Anpassung Endstufe an Antenne (Mittelwelle)

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RalphT
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Anpassung Endstufe an Antenne (Mittelwelle)

Beitrag von RalphT » So 23. Feb 2020, 14:55

Moin,

ich hatte damals in dem anderen Forum schon mal diese Frage gestellt, aber der Faden ist ja weg. Ich mache hier mal einen erneuten Anlauf.

Grundlage ist hier diese Schaltung. Das Ganze geht um eine Anpassung von einem HF-Verstärker oder Generator an eine Antenne. Der Generator soll hier durch den Innenwiderstand dargestellt werden. Als Antenne dient hier eine Spule auf einem Ferritstab. Hier möchte ich jetzt die maximale Leistung herausholen. Vielleicht hier mal ein Zahlenbeispiel:

Der Generator hat einen Innenwiderstand von 20 Ohm, bei einer Frequenz von 1 MHz. Die Spule hat eine Induktivität von 60 µH. Jetzt müssen noch die beiden Kondensatoren gewählt werden.
Wie geht man davor? Wird C2 so gewählt, sodass die Kombination L und C2 in Resonanz ist? Oder wird er so gewählt, dass der induktive Teil noch überwiegt?

Ich hier mal etwas experimentiert. Den C2 habe ich so gewählt, dass er etwas unter der Resonanz ist, dann habe ich den C1 solange erhöht, bis die max. Amplitude am Schwingkreis vorhanden war.
Man kann ja den C1 erhöhen, dann muss C2 wiederum kleiner sein. Die Kombination ist hier wichtig. Je nachdem, wie die Kondensatoren gewählt werden. gibt mal viel Spannung am Schwingkreis und mal weniger (immer beim Spannungsmaximum).

Derzeit habe ich für C1 ca. 120 pF und für C2 47pF gewählt. Der Generator oder die Endstufe liefert ca. 80Vss am R (Ug). Am Schwingkreis habe ich ca. 160Vss (U1). Eine Glimmlampe leuchte schön hell im Takt der AM.

Ja, wie dimensioniert man am Besten diese Schaltung? Die Spule ist ja in der Regel vorgegeben. Der Innenwiderstand vom Ausgang ja auch.
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Oszillatormann
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Re: Anpassung Endstufe an Antenne (Mittelwelle)

Beitrag von Oszillatormann » Di 25. Feb 2020, 15:22

Die wichtigste Information zur Anpassung hast Du leider nicht gegeben: Wieviel Ohm hat den die Ferritantenne bei 1MHz, d.h. an welchen Widerstandswert soll denn angepasst werden? Ich habe bei Ferritantennen Güten von 40 .. .150 bei MW gemessen. Angenommen, deine Ferritantenne hat eine Güte von 60, dann hat die Antenne 6 Ohm Serienwiderstand und j 360 Ohm induktiven Widerstand bei 1 MHz.

Generell wird C2 so gewählt, daß der induktive Teil noch überwiegt! In deinem Fall sorgt transformiert C2 so, daß die Parallelschaltung aus Ferritantenne und C2 sich wie eine Induktivität mit 20 Ohm Serien-Wirkwiderstand verhält. C1 kompensiert anschließend den induktiven Anteil der L C2 Parallelschaltung.

Ich überlege, mit welchem Programm das Ganze einfach simuliert werden kann. Standart-Tool ist Smith 4.1 von Prof. Fritz Dellsperger

Noch einfacher wird es mit Googlesuche nach RF impedance matching calculator.

Analog Devices hat gleich ein Onlinetool, da kommt allerdings eine Schaltung mit einem großen 12 nF Parallelkondensator als Ergebnis.
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Wenn Du in Onlinetools die Lastimpedanz eingibst, bedenke folgendes: Die Antenne kann als Serienlast mit Güte 60 eingegeben werden mit X=360 Ohm und R = 6 Ohm. Alternativ muß man bei manchen Tools die Parallelschaltung mit Güte 60 eingeben: X=360 Ohm und R = 60 * 360 = 21600 Ohm.

Ein schönes einfachesTool, daß C2=188 pF und C1= 233 pF ausspuckt, habe ich nicht parat.

MC12 kann das natürlich auch berechnen und auch mit dem Optimierer automatisch ermitteln.

RalphT
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Re: Anpassung Endstufe an Antenne (Mittelwelle)

Beitrag von RalphT » Di 25. Feb 2020, 18:16

An den Wert der Spule habe ich nicht gedacht. Werde ich messen.

Du schreibst, dass der induktive Teil überwiegt. Gibt es da so eine Art Rezept, in welchem Verhältnis der inuktive Teil überwiegt?

Ich hatte die ganze Zeit ca. 40 Wdg. auf einem Ferritstab direkt gewickelt. Mit einem schlechten Empfänger kam ich auf ca. 20m Reichweite.

Nun hatte ich den Ferritstab mit einem Stück Papier isoliert und die gleiche Spule wieder verwendet. Allerdings habe ich den C2 verkleinert. Dadurch hat sich auch C1 verändert. Jetzt habe ich mit dem gleichen Empfänger eine Reichweite von ca. 120m.

Kann ich eigentlich davon ausgehen, wenn am Schwingkreis die höchste Spannung zu messen ist, dass dann das Optimum an Sendeleistung rauskommt?
Derzeit habe bei dieser Konstruktion ca. 160 Vss am Schwingkreis. Gespeist wird mit ca. 18 Vss an 15 Ohm. Ich finde das ist schon mal nicht schlecht.

Ich hatte ja die Loop-Antenne gesehen. Das Ding wollte ich mal nachbauen und das anstatt der Ferritspule anschließen. Da müsste doch bei 1W einiges gehen - oder?

Oszillatormann
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Re: Anpassung Endstufe an Antenne (Mittelwelle)

Beitrag von Oszillatormann » Mi 26. Feb 2020, 08:29

Eine Verständnisfrage: Der Generator liefert 80Vss an 20 Ohm Lastwiderstand. Das sind 28Veff und damit 40 W. Ist das bei 100 % AM? Also 40 Vss ohne = 10 W ohne Modulation? Weiter unten schreibst Du, es stehe 1W zur Verfügung. Irgendwie passen die Zahlen nicht zusammen oder das Oszilloskop ist nicht auf den 10:1 Tastkopf abgeglichen...

Ein Kochrezept zum Anpassen gibt es nicht. Einfachste Methode: Zwei Drehkos wechselseitig auf Vollgas abstimmen. Vollgas hat man, wenn das Magnetfeld am stärksten ist. Zum Messen kannst Du eine 1-Windungsspule mit 10 cm Durchmesser in der Verlängerung der Ferritstabachse platzieren und diese mit dem Oszilloskop verbinden.
Isolieren des Ferritstabes mit Pappe ist immer gut. Ob 20 Windungen 40 Windungen oder 80 Windungen am Besten sind, ist kaum vorhersagbar und theoretisch ist es egal. Praktisch bekommst Du keinen 12 nF Drehkondensator zum Abstimmen. Deshalb lieber mehr L nehmen. Wichtig ist, den Ferritstab auf möglichst der ganzen Länge zu bewickeln. Das Ziel muß es sein, die Güte der Wicklung inklusive Anpassungsverlusten möglichst groß zu bekommen.

Wenn am Schwingkreis die höchste Spannung bei gegebener Frequenz und Windungszahl liegt, ist auch das Magnetfeld am stärksten. Dann kommt am Meisten raus. Wenn Du mit nur 20 Windungen statt 40 Windungen genauso viel Spannung erreichst, ist die Leistung im Ferriststab viermal größer.

Wenn Du einen durchstimmbaren HF Generator hast, kannst Du die Bandbreite deiner Antenne schnell messen. Wenn deine Wicklung Güte 80 schafft, hast Du im Anpassungsfall Güte 40 und die Bandbreite ist dann bei 1 MHz 25 kHz. Das Oszilloskop sollte also 160 Vss bei 1 MHz und 160/1,41 = 113 Vss bei 1MHz+-12,5 kHz = 987,5 kHz und 1012,5 kHz anzeigen.

In dieser Größenordnung sollten deine Meßergebnisse liegen, sonst ist etwas vermurkst.

Eine Loopantenne mit 100 cm² Querschnitt funkt genauso gut wie ein Ferritstab mit 1 cm² Querschnitt und Güte 100.

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