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Ingenieurwesen » Elektrotechnik » Antenne in Empfängerschaltungen
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Universität/Hochschule Antenne in Empfängerschaltungen
Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-05-22


Guten Abend,

ich hab da eine ganz einfache Anfängerfrage auf die ich nirgendwo eine zufriedenstellende Antwort finden kann. Wann man grundsätzlich Signaldetektor-Schaltungen baut, die also Funkwellen empfangen, gibt es eine Richtlinie wo in der Schaltung die Empfangsantenne eingebaut werden soll? Hab unten ein Paar Schaltungen abgebildet, leider erkenne ich nicht das Muster. Muss die Antenne immer als eine Platte eines parallel zum Verstärker geschalteten Kondendators gedacht werden? (die andere "Platte" wäre die Erdung.) Wenn ja, Wieso (vgl 1. Bild) muss da zwischen der Antenne und dem Transistor ein Koppelkondensator zwischengeschaltet werden? Die Antenne empfängt ja nur Schwingungen, warum muss da ggf noch Gleichstrom weggefiltert werden? (das ist ja die Kernaufgabe des Koppelkondensators).

Im großen und ganzen gibts eine Richlinie wo die Antenne in einer Empfäängerschaltung angebracht werden soll?















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jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-05-22


Salut,

so berechtigt Deine Fragen sind, ...
2020-05-22 22:47 - Seligman im Themenstart schreibt: ...eine ganz einfache Anfängerfrage auf die ich nirgendwo eine zufriedenstellende Antwort finden kann. Wann man grundsätzlich Signaldetektor-Schaltungen baut, die also Funkwellen empfangen, gibt es eine Richtlinie wo in der Schaltung die Empfangsantenne eingebaut werden soll? Hab unten ein Paar Schaltungen abgebildet, leider erkenne ich nicht das Muster. Muss die Antenne immer als eine Platte eines parallel zum Verstärker geschalteten Kondendators gedacht werden? (die andere "Platte" wäre die Erdung.) Wenn ja, Wieso (vgl 1. Bild) muss da zwischen der Antenne und dem Transistor ein Koppelkondensator zwischengeschaltet werden? Die Antenne empfängt ja nur Schwingungen, warum muss da ggf noch Gleichstrom weggefiltert werden? (das ist ja die Kernaufgabe des Koppelkondensators).

Im großen und ganzen gibts eine Richlinie wo die Antenne in einer Empfäängerschaltung angebracht werden soll?

...so wenig kann im Rahmen eines Posts endlicher Erstellungsdauer und -längeeine allgemeingültige Antwort gegeben werden.

Aus ähnlichen Gründen findet man auch keine präzisen Einbauorte und Beschaffenheitsvorschriften.
Es dürfen - außer bei Kleinsignalanlagen vielleicht - keine stromführenden Leitungen außerhalb eines geschirmten Bereichs (Gehäuse) geführt werden, daher ist kapazitive Kopplung ein sehr gern genutzter Kompromiß, denn eine Antenne in einem faradayschen Käfig, wie es ein Gehäuse oftmals darstellt, dürfte wenig verheißungsvollen Signalempfang bewirken.

Antennenbau ist eher Kunsthandwerk und wie sie genau auszusehen habe, hängt davon ab,
- welche Bandbreite der Empfangsbereich haben soll,
- was man damit will und
- vom Frequenzbereich, für den sie gedacht ist. Vergleiche nur mal einen
-KW-Langdraht und eine
-Handy-Leiterstruktur, einen
-Lambda-Halbe-Dipol und
-eine Ferritantenne.

Weiters, daß man eine Antenne entweder für Empfang der  
-magnetischen oder
- elektrischen Komponente des Feldes konzipieren muß. Deine scheinen an das E-Feld zu koppeln.

Die Funktionsweise studiert man am besten anhand eines Kapitels über den elektrischen Dipol, denn Antennen sind prinzipiell bidirektional. Erst ihre Kopplung an eine entsprechende Schaltung ergibt ihren Zweck.  
Man kann sie
-kapazitiv (also über einen Kondensator) oder
-induktiv (also ähnlich einer Trafowicklung) ankoppeln.

Ein Lehrbuch wäre das Antennenbuch von Rothammel ("Der Rothammel").

Adieu



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-23


Hi,

ich glaube ich habe mich etwas unglücklich ausgedrückt. Ich bezog mich nicht auf die Form bzw. Design, Länge etc. einer Antenne (was in der Tat in den Bereich des Kunsthandwerks abdriftet), sodern wo man eine Antenne innerhalb einer Schaltung anbringen soll. Also mit welchen Elementen in Reihe bzw. parallel schalten.

Ganz doofes bespiel, wenn wir zB die Antenne aus dem ersten Bildchen anstatt zwischen der 15Wdg-Spule und 47mu-Kopplungskondensator an anderen Orten, zB ungeschickter Weise an Orten mit roten Kreisen im Bildchen unten anbringen, kann man rein theoretisch begründen, wieso das falsch ist, oder ist es auch so ein "Handwerksding", also rein try and error?

Ja, die Frage ist etwas doof, aber ich find da wirklich kaum was Erklärendes, nur vorgeschlagene Schaltungen :(




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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2020-05-23


Hallo Seligman,
die Antenne muss an den Eingang einer Verstärker- oder (wie im dritten Beispiel im Themenstart) Gleichrichterschaltung angeschlossen werden, damit das von der Antenne empfangene Signal den gewünschten Effekt hat. In der Schaltung in Beitrag 2 sind die rot markierten Stellen entweder die Versorgungsspannung, Masse oder der Ausgang des Verstärkers und daher ungeeignet.

Kannst Du uns etwas mehr zu Deinen Vorkenntnissen schreiben, damit wir Dir gezielter helfen können?

Servus,
Roland



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-23


Hi Roland,

ja, meine Vorkenntnisse umfassen ersten vier Semester eines Physikstudiums, also insb Basics aus Elektromagnetismus & Elektrodynamik, also einen reinen theoretischen Hintergrund und die Frage beruht auf reiner Neugier das Konzept hinter Schaltungen, die Antenne einbauen zu "durchschauen". Bin also (momentan) kein Hobbybastler, sondern eher jemand, der nachdem sich die Schaltung angeschaut hat, über die Neuerkenntnis erfreut ein "Eureka" aussprechen möchte und weniger gerne selbst etwas "zusammenlötet" :)



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-23


Noch eine Frage zu einem Aspekt, den jacha aufgegriffen hat. Er sprach von
-kapazitiv (also über einen Kondensator) und
-induktiv (also ähnlich einer Trafowicklung) Fällen. Verstehe ich es richtig, dass "kapazitiv" hier bedeutet, dass die Antenne wie "ein Stück vom Kondensator" eingebaut ist, also wie in



Also ein Draht mit OFFENEM Ende. An der Spitze kann man sich (ich stelle mir das zumindest so vor) sich eben eine Kondesatorplatte denken.

während "induktiv" die Antenne als eine Schleife (wie aufgewickelte Spule) eingebaut ist wie hier:



?



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jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, eingetragen 2020-05-23


Salut,
die beiden Abbildungen zeigen ...
2020-05-23 15:29 - Seligman in Beitrag No. 5 schreibt: ...Verstehe ich es richtig, dass "kapazitiv" hier bedeutet, dass die Antenne wie "ein Stück vom Kondensator" eingebaut ist, also ... ein Draht mit OFFENEM Ende. An der Spitze kann man sich (ich stelle mir das zumindest so vor) sich eben eine Kondesatorplatte denken.
...während "induktiv" die Antenne als eine Schleife (wie aufgewickelte Spule) eingebaut ist...?
...in der Tat einfache Realisierungen der galvanischen Kopplung zw. Antenne und 'Endstufe'.
Man findet natürlich auch andere Einspeisepunkte, z.B. Mittelpunktanzapfungen von (größeren) Antennenanlagen, also an jeder der beiden Eingangsbuchsen eines Verstärkers eine "Antennenhälfte"  oder eben die beiden Wicklungsenden einer um einen Ferritkern gewickelten Spule (bsd. für Felder im einstelligen MHz-Bereich) am Verstärkereingangspaar.

Ein nicht unwesentliches Element der Übertragung zwischen Verstärker und Antenne sind in der Praxis Impedanzwandler, also auch eine Art Trafo.  

Mich dünkt, daß in praxi die Frage der Anbindung einer Antenne und die ihrer Form bzw. ihres Baus gar nicht voneinander getrennt werden können, jedenfalls wenn es um Signalamplitude, Reflexionsminderung und Richtwirkung geht.

Adieu



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, eingetragen 2020-05-23


Hallo Seligman,
wie jacha2 schon geschrieben hat, ist die Theorie und Praxis der Antennen ein weites Feld. Bei der Frage nach induktiv oder kapazitiv musst Du zwei unterschiedliche Aspekte unterscheiden: die Impedanz einer Antenne kann je nach Bauart und Frequenz einen positiven oder negativen Imaginärteil besitzen. Die Verbindung zwischen Antenne und dem Eingang des Verstärkers kann wie in der ersten und dritten Schaltung über einen Kondensator, über eine Induktivität, einen Transformator oder wie in der zweiten und vierten Schaltung direkt ausgeführt werden.
Um die von der Antenne aufgenommene Leistung bestmöglich zunutzen, ist eine Leistungsanpassung notwendig, diese ist aber nicht immer realisierbar.

Servus,
Roland

[Die Antwort wurde nach Beitrag No.5 begonnen.]



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-25


Hi Leute,

sorry, dass ich mich jetzt erst melde. Ok, also kann man ungefähr
sagen, dass die Antenne am Eingang eines Verstärkers (meistens
Transistor) eingebaut wird ggf je nach Anwendung kann auch ein Gleichrichter
zwischengeschaltet werden.


Jetzt wäre die Frage, wie wir die Antenne als eigebundenes Bauelement
in eine Schaltung in expliziten Rechnungen gehandhabt wird (um eben
die Leistungsanpassung auch konkret durchführen zu können)?

Sagen wir der einfachheit halber wir schauen uns den vereinfachten
kapazitiven Fall an:




Zwar kann man sich wie ich oben erläutert habe, die Antenne in diesem Fall
als eine Kondensatorhälfte "vorstellen", aber es ist ja nur eine
Anschauungshilfe. In der schlechten Zeichnung oben ist
zwecks Anschauung die "zweite Platte" in grün eingezeichnet.

Mit anderen Worten, wenn wir in diesem Stromkreis
was ausrechnen möchten, konnen wir die Antenne (in der Rechnung !)nicht
einfach als Kondensator handhaben, oder? Wie würde so eine konkrete Modellrechung aussehen, wenn wir zB zu dieser Schaltung folgende Daten hätten:

die Versorgungsspannung V,
eine Spule S mit charakteristischen Parametern Selbstinduktivität L,
Windungszahl N etc, ein
Koppelkondensator char durch Kapazität C ,einen Transistor,
und eben die Antenne.

Würden wir versuchen den Spannungsabfall am Transistor zu berechnen,
müsste natürlich irgendwie die Information über die Antenne einfließen,
aber wie? Als was für ein Bauelement/ Ersatzbauelement (womölich in einem Ersatzschaltbild) wird die Antenne hier in der Rechnung gehandhabt? Natürlich gelten hier die
üblichen Regeln zu Reihen und Parallelschaltungen, Knoten und
Maschenregeln, etc., aber solange man nicht weiß als "was" die Antenne hier betrachtet wird, kann man sie kaum in die Rechnung einbauen.




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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, eingetragen 2020-05-25


Hallo Seligman,
eine Empfangsantenne kannst Du durch eine Spannungs- oder Stromquelle mit komplexem Innenwiderstand modellieren.
Der Gleichrichter erzeugt aus der hochfrequenten Eingangsspannung ein Signal, das die Amplitude des Eingangssignals beschreibt, er ist daher nur für den Empfang von amplitudenmodulierten Signalen anwendbar.

Servus,
Roland



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Ueli
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.10, eingetragen 2020-05-25


Hallo Seligman,
ich möchte noch hinzufügen, dass es auch die Möglichkeit gibt, die Antenne als Schaltung zu modellieren. Also z.B. eine Serienschaltung: aus L, C, Verlustwiderstand und Strahlungswiderstand. Im Idealfall ist die Antenne in Resonanz, d.h. L und C bilden einen Kurzschluss und es bleibt der Strahlungswiderstand ohne Verluste. Die Grösse des Widerstandes hängt von der Bauweise der Antenne ab (lambda/4: 36ohm).
In deinen Beispielen sehe ich vorwiegend Monopol (Groundplane)-Antennen, also liegt der Ersatzwiderstand auf der einen Seite auf GND. (Dipolantennen hingegen sind symmetrisch und haben zwei Anschlüsse und müssen anders (balanced) angeschlossen werden).
Also in deinem Fall genügt meistens ein Widerstand mit 36ohm nach GND. Falls die Frequenzselektivität nachgebildet werden soll, braucht es noch ein L-C-Serienglied.
Gruss Ueli



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.11, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-26


Hi Ueli,

da würde ich noch gerne etwas nachhaken. Lass uns zunächst beschränken
auf den Monopol-Fall.
Ich verstehe nicht ganz wie diese Modellierung der Antenne als LCR-Serienschaltung
umgesetzt werden soll.
Meinst du so:




?
Zumindest ist das linke Ding, das was ich unter eine LCR-Serienschaltung verstände.
Ist es das was du gemeint hast? Wenn ja, dann verstehe ich leider nicht ganz, was du damit meinst im Fall des
Monopols den Ersatzwiderstand (in der Zeichnung wäre das ja R) auf GND legen.
Oder meinst du vielleich sowas:



Aber dieses Ding sieht eher wie die Modellierung einer Dipolantenne, wenn man die
Kondensatorplatten "auseinandergezogen" vorstellt:




Das irritiert mich. Welchen Denkfehler mache ich hier?

Anderseits, wenn wir nun Dipolantenne betrachten, also




wie sieht so ein "ausbalanciertes" Ersatzschaltbild aus, das du angesprochen hast?

Gruß,

Seligman







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Ueli
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.12, eingetragen 2020-05-26


Nicht ganz, ich habe es so gemeint:

Vin ist dort, wo die Antenne am Verstärker angeschlossen ist. Der Pfeil soll der GND sein. Im ersten Bild kann man den ganzen Strang auch parallel zur Spule der Schaltung einzeichnen.
Gruss Ueli



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.13, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-26


Also du meinst im Monopol-Fall so:



Und bei Dipolantenne wird dasselbe Teil jeweils an beiden Enden drangemacht:




?



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Ueli
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.14, eingetragen 2020-05-26


Beim Monopol stimmt es. Beim Dipol braucht es noch so etwas wie einen Transformator, damit nicht nur der obere Zweig aktiv ist. (Der untere Zweig hängt ja einfach am GND.
Das Teil heist BALUN (balanced-unbalanced



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.15, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-26


Also wenn wir beim Dipol sind, dann müsste im letzten Bildchen
aus meinem letzten Post
an den beiden roten Kreispaaren sich zusätzlich immer ein
Transistorenpaar befinden? Sowohl im "physikalischen" Bild oberhalb
des roten Pfeils, als auch beim Ersatzschaltbild?

Kann man sogar sagen, dass das auch
hinsichtlich der Implementierung in die Schaltung
im Grunde der einzige essentielle Unterschied zwischen Monopol-
und Dipolantenne ist (wenn man den Design der Antenne außen vor lässt)?



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.16, eingetragen 2020-05-26


Hallo Seligman,
wie Ueli schon schrieb, muss man die symmetrische (balanced) Ausgangsspannung einer Dipolantenne durch eine geeignete Schaltung in eine unsymmetrische (unbalanced), also auf das Massepotential bezogene Spannung umwandeln. Meistens verwendet man dazu Transformatoren, aber eine Differenzverstärkerschaltung wäre auch eine Möglichkeit.

In der unteren Schaltung in Beitrag 13 darfst Du die Ausgangsimpedanz der unteren Dipolhälfte nicht kurzschließen.

Servus,
Roland



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.17, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-27


Hi Roland,

du hast vermerkt, dass

2020-05-26 23:06 - rlk in Beitrag No. 16 schreibt:

In der unteren Schaltung in Beitrag 13 darfst Du die Ausgangsimpedanz der unteren Dipolhälfte nicht kurzschließen.



Wie müsste andernfalls die untere Dipolhälfte in die Schaltung eingebaut werden? Angemerkt, ich bin dem Begriff der " Ausgangsimpedanz" noch nie begegnet. Was meinst du damit? Einfach die Tatsache, das in der Schaltung, die ich gezeichnet habe, die CLR-Reihe am Ground liegt oder was anderes?



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.18, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-27


Ein anderer Aspekt, den ich noch gerne ansprechen würde, ist
die einstellbare Frequenzselektivität. Ueli schrieb dazu im Beitrag 10, dass
man dazu noch ein L-C-Serienglied bräuchte.

Verstehe ich das richtig, dass das Teil (fürs Monopol) so aussehen würde:  




wobei natürlich hier die Resonanzfrequenz des LC-Glieds flexibel einstellbar wäre (ist ja der Sinne der Sache), während die rot umkreiste Schaltung, die die Antenne modelliert, durch den Design vollständig determiniert ist. Hab ich das so richtig verstanden?



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.19, eingetragen 2020-05-27


Hallo Seligman,
mit Ausgangsimpedanz ist der komplexe Innenwiderstand der Spannungsquellen gemeint, die als Modell für die Antennen verwendet werden. Für eine Monopol-Antenne hat man eine Quelle, deren zweiter Anschluss mit Masse verbunden ist. Für eine Dipolantenne gibt es zwei Quellen, die gegenphasige Spannungen liefern.

Wenn Du eine Hälfte mit Masse verbindest, wie Du das in Beitrag 13 getan hast, wird die Ausgangsspannung kurzgeschlossen und Du verwendest nur die andere Hälfte als Monopol.

Zu Beitrag 18: die Idee eines Schwingkreises zur Wahl der Empfangsfrequenz ist richtig, allerdings würde man einen Parallelschwingkreis verwenden, um die gewünschte Übertragungsfunktion eines Bandpassfilters zu erhalten.

Servus,
Roland


[Die Antwort wurde nach Beitrag No.17 begonnen.]</small



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.20, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-28


Ich verstehe mittlerweile (vermutlich) was ich bei der Modulierung
der Dipolantenne falsch gemacht habe (...denn so wie ich die
Schaltung aufgebaut habe, liefert die zweite Hälfte des
Dipols keine Effekt; ergo die Ersatzschaltung unterscheiden sich
nicht von dem Fall beim Monopol).

Was mir noch nicht klar ist, wie ich die zweite Häfte des Dipols
verbaue, um den Dipol zu modulieren. Also zunächst
(physikalisch; ohne Modellierung) sieht der Einbau des Dipols so aus?
(beim letzten Mal habe ich je die Trafos vergessen):




So, und bei Modellierung/Ersatzschaltung wird die "obere"
Hälfte des Dipols wie im ersten Bildchen aus dem Beitrag 13
ersetzt, und wie wird die zweite Hälfte eingebaut?
Meinst du vielleicht so:





Also einfach "gespiegelt"?



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tino1003870
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.21, eingetragen 2020-05-28


Hallo Seligmann,

Der Tip mit dem Balun war schon gut. Ein Balun ist ein Trafo. Also ein Teil, welches ein differentielles Signal (wie deinen Dipol) in ein Masse-bezogenes Signal (Transistor-Basis-Emitter) wandelt. Deine Schaltung schließt immernoch eine Dipolhälfte kurz.

Mal die beiden Spulen parallel zum Dipol und rechne eine Spule vom Trafo (=Balun) mit in deinen Dipol mit ein. Achtung: der Balun ist ein belasteter Trafo, also transformiert sich die Eingangsimpedanz des Transistors durch den Balun auf den Dipol. Deswegen werden meist Drehkondensatoren beim basteln benutzt. S11 vom Transistor is nämlich auch noch von S22, also der Ausgangsimpedanz und damit der Last deiner Transistorstufe abhängig.

VG, Tino



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.22, vom Themenstarter, eingetragen 2020-05-30


Guten Abend,

anscheinend bin ich irgendwie zu blöd um diese Konstruktion mit Balun zu realisieren. Ich hab unten wieder was schönes gemalt. Also wir haben oben wieder einen Dipol, wie er "physikalisch" eingebaut ist (richtig?) und unten die Ersatzschaltung in der ich die versucht habe den Balun richtig einzubauen. Den oberen "Ast" (blau) habe ich wie Betrag 13 als Monopol modelliert (da soll ja korrekt sein?) und jetzt ist die Frage wie ich mit dem Trick mittels Balun den unten Ast (grün) modelliere, ohne dass das Teil einfach kurzgeschlossen wird (und die die Schaltung somit den selben Effekt wie Monopol haben wird).

Ist es jetzt so richtig? (rot umkreist habe ich das was ich als Balun-Element verstanden habe)



Wenn das auch falsch ist, könntest du vielleicht einzeichnen, wie man andernfalls den grünen Ast in der Ersatzschaltung anbaut (insofern der blaue korrekt eingebaut ist)?



Gruß

Seligman



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tino1003870
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.23, eingetragen 2020-06-01


Vielleicht hilft der Anhang weiter ...




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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.24, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-02


Zwei Sachen verstehe ich nicht ganz:

1) was bedeuten die gestrichelten Linien in a) und b)?

2) Diese Quadrate mit Gradangaben: Sind das Elemente ohne nähere Angaben zu deren Realisierung (also "black box"), die eine Phasenverschiebung um angegebene Gradzahl bewirken?



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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.25, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-02


Hmmm ich verstehe mittlerweile wie ein Balun verwendet wird, also wie du es sagtest als Wandler eines differentiellen Signals (der vom Dipol kommt) in ein Masse-bezogenes Signal (an den Transistor-Basis-Emitter). Physikalisch sieht das dann so aus, denke ich:




Das einzige Problem, dass ich an dieser Stelle nicht verstehe, ist wie sieht in diesem Fall die Ersatzschaltung für den Dipol aus? Diese beiden Äste müssen wir für Berechnungen irgendwie modellieren, also so wie wir im Beträgen 12 & 13 (erstes Bildchen) für den Monopol gemacht haben. Mir ist noch nicht klar, wie wir so eine Modellierung im Fall des Dipols realisieren können ohne irgendwas kurzzuschalten.  

Habe versucht über die Skizzen im Anhang nachzudenken. Also in a) würden beim Ersatzschaltbild in der Modellierung die beiden unten rot eingekreisten Teile jeweils dem Teil aus Ueli's 12. Beitrag entsprechen:




Und in b) ist schrittweise die Modellierung eines differentiellen (=symmetrischen)Inputs als asymmetrische Ersatzschaltung eingezeichnet? Der Wechselstromgenerator links kann als LC-Komponente (grün unkreist oben) gedacht werden?



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rlk
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Hallo Seligman,
2020-06-02 11:43 - Seligman in Beitrag No. 24 schreibt:
Zwei Sachen verstehe ich nicht ganz:

1) was bedeuten die gestrichelten Linien in a) und b)?
ich vermute, dass damit eine Symmetrieachse angedeutet werden soll.
2020-06-02 11:43 - Seligman in Beitrag No. 24 schreibt:
2) Diese Quadrate mit Gradangaben: Sind das Elemente ohne nähere Angaben zu deren Realisierung (also "black box"), die eine Phasenverschiebung um angegebene Gradzahl bewirken?
Genau. In den Teilbildern d und e werden konkrete Schaltungen gezeigt, um die gewünschte Phasenverschiebung zu erzielen.

In der ersten Schaltung in Beitrag 25 hast Du wieder die untere Hälfte des Dipols mit Masse verbunden und damit kurzgeschlossen. Der Balun kann so seine Funktion nicht erfüllen. Ich finde einen Transformator als Balun leichter zu verstehen. Du schließt die beiden Dipolhälften an die Primärwicklung an, die Sekundärwicklung verbindest Du mit Masse und dem Eingang des Verstärkers.

Servus,
Roland



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Seligman
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2020-06-03 01:49 - rlk in Beitrag No. 26 schreibt:




In der ersten Schaltung in Beitrag 25 hast Du wieder die untere Hälfte des Dipols mit Masse verbunden und damit kurzgeschlossen. Der Balun kann so seine Funktion nicht erfüllen. Ich finde einen Transformator als Balun leichter zu verstehen. Du schließt die beiden Dipolhälften an die Primärwicklung an, die Sekundärwicklung verbindest Du mit Masse und dem Eingang des Verstärkers.





Hey,

du meinst also womöglich sowas:



? Ich bezeichne im follgenden diese Schaltung mit (1), da ich unten auf sie zu sprechen kommen werde. Weiterhin bezeichne ich mit (2) die Schaltung aus Beiträge 12/13, die eine Modellierung des Monopols darstellt:



Folgender Aspekt irritiert mich seit der Modellierung des Monopols. Beim Monopol hatten wir ja als Modellierung Schaltung (2) verwendet.

Und ich frage mich, ob es möglich ist, diese Modellierung des Monopols durch eine Modifikation (also so ein Balun geschickt dranbauen und vielleicht noch was zum Koppeln) die Schaltung (2) so zu erweitern, dass es dann nach dieser Modifikation eben den Dipol modelliert.


(1) und (2) scheinen sie ja vom Aufbau her grundverschieden zu sein, anderseits ist physikalisch ein Dipol sowas wie ein "symmertisch ergänzter" Monopol. Das führt mich zur Frage, ob die Realisierung des Dipols durch (1) die einzige Möglichkeit ist oder ob eine Dipolmodellierung auf durch eine gewisse Modifikation der Monoplorealisierung (2) erreichbar ist, also gewissenweise mit (2) "verwandt" ist.


Mit anderen Worten ob diese symmetrische "Beziehung" zwischen Dipol und Monopol auch in den Modellierungen wiedergespiegelt werden kann?



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.28, eingetragen 2020-06-04


Hallo Seligman,
wenn die beiden Kondensatorplatten in der ersten Schaltung die Dipolhälften darstellen, dann ist die Schaltung richtig.
Bei der zweiten Schaltung fehlt die Spannungsquelle im Ersatzschaltbild der Monopolantenne.
Ein realistisches Ersatzschaltbild für einen Dipol ist komplizierter, als ich zuerst angenommen habe, als erste Näherung würde ich für jede Dipolhälfte eine Spannungsquelle mit komplexem Innenwiderstand verwenden. Die zweiten Pole der Spannungsquellensind miteinander verbunden, dieser Knoten ist über eine kleine Kapazität mit Masse verbunden.

Servus,
Roland



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.29, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-04


Guten Abend,

also nochmal zum Monopol.

2020-06-04 12:13 - rlk in Beitrag No. 28 schreibt:

Bei der zweiten Schaltung fehlt die Spannungsquelle im Ersatzschaltbild der Monopolantenne.


Servus,
Roland


Ja, das war auch so ein Punkt, der der mich bei der Schaltung in Beitrag 12 von Ueli verwirrt hat. Andernfalls stehe ich grad auf dem Schlauch.Ich vermute, dass Ueli da implizit angenommen hat, das am linken Ende seines Modells (also an dem nach unten zeigenden Pfeil) sich zusätzlich eine Wechselspannungsquelle befindet, oder? Oder hab ich das missverstanden?

Jedenfalls, wäre das da die richtige Monopol-Modellierung?:




2020-06-04 12:13 - rlk in Beitrag No. 28 schreibt:

Ein realistisches Ersatzschaltbild für einen Dipol ist komplizierter, als ich zuerst angenommen habe, als erste Näherung würde ich für jede Dipolhälfte eine Spannungsquelle mit komplexem Innenwiderstand verwenden. Die zweiten Pole der Spannungsquellensind miteinander verbunden, dieser Knoten ist über eine kleine Kapazität mit Masse verbunden.





Zum Dipol: meinst du das vielleicht so:








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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.30, eingetragen 2020-06-04


Hallo Seligman,
ja, das Ersatzschaltbild für die Monopol-Antenne ist richtig und Du hast sie auch richtig an den Verstärkereingang angeschlossen.
Dass die Antenne eine Spannungs- oder Stromquelle darstellt, sollte spätestens seit Beitrag 9 klar sein.

In der zweiten Schaltung hast Du das von mir in Beitrag 28 beschriebene Ersatzschaltbild der Dipolantenne richtig gezeichnet, aber falsch angeschlossen: die beiden Anschlüsse der Antenne entsprechen den Knoten rechts bzw. unterhalb der Widerstände, diese sollten mit den beiden Anschlüssen des Baluns verbunden sein. Wie groß ist die von der Antenne abgegebene Spannung in Deiner Schaltung?

Servus,
Roland



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.31, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-05


Gut, der Monolpol-Fall wäre damit klar. Nun zum Dipol:

Zunächst wollte ich eine Sache ansprechen, die mich über den
gesamten Thread verwirrt:

Wenn wir künftig über die physikalische Schaltung, also dieses Ding

sprechen, bezeichnen wir es künftig mit PD:






(Hier habe ich den Balun zunächst als black box gezeichnet)


Und die Modellierung mit MD.

Du hast ja geschrieben:


2020-06-04 22:54 - rlk in Beitrag No. 30 schreibt:


In der zweiten Schaltung hast Du das von mir in Beitrag 28 beschriebene Ersatzschaltbild der Dipolantenne richtig gezeichnet, aber falsch angeschlossen: die beiden Anschlüsse der Antenne entsprechen den Knoten rechts bzw. unterhalb der Widerstände, diese sollten mit den beiden Anschlüssen des Baluns verbunden sein. Wie groß ist die von der Antenne abgegebene Spannung in Deiner Schaltung?



amit meinst du doch, dass im Bildchen die roten Kreise des PD linksden roten der MD rechts entsprechen? Also so:



Und dein Vorschlag wäre den Balun so einzubauen?




?








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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.32, eingetragen 2020-06-05


Hallo Seligman,
zu der Verwirrung habe ich wahrscheinlich beigetragen, weil ich nicht darauf hingewiesen habe, dass Du häufig die "physikalische Schaltung", in der die Antenne eingezeichnet ist mit der Modellschaltung, in der die Antenne durch ein Ersatzschaltbild nachgebildet wurde, vermischt hast. Das tut mir leid.

Die roten Kreise in PD und MD stellen die Anschlüsse der Dipolantenne dar, zwischen denen die aus dem Feld aufgenommene Spannung entsteht. Wenn Du sie wie in der Schaltung MD rechts von PD miteinander verbindest, wird diese Spannung kurzgeschlossen, womit Du die Antwort auf meine Frage in
Beitrag 30 einfach finden solltest.

Die letzte Schaltung ist richtig, sie ist ja das Modell für PD.

Servus,
Roland



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Ueli
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.33, eingetragen 2020-06-06


Hallo zusammen,
hab die Zeichnung ein bisschen "aufgeräumt":

statt zwei Spannungsquellen (was auch richtig ist, man müsste aber die Phase noch angeben) ist jetzt nur noch eine eingezeichnet.Den Verstärker habe ich durch ein Dreieck symbolisiert.
Gruss Ueli



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.34, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-07


Hey Leute,

ich denke ich habs jetzt verstanden. Ich danke euch ganz ganz viel für die Erklärungen und ebenso die Geduld ;)

Noch eine letzte Sache, da bin ich mir fast sicher das es das ist, wollte sicherheitshalber aber doch mal nachfragen: In der mittlerweile richtigen Monopolschaltung
ist der rot eingekreiste Teil  (bzw das entsprechende Element lässt sich auch in Ueli's 3. Zeichnung finden)) genau für die Einstellung/Regulierung der gewünschten Resonanzfrequenz zuständig?








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tino1003870
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.35, eingetragen 2020-06-07


Hallo Seligmann,

die Elemente L und C deines Reihenschwingkreises verschwinden bei Resonanz nd es bleibt das R. Dieses R stellt mit der eingekreisten Spule einen belasteten Spannungsteiler dar. Der ist frequenzabhähgig. Insofern hast du recht und stellst mit der Spule die Spannung an der Transistorbasis ein.



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.36, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-08


Ich hab meine Fragestellung wohl etwas schwammig formuliert. Der Punkt den ich aufgreifen wollte, war wie in einem Gerät (zB Radio) beim dem die zu empfangene Frequenz eingestellt werden kann, die Regulierung am Beispiel der Monopolschaltung oben erfolgt. Was ist da "regulierbar", was statisch (also nicht einstellbar und einzig durch physikalische Beschaffenheit der Antenne zB Länge, Form etc determiniert)? Die grüne LC-Komponete oder die rote (oder beides) in unserer Modellschaltung:




Wenn ich dich richtig verstanden habe ist die Spule aus dem roten Bereich als belasteten Spannungsteiler dafür zuständig wie viel Strom durch den Transistor abgegriffen wird, falls (!) die empfangene Frequenz bereits mit der grünen LC-Komponente resoniert.

Die Frage ist aber, ob diese Empfangsresonanz (als die Resonanzfrequenz des grünen LC) ebenfalls dynamisch regulierbar ist (um die gewünschte Frequenz zu empfangen bzw präziser rauszufiltern), oder ob der grüne LC durch die physikalische Beschaffenheit der Antenne (Länge, Form etc) vollständig determiniert ist und nicht dynamisch (also mit einem Potentiometer) reguliert werden kann. Somit wäre NUR der rote LC regulierbar.

Oder sind in einem klassisch aufgebautem Empfänger sowohl grüne als auch rote LC-Komponente dynamisch regulierbar? (also mit grun "was zu resonieren hat" und mit rot "was aus dem ganzen empfangenen Spektrum - unter berücksichtigung durch grüne LC fixierter Resonazfrequenz -stärker  über Transistor fließen gelassen werden soll)?



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rlk
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.37, eingetragen 2020-06-08


Hallo Seligman,
der grüne Schwingkreis wird durch die Form und Größe der Antenne bestimmt, zur Abstimmung der Empfangsfrequenz muss man daher den in Beitrag 19 angesprochenen Parallelschwingkreis verwenden. Dazu fehlt in der Schaltung aus Beitrag 36 ein einstellbarer Kondensator parallel zu der Induktivität im rot markierten Bereich. Der Kondensator zwischen der Induktivität und der Basis des Transistors dient dazu, den Kurzschluss der Gleichspannung zwischen Basis und Emitter durch die Induktivität zu verhindern. Seine Impedanz wird so gewählt, dass sie bei der Empfangsfrequenz klein ist.

Servus,
Roland

PS: Ich habe einen Editor auf gefunden, mit dem man Schaltungen wie
zeichnen kann. Die Datei dazu findest Du in
dl.php?id=2295&1591624738



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Seligman
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.38, vom Themenstarter, eingetragen 2020-06-08


2020-06-08 16:06 - rlk in Beitrag No. 37 schreibt:

der grüne Schwingkreis wird durch die Form und Größe der Antenne bestimmt, zur Abstimmung der Empfangsfrequenz muss man daher den in Beitrag 19 angesprochenen Parallelschwingkreis verwenden. Dazu fehlt in der Schaltung aus Beitrag 36 ein einstellbarer Kondensator parallel zu der Induktivität im rot markierten Bereich. Der Kondensator zwischen der Induktivität und der Basis des Transistors dient dazu, den Kurzschluss der Gleichspannung zwischen Basis und Emitter durch die Induktivität zu verhindern. Seine Impedanz wird so gewählt, dass sie bei der Empfangsfrequenz klein ist.




Aber dann, wenn der zur Spule im rot eingekreisten Sektor der zur Abstimmung der Empfangsfrequenz notwendge parallel geschaltete Kondensator fehlt, dann haben wir in Betrag 36 also eine vereinfachte Schaltung ohne dynamische Abstimmung der Empfangsfrequenz.

Welchen Zweck erfüllt dann dort die Spule im roten Sektor? Ohne den parallelen Kondensator, den du aangesprochen hast, scheint die Spule da zwecklos zu sein, oder?



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Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen.
Ueli
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@Roland: Danke, sehr nützlich, so einen Editor habe ich schon lange gesucht!
@Seligman: Solche Eingangsnetzwerke sind entweder zur Frequenzselektierung oder zur Leistungsanpassung gedacht. Oft dienen Spulen auch dazu, dem Verstärker Gleichspannung für den Betrieb zuzuführen und die Hf-Spannungen fernzuhalten.
Bei deiner Schaltung werde ich aber ehrlich gesagt nicht schlau. Der Kondensator ist zu gross, um eine Frequenzselektive Wirkung zu haben. Er dient wohl nur dazu, den Basis-Arbeitspunkt des Transistors nicht auf GND zu ziehen. Die Spule ist eventuell Teil der Antenne. Vielleicht ist diese zu kurz dimensioniert und wird durch die Spule künstlich verlängert. Soll ja vorkommen, dass der Platz nicht reicht.



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