This is not relevant in our case as it just influences equation numbering. But to be consistent we change it though.
271 lines
6.6 KiB
Markdown
271 lines
6.6 KiB
Markdown
## Messungen für Funkamateure
|
|
|
|
* Wichtige Messungen: Ausgangsleistung und HF-Spannungen
|
|
* Messung der Senderausgangsleistung erfordert definierten Abschluss
|
|
* Übliche Impedanz im Amateurfunk: 50 Ohm
|
|
* Direktes Messen in der Schaltung nur bei kleinen Leistungen sinnvoll
|
|
|
|
---
|
|
## HF-Spannungsmessung
|
|
|
|
* HF-Spannung wird mit einem HF-Tastkopf gemessen
|
|
* Diodengleichrichtung und Glättung mit nachgeschaltetem Kondensator
|
|
|
|
---
|
|
### HF-Tastkopf mit einfacher Gleichrichtung
|
|
|
|
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:576:a_messung_hf_tastkopf_leistungsmessung:Messkopf zur HF-Leistungsmessung über einen Spannungsteiler]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Eine Diode am Ausgang liefert die Spitzenspannung der HF-Spannung
|
|
* Abzüglich Forward-Spannung der Diode und evtl. Spannungsteiler
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI608]
|
|
|
|
---
|
|
### HF-Tastkopf mit doppelter Gleichrichtung
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:770:a_messung_hf_tastkopf_doppeldiode:HF-Tastkopf mit zwei Dioden für beide Halbwellen]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Zwei Dioden zur Erhöhung der Messgenauigkeit, insbesondere bei kleinen Leistungen
|
|
* Beide Halbwellen werden gleichgerichtet
|
|
* Ergebnis: Doppelte Spitzenspannung abzüglich zweimal der Forward-Spannung der Dioden
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI605]
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI604]
|
|
|
|
---
|
|
### Messen hoher HF-Leistungen
|
|
|
|
* Erfordert belastbares Dämpfungsglied
|
|
* Nimmt einen Großteil der Leistung auf
|
|
* Dämpfungsglied muss in die Berechnung einbezogen werden
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI609]
|
|
|
|
<note>
|
|
Keine Berechnung notwendig, da es nur eine Antwort mit Dämpfungsglied gibt
|
|
</note>
|
|
|
|
---
|
|
## Kalibrierung von Messschaltungen
|
|
|
|
* Notwendig für exakte Leistungsmessungen
|
|
* Korrekturwerte müssen erstellt werden
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI612]
|
|
|
|
---
|
|
### Berechnung eines HF-Tastkopfes
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:576:a_messung_messschaltung_beispiel_1:Beispiel einer HF-Messschaltung]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Eingangssignal wird impedanzrichtig abgeschlossen
|
|
* Spannung wird durch Spannungsteiler halbiert
|
|
* Nach Gleichrichtung durch Diode verbleibt die Spitzenspannung abzüglich Forward-Spannung
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI610]
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
#### Lösungsweg
|
|
|
|
* gegeben: $P_E = 1W$
|
|
* gegeben: $U_F = 0,23V$
|
|
* gegeben: $R_V = 110Ω$, $R_T = 330Ω$
|
|
* gesucht: $U_A$
|
|
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}R &= (\frac{1}{R_T + R_T} + \frac{1}{R_V} + \frac{1}{R_V})^{-1}\\ &= (\frac{1}{330Ω + 330Ω} + \frac{1}{110Ω} + \frac{1}{110Ω})^{-1}\\ &= 50,77Ω\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
* gegeben: $P_E = 1W$
|
|
* gegeben: $U_F = 0,23V$
|
|
* berechnet: $R = 50,77Ω$
|
|
* gesucht: $U_A$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}P_E &= \frac{U_{E,eff}^2}{R}\\ \Rightarrow U_{E,eff} &= \sqrt{P_E \cdot R}\\ &= \sqrt{1W \cdot 50,77Ω}\\ &= 7,125V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
* gegeben: $U_F = 0,23V$
|
|
* berechnet: $U_{E,eff} = 7,125V$
|
|
* gesucht: $U_A$
|
|
|
|
<left>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_S &= U_{E,eff} \cdot \sqrt{2}\\ &= 7,071V \cdot 1,414\\ &= 10,07V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_A &= \frac{U_S}{2}\,-\,U_F\\ &= \frac{10,07V}{2}\,-\,0,23V\\ &= 5,035V\,-\,0,23V\\ &= 4,805V \approx 4,8V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
### Berechnung der Eingangsleistung aus gemessener Gleichspannung
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:577:a_messung_messschaltung_beispiel_2:Beispiel einer HF-Messschaltung]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Spannung am Spannungsteiler entspricht der Ausgangsspannung zzgl. der Diodenspannung
|
|
* Effektivwerte berechnen
|
|
* Ermittlung der Eingangsleistung über den Schaltungswiderstand
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI611]
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
#### Lösungsweg
|
|
* gegeben: $U_A = 14,9V DC$
|
|
* gegeben: $U_F = 0,7V$
|
|
* gegeben: $R_1 = 54,1Ω$, $R_T = 330Ω$
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<left>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}R &= (\frac{1}{R_T + R_T} + \frac{1}{R_1})^{-1}\\ &= (\frac{1}{330Ω + 330Ω} + \frac{1}{54,1Ω})^{-1}\\ &= 50Ω\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_S &= (U_A + U_F) \cdot 2\\ &= (14,9V + 0,7V) \cdot 2\\ &= 31,2V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
<left>
|
|
* berechnet: $R = 50Ω$
|
|
* berechnet: $U_S = 31,2V$
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_{E,eff}\\ &= \frac{U_S}{\sqrt{2}}\\ &= \frac{31,2V}{1,414}\\ &= 22,06V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}P_E &= \frac{U_{E,eff}^2}{R}\\ &= \frac{(22,06V)^2}{50Ω}\\ &\approx 9,7W\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
### HF-Tastkopf mit doppelter Spitzenwertgleichrichtung
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:771:a_messung_hf_tastkopf_doppeldiode_2:HF-Tastkopf mit doppelter Spitzenwertgleichrichtung]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Berechnung wie bei einfacher Gleichrichtung
|
|
* Zusätzliche Berücksichtigung der doppelten Spitzenspannung
|
|
* Doppelte Forward-Spannung der Dioden beachten
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI607]
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
#### Lösungsweg
|
|
|
|
* gegeben: $U_A = 15,3V DC$
|
|
* gegeben: $U_F = 0,23V$
|
|
* gegeben: $R_{V1} = 56Ω$, $R_{V2} = 470Ω$
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<left>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}R &= (\frac{1}{R_{V1}} + \frac{1}{R_{V2}})^{-1}\\ &= (\frac{1}{R_{56Ω}} + \frac{1}{R_{470Ω}})^{-1}\\ &= 50,04Ω\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_S &= \frac{U_A}{2} + U_F\\ &= \frac{15,3V}{2} + 0,23V\\ &= 7,88V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
<left>
|
|
* berechnet: $R = 50,04Ω$
|
|
* berechnet: $U_S = 7,88V$
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_{E,eff} &= \frac{U_S}{\sqrt{2}}\\ &= \frac{7,88V}{1,414}\\ &= 5,57V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}P_E &= \frac{U_{E,eff}^2}{R}\\ &= \frac{{5,57V}^2}{50,04Ω}\\ &\approx 600mW\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI606]
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
#### Lösungsweg
|
|
|
|
* gegeben: $U_A = 15,3V DC$
|
|
* gegeben: $U_F = 0,23V$
|
|
* gegeben: $R = 50Ω$ aus dem Messsystem
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<left>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_S &= \frac{U_A}{2} + U_F\\ &= \frac{15,3V}{2} + 0,23V\\ &= 7,88V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}U_{E,eff} &= \frac{U_S}{\sqrt{2}}\\ &= \frac{7,88V}{1,414}\\ &= 5,57V\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
</right>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
* berechnet: $U_{E,eff} = 5,57V$
|
|
* gegeben: $R = 50Ω$ aus dem Messsystem
|
|
* gesucht: $P_E$
|
|
|
|
<fragment>
|
|
$\begin{split}P_E &= \frac{(U_{E,eff} \cdot 10)^2}{R}\\ &= \frac{(5,57V \cdot 10)^2}{50Ω}\\ &\approx 60W\end{split}$
|
|
</fragment>
|
|
|
|
--- style="font-size: smaller;"
|
|
## Feldstärkeanzeiger zur Leistungsmessung
|
|
|
|
<left>
|
|
[picture:496:a_messung_feldstaerkeanzeiger:Feldstärkeanzeiger]
|
|
</left>
|
|
<right>
|
|
* Messung der HF-Leistung über eine Antenne
|
|
* Empfangene HF wird gleichgerichtet und gepuffert
|
|
* Anzeige über empfindliches Strommessgerät
|
|
* Je höher der Zeigerausschlag, desto höher die HF-Feldstärke
|
|
* Exakte Messungen erfordern Kalibrierung
|
|
</right>
|
|
|
|
---
|
|
[question:AI613]
|