtest nach B. Der Weg führt über diese komischen Kreise.
Ja, aber wenn ich irgendeinen Punkt ins Diagramm zeichne, so kann ich vin
diesem ja den Wirk- und Blindanteil ablesen, bzw. auch den Betrag vom
Reflexionsfaktor sowie den Winkel.
Wenn ich nun von dem Transistor wüßte er hat Wirkanteil 0,5 und Blindanteil
+0,6 und ich soll den Leistungsanpassen, so muss meine Anpassschaltung dem
Transistor das konj. komplexe anbieten, also 0,5-0,6i, also muss ich von
diesem Punkt aus etwas zu meiner Last konstruieren. Und da der
Reflexionsfaktor doch auch nichts anderes aussagt, als Wirk- und Blindanteil
versteh ich nicht wieso ich den nicht auch nach unten klappen sollte?
Thomas
P.S. Bin ich zu doof für das Smithchart oder sind die Probleme normal ?!?!
Juergen Hasch
>>Was willst Du da konjugieren. Du stehst im Smith Chart bei A und
>>möchtest nach B. Der Weg führt über diese komischen Kreise.
>
>
Wenn Du das Smith-Chart mal verstanden hast, ist es wirklich nicht schwer.
Probier es doch mal mit einem Programm wie
http://www.sss-mag.com/zip/smith_v191.zip
Damit kannst Du ein wenig rumprobieren, dann ist die Beantwortung Deiner
Frage auch für Dich ein Kinderspiel :-)
Gruß... Jürgen
Oliver Bartels
<finke....@gmx.de> wrote:
>Wenn ich nun von dem Transistor wüßte er hat Wirkanteil 0,5 und Blindanteil
>+0,6 und ich soll den Leistungsanpassen, so muss meine Anpassschaltung dem
>Transistor das konj. komplexe anbieten, also 0,5-0,6i, also muss ich von
>diesem Punkt aus etwas zu meiner Last konstruieren.
das richtige "Angebot" in Rückwärtsrichtung ergibt sich dann nach
den Regeln für passive Vierpole ganz von alleine.
Jorgen Lund-Nielsen
>
> > Was willst Du da konjugieren. Du stehst im Smith Chart bei A und
> > möchtest nach B. Der Weg führt über diese komischen Kreise.
>
-Schnipp-
Und da der
> Reflexionsfaktor doch auch nichts anderes aussagt, als Wirk- und Blindanteil
> versteh ich nicht wieso ich den nicht auch nach unten klappen sollte?
>
> Thomas
>
> P.S. Bin ich zu doof für das Smithchart oder sind die Probleme normal ?!?!
Versuch mal das Buch "GHz-Praxis" von Thomas Bögl,
Franzis Verlag RPB 201 ISBN 3-7723-2011-2
über eine Bibliothek aufzutreiben,
darin ist Schritt für Schritt erklärt wie man mit dem SD umgeht,
woraus es besteht usw.
Mit praktischen "Übungsbeispielen" etc.
Notfalls kann ich Dir die ersten Seiten scannen.
Jorgen
Bei direktem Reply bitte alle x aus der Adresse entfernen.
Eckhard Neber
> P.S. Bin ich zu doof für das Smithchart oder sind die Probleme normal ?!?!
Aus meiner Erfahrung ist das normal.
Du kannst den Transformationsweg in zwei Richtungen abgehen, entweder
vom Verstärker zur Last oder von der Last zum Verstärker.
Nehmen wir den ersten Fall: Du suchst eine Schaltung, die den
Ausfangsreflexionsfaktor des Verstärkers in den konjugiert komplexen
Reflexionsfaktor der Last transformiert, so dass dann an der
Verbindungsstelle zwischen Anpassnetzwerk und Last Leistungsanpassung
herrscht. Da in Deinem Fall die Last keinen Blindanteil hat, spielt es
keine Rolle, ob Du das konj. kompl. nimmst oder nicht.
Nun zum zweiten Fall: Du suchts eine Schaltung, die den Reflexionsfaktor
der Last in den konj. kompl. Refl.faktor des Transistors transformiert,
dh. der Transformationsweg verläuft jetzt von der Last zum Transistor.
(Oder nochmal anschaulich: Wenn Du an der Ausgangsklemme des Transistors
nach links zum T. schaust, siehst Du seinen Refl.faktor, schaust Du nach
rechts in das Anpassnetzwerk siehst Du das konjugiert komplexe davon;
Viola, Leistungsanpassung. ;-)
Ich denke, es wird klarer, wenn Du die Aufgabe in der einen Richtung
löst (1. Fall) und dann den Transformationsweg durch das Anpassnetzwerk
in der anderen Richtung aufzeichnest (welche Impedanz sieht man, wenn
man am Transistor in das Anpassnetzwerk schaut).
Das haben schon viele vor Dir verstanden, viel Erfolg
Eckhard