Måling af impedans

Jeg skal måle den komplekse impedans, Z = R +jX som en funktion af frekvensen for enden af en hønsestige, der hvor kobleren (tuneren) tilsluttes. (Det er ikke hønsestigens karakteristiske impedans, der skal måles).

Jeg har målt med en RigExpert analysator og en miniVNA analysator. På hønsestigens to tråde er der monteret et 4 mm bananstik, der stikkes i en bananbøsning/BNC adapter og derefter direkte på analysatorens 50 ohms indgang.

Jeg tror imidlertid ikke på målingerne, der kommer ud med vidt forskellige værdier og langt fra er reproducerbare.

Er målemetoden ikke i orden, eller hvor er fejlen?

Svar til #1:
Hej Jørgen

Her er en beskrivelse som jeg har haft fornøjelse af: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/TransLin es.pdf

73 de OZ3QY Jan

Svar til #1:
Hej Jørgen

Jeg tror at den link her kan hjælpe dig , Ham der har skrevet den fik nok Nobel prisen

Hilsen Geniet i Kerteminde

De oz3n

https://www.ece.ubc.ca/~leos/pdf/e253/notes/powe r.pdf

Svar til #1:
Hvad er vidt forskellige resultater?

Svar til #1:
Hej Jørgen
Er det minivna eller minivna pro du anvender?
Det kan være at det er en balun du har brug for , hvis du ikke kan få skærm/stel på analysatorerne til at svæve (pas på hånd kapaciteten da den kan påvirke dine målinger.

Hilsen
Jørgen

Svar til #1:

Du kan ikke måle balanceret med en ubalaceret analysator.
Heller ikke med en balun, da den også vil "forvrænge" resultatet.
Der findes balancerede analysatorer, men de er voldsomt dyre.

Mvh, Flemming

Svar til #1:

Det er et ret kendt fænomen. Du har jo en antenne tilkoblet feederen, og den opsamler jo signaler. Det er formålet med antennen. Med mindre dine "målemetre" er meget smalbåndede (og jeg skal understrege at jeg ikke kender dine målemetre, men ca. 40 sekunders kig på producenternes hjemmesider siger mig, at det nok ikke er tilfældet), vil Return Loss broen i målemetret detektere alt, hvad der kommer ned fra antennen, altså både det reflekterede signal fra din generator og hvad antennen samler op. Alle signalerne lægger sig så sammen i din amplitude og i din fasedetektor, og vupti har vi problemet.

Du kan ikke undgå det ved at sweepe antennen i smalle områder, for det eneste du ændrer er din generators sweepområde, og det nytter ikke, hvis Return Loss broen er bredbåndet.

De eneste måder at komme ud over det problem på er:
1. Skru op for effekten fra din generator, så det reflekterede signal kan overdøve selv de kraftigste signaler på 7 mc båndet.

2. Mål din retureffekt med en spektrumanalyzer og regn/gæt fortegnet på dine "j'er". Hvordan man gør det sidste kan du læse lidt om i OZ april 1996.

3.Mål på et tidspunkt, hvor hele HF båndet er mere eller mindre dødt.

4. Brug en VNA med en rigtig modtager og ikke en bredbåndsdetektor.

mvh

Jørgen
Som fortsat syn's livet er for kort til QRP og gamle sure mænd

Svar til #1:

Din vigtigste udfordring er, at du vil måle en 'balanceret impedans' med et 'ubalanceret' måleinstrument, som #5 nævner.

#2s henvisning er ikke rigtig relevant i denne sammenhæng, selv om det er muligt at måle impedans med TDR-metoden - dog normalt ikke særlig nøjagtigt. #3s hevisning er blot en ubrugelig samling af de sædvanlige formler for effektoverførsel, især ved 60 Hz.

Det korte svar er derfor: 'Det kan du ikke'. Det lidt længere svar er, at der naturligvis er udveje. Her er et udvalg:

1: Du kan indsætte en balun, der omsætter fra balanceret hønsestige til ubalanceret måleinstrument. Det kræver dog, som #5 skriver, en god (og sikkert dyr) balun, der kan klare de måske ret store standbølgeforhold og tilhørende impedanser, som hønsestigen udviser ved de relevante frekvenser.

2: Du kan bruge den klassiske metode: Mål spændingen i de stående bølger på hønsestigen hen over lidt mere end en halv bølgelængde, så du får spændingsmaximum og -minimum og deres placering på ledningen med i målingerne. Opstillingen kalibreres ved også at måle med hønsestigen åben, kortsluttet og tilpasset ved antenne-enden - lige som ved kalibrering af din VNA. Derefter kan du udregne den komplekse impedans ved generatorenden.

vy 73
OZ7S Sven

Svar til #2:

Hej Jan

Tak for input.

Jeg har ikke brug for at måle den karakteristiske impedans af hønsestigen men for at måle impedansen ved indgangen til hønsestigen, der hvor kobleren tilsluttes.

Svar til #5:

Hej Jørgen

Jeg bruger en miniVNA Pro.

Jeg tror ikke så meget på en balun, da standbølgeforholdet på hønsestigen kan være meget stort - 20 og mere.

Tak for input.

Svar til #6:

Hej Flemming

Tak for input.

Jeg kom også i tvivl, men en ingeniør, der er vant til måle, fortalte mig, at jeg sagtens kunne måle balanceret med en ubalanceret analysator.

Svar til #7:

Hej Jørgen

Tak for input.

Du har ret, der er masser af uønskede signaler på kurverne.

Du foreslår, at jeg måler det reflekterede signal. Metoden kender jeg udmærket, men nu er det en hønsestige med Z0 = 560 ohm. Det passer ligesom ikke til min Bird eller indgangen på min spektrumanalysator. Begge er ubalanceret 50 ohm.

Hvad foreslår du så?

Svar til #8:

Hej Sven og tak for input.

Ad 1:

Jeg skal finde en balun der omsætter fra ca. 560 ohm til 50 ohm og som kan klare høje standbølgeforhold. Hvor finder jeg sådan en?

Ad 2:

En klassisk, god og nøjagtig metode, men den er praktisk umulig for mig. Desværre.

Har du andre forslag?

Svar til #11:

Der er blevet foreslået af anvende en balun. Det lyder umiddelbart som en god løsning, men da du efterlyser måling af kompleks impedans med L og C komponenter, så vil en balun ødelægge resultatet til ubrugelighed.
En simpel SWR måling vil dog være brugbar.

Mvh, Flemming

Svar til #12:

Jeg forstår ikke, hvad du mener. Begge dine instrumenter er 50 Ohms instrumenter, så du måler i forvejen i et 50 Ohms miljø.

Vil du måle impedansen ind i feederen med et instrument der har samme impedans som feederen?

mvh

Jørgen
Livet er fortsat for kort til QRP og gamle sure mænd

Svar til #13:
Hvad er formålet med målingen?

Svar til #16:

At kompensere for for stor selvinduktion eller kapacitet, så kobleren også kan klare at omsætte impedansen på 160 meter båndet.

Kompenseringen sker mellem udgangen af hønsestigen og indgangen af kobleren. Hvis jeg fx. på udgangen af hønsestigen måler Z = 350 - j500 ohm, er reaktansen kapacitiv, dvs. jeg skal i serie med kondensatoren forbinde en spole, der på arbejdsfrekvensen har en reaktans på 500 ohm.

Tilbage er så den reelle del af impedansen på 350 ohm, og den kan kobleren klare at omsætte til 50 ohm.

Svar til #15:

Nej, jeg måler ikke i et 50 ohms miljø, men i et miljø svarende til hønsestigens karakteristiske impedans, der er ca. 600 ohm.

Hvis din email adresse er aktiv på www.qrz.com, kan jeg sende dig en skitse af antenne, hønsestige og kobler. Så ser nu nøjagtig, hvor jeg har brug for at måle den komplekse impedans.

Svar til #18:
Måling med en støjbro kunne være løsningen http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/MeasBalL ine.htm Så får du også en smalbånds måling, da du jo bruger din modtsger som detektor! En noise bridge er nem at bygge også ti 600 ohms målinger. http://www.google.dk/search?q=noise+bridge&clie nt=tablet-android-google&espv=1&source=l nms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAgQ_AUoAWoVChMIz uf0-tLcxwIVRlssCh0J2Q41&biw=600&bih=960
vh erik

Svar til #13:

Ad 1: Jeg kan ud fra dit svar #17 se, at vi er på 160 meter, altså en HF-mæssigt lav frekvens.

Prøv at se, om ikke Minicircuits ( www.minicircuits.com ) skulle have en balun, http://194.75.38.69/products/Transformers.shtml , som kunne bruges. Når du først har balunen, kan du karakterisere den med din VNA med den sædvanlige open/short/load procedure med fx en load på 500 ohm. Som #11 er inde på, så bliver resultatet måske ikke så nøjagtigt; men med en open/short/load de-embedding kommer du nok tæt på - og så kan du foretage din kompensering af linjen og måle igen og komme endnu tættere på, da standbølgeforholdet ved hønsestigens generator-ende så er lavere end før kompenseringen. At du ikke ændrer linjens standbølgeforhold henne ved antennen er du jo nok klar over.

Ad 2: Jeg kan godt se, at på 160 meter bliver målinger langs med hønsestigen lidt besværlig!

vy 73
OZ7S Sven

Svar til #20:

Hej Sven

Det lyder som noget af en løsning. Skal det være en 1:1 balun?

Svar til #19:
Jeg mener at huske, at der i OZ for mange år siden var en konstruktionsartikel af en simpel antenne-målebro.
Desværre kan jeg ikke søge i gamle OZ (søgeprogrammet spiller kun under Windows) - måske andre kan hjælpe ?

mvh
søren

Svar til #21:
Jamen du kan da bare sætte rullespolerne i serie og prøve dig frem med 1 vinding af gangen.

Eller lave en grov beregning over systemets elektriske længde, feeder og antenne inkl.


Er du i nærheden af en kvart bølgelængde på 160 meter skal tuneren nok klare resten.

Svar til #21:
Jeg tror, jeg ville snuppe en 9:1 ohms ratio, så dit 50 ohm niveau ved VNA'en kommer op på 450 ohm på 'målesiden'. Det er nok i det niveau, dine impedanser vil lande.

En T9-1, http://194.75.38.69/pdfs/T9-1.pdf , koster fire bobs, så det er jo overkommeligt...

(Til #15: Husk, at kravet er, at der skal måles balanceret komplex impedans, ikke frem-/tilbagegående effekt.)

(Til #23: Jørgens tal i #17 var vist kun eksempler, så rullespoler dur måske ikke.)

Bonusinfo: Rohde & Schwarz har en ret heftig præsentation af måling af balancerede en- og to-porte med en ubalanceret VNA, se http://www.slideshare.net/RohdeSchwarzNA/true-d ifferential-sparametermeasurements .

vy 73
OZ7S Sven

Svar til #18:
Se, nu begynder jeg af dit svar til #17 at forstå, hvad det er du ønsker: At kunne lave to forlængerspoler. I og for sig behøver man ikke lave en masse målinger for det. Et par minutter med Excel kan klare det.

1.
Dit antennesystem udviser sikkert noget gustent med en masse negative j'er. Vi er altså i den nederste del af Smithkortet og formentligt langt ude tæt på periferien.

2.
Du kender din tuner og den variable komponenter, ikk' oss'? Så kan du ved at variere på L og C i et regneark beregne, hvor mange (eller få) Ohm og hvor mange (eller få) j'er din tuner magter at transformere ved 1,8 mc. Du vil sikkert opdage at du har svært ved at dække hele den nederste del af Smithkortet.

3.
Kunsten er nu at bestemme en spole, så du sammen med den og din tuner får dækket så meget som muligt af det hidtil udækkede område(r) af Smithkortet. Prøv dig frem med forskellige spolestørrelser. Du skal blot få impedansen ind i de(t) område(r) du bestemte i 2.

4.
Når du har den rigtige spolestørrelse, sætter du en spole i hver side af hønsestigen, og så skulle det gerne køre. Hvis ikke, så må du regne en gang til for nu ved du jo, at antennens impedans befinder sig uden for det område du fandt i 2 med brug af forlængerspole.

Jeg ville glemme alt om at bruge baluner, 1:9 transformatorer og andet godt. De balunerer og transformerer kun godt, hvis der ikke er for mange j'er osv. Det kan let give nogle ret "interessante" resultater. Desuden giver en måling jo kun impedansen på måletidspunktet. Antenneimpedansen varierer afhængigt af især luftfugtighed.

Jeg gætter på at siden du ønsker at kende dit antennesystems indgangsimpedans er det fordi, du ønsker at bruge så små spoler som muligt af hensyn til tabet. OK, men hvis man nu skærer spolerne til lige netop at kunne klare impedansen på måledagen, hvad så, når det bliver oktober, 4 C og tåge og der skal bruges noget mere j?

Min mailadresse på qrz.com??? ikke forstået.

mvh

Jørgen
Alt under 800 W er QRP

Svar til alle der har bidraget med input:

Jeg talte i dag med DC3ZB, Per, der som dansk ingeniør har arbejdet i mange år hos Motorola i Tyskland. Per kender også problemet, og han anbefaler samme metode, som flere af jer gør:

Forbind en balanceret-ubalanceret 1:9 trafo fra RF Mini Circuits mellem enden af hønsestigen og indgangen på analysatoren. Det kan ikke undgås, at målingerne bliver forstyrret af kraftige signaler i antennen, men så vælger man et tidspunkt, hvor signalerne/forstyrrelserne er minimale.

Det var det måletekniske.

Jeg kan også eksperimente mig frem til et resultat ved at indsætte en rullespole (eller en kondensator) i hønsestigens to ledere og på den måde finde en kompensering, hvor kobleren kan klare at omsætte impedansen.

Tråden er lukket fra min side, tak til jer alle.

Vy 73 de OV6A

Svar til #26:
Ok; husk at skrive en artikel til OZ om sagen - og hils DC3ZB fra mig!

vy 73
OZ7S Sven

Svar til #27:

Og så skriver du vel lidt om, hvorfor man ikke kan måle en balanceret impedans med et "ubalanceret" målemeter, selv hvis målemetret er isoleret fra jord, hhv. kobler meget svagt til jord, ikk' oss?

mvh

Jørgen
Livet er for kort til QRP