вых. импеданс передатчика

  Вход на форум   логин       пароль   Забыли пароль? Регистрация
On-line:  

Раздел: 
Телемеханика и связь в энергетике / Высокочастотная связь по ЛЭП / вых. импеданс передатчика

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 Next>> ответить новая тема

Автор Сообщение

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 27-05-2009 14:05
добрый день, уважаемые господа.
встала пере до мной задачка- рассчитать вых. передатчика (Z1= R1+i*X1) не нашел с ходу готовых методов (нашел только вх. импеданс), поэтому сделал так:
1. измерил вых. напр. на холостом ходу- это ЭДС цепи (Е)
2. измерил вых. напр. на нагрузке R
3. измерил вых. напр. на нагрузке R'

итого имеем систему ур-й:
Ur= E*R/[(R1+R)+i*X1]
Ur'= E*R'/[(R1+R')+i*X1], здесь величины комплексные.

переходя к модулям, получим:
(R1+R)^2+X1^2= (E*R/Ur)^2
(R1+R')^2+X1^2= (E*R'/Ur')^2
раскр. скобки и вычитая из 1-го ур-я 2-е:
2R1*R-2R1*R'+R^2-R'^2= (E*R/Ur)^2-(E*R'/Ur')^2
откуда
R1= [(E*R/Ur)^2-(E*R'/Ur')^2-R^2+R'^2] / ( 2 (R-R'))
далее вычислим Х1
X1= [(E*R'/Ur')^2-(R1+R')^2]^1/2
определить знак (инд. или емкостное) можно подключая послед. с нагрузкой емкость- если индуктивное, то напряжение на нагрузке несколько увеличится, т.к. часть инд-ти скомпенсируется, если емкость, то снизится.

кто может напишите, пожалуйста,
как Вы измеряете вых. импеданс. передатчика? верны ли мои выкладки?

аксакал
Группа: Участники
Сообщений: 718
Добавлено: 27-05-2009 15:05
а почему не мостиком?

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 27-05-2009 15:09
а почему не мостиком?

мостика нету и нету образцовых емкостей...(((
есть только ВЧ вольтметр, "Цш-ка" ну и резисторы на 75, 100, 150 Ом.

аксакал
Группа: Участники
Сообщений: 718
Добавлено: 27-05-2009 15:11
ждите - сейчас прийдет falcon и все раскажет :-)) (недавно делал)
(ИМХО: так считать неправильно в принципе)

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 27-05-2009 15:19
(ИМХО: так считать неправильно в принципе)

почему?
вижу только недостаток в определении ЭДС на ХХ.

аксакал
Группа: Участники
Сообщений: 718
Добавлено: 27-05-2009 15:40
допускаю, что на одной какой-то частоте Вы получите соответствие, но мерить/считать надо в большом диапазоне частот - не менее 7 полос пропускания

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 27-05-2009 16:03
но мерить/считать надо в большом диапазоне частот

конечно, думаю, необходимо повторять вышеописанные действия несколько раз для N частот.

попутно вопрос- есть ли девайсы, измеряющие вых. имп.? слышал про Анком, но он якобы только входной имп-с измеряет.

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 27-05-2009 16:57
...ждите - сейчас прийдет falcon и все раскажет :-))...

Сейчас не приду. Тут целое эссе можно написать (но к сожалению с неутешительными выводами), а скоро раб.день заканчивается.
Может, разве что, вечерком черкану чего-нибудь ...

... falcon и все раскажет :-))(недавно делал)

Сергей, у Вас что, в наших краях свой агент есть, который за мной подглядывал? :)

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 27-05-2009 17:04
... переходя к модулям, получим:
(R1+R)^2+X1^2= (E*R/Ur)^2
(R1+R')^2+X1^2= (E*R'/Ur')^2
... верны ли мои выкладки?


Imho неверны, ибо Ur здесь - это в общем случае комплексная величина (если Вы за опорный вектор принимаете Е), либо Е - комплексная величина (если Вы считаете опорным вектор Ur).
А Вы Е делите на Ur скалярно.

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 27-05-2009 17:12
...
1. измерил вых. напр. на холостом ходу- это ЭДС цепи (Е)

Одноконтурный линейный фильтр? ... Ну, ну!
... Одно время у меня лично сильный интерес (любопытство) вызывала разработка под кодовым наименованием АВАНТ. Но как-то в одночасье и одномоментно вдруг этот интерес испарился .... а всё из-за того, что применили одноконтурный ЛФ.
Не сочтите это за мой личный ... как бы это выразиться ... снобизм, просто на мой личный взгляд такое решение является своего рода симптомом ... (поскольку чую, что вряд ли у такого решения были технически веские основания)

аксакал
Группа: Участники
Сообщений: 718
Добавлено: 27-05-2009 17:13
а почему не мостиком?

мостика нету и нету образцовых емкостей...(((
есть только ВЧ вольтметр, "Цш-ка" ну и резисторы на 75, 100, 150 Ом.

зачем емкости? - достаточно хорошего симметричного трансформатора со средней точкой и образцового сопротивления (в МЭКе есть схема измерения затухания несогласованности - вот ее и используйте)

ветеран
Группа: Участники
Сообщений: 122
Добавлено: 27-05-2009 18:13

Одноконтурный линейный фильтр? ... Ну, ну!

Все-таки в чем проблема одноконтурного фильтра? Чем вызвана такая аллергия?

А если он проходит по шунтирующему и несогласованности?

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 27-05-2009 22:19

Одноконтурный линейный фильтр? ... Ну, ну!

Все-таки в чем проблема одноконтурного фильтра? Чем вызвана такая аллергия?

Надеюсь, Вы мне простите если я не стану этого объяснять?
Дело в том, что я по хорошему не силён в теории фильтров и методах их анализа, поэтому приведение внятных аргументов потребует от меня значительных усилий.
Однако же посмотрите на те же самые беспрецедентно дешёвые аппараты от з-да Зенит - там, несмотря ни на какое удешевление, фильтры таки не одноконтурные. Спросите их почему так.
А одесский Нептун, который покупает детали на Привозе?


А если он проходит по шунтирующему и несогласованности

... при работе с резистором 75 ом.
А ВЧ тракты - это 20...300 ом. Причём далеко не резисторы.

ветеран
Группа: Участники
Сообщений: 122
Добавлено: 28-05-2009 00:15

Однако же посмотрите на те же самые беспрецедентно дешёвые аппараты от з-да Зенит - там, несмотря ни на какое удешевление, фильтры таки не одноконтурные. Спросите их почему так.
А одесский Нептун, который покупает детали на Привозе?

На мой взгляд - это обеспечение внеполосных излучений.
про Нептун и привоз - это явно оччень большой перебор :-)

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 28-05-2009 00:43
Про нептун и привоз - это аллегория. Однако, есть очевидцы, котрые уверяют что во времена производства АВЗК-80 такое про себя сами нептунцы говорили. А в каждой шутке - доля шутки.

А в общем, честно скажу, не хочется мне спорить, полемику затевать на этот счёт: других дел много, не до баталий сейчас.
Давайте так: я Вам покажу семейство АЧХ двухконтурного ЛФ на частоте 42 кГц при изменении сопротивлений нагрузки от 20 до 500ом, а Вы потом мне покажете АЧХ вашего одноконтурного ЛФ в точно таких же условиях:

(масштаб по вертикали - дБ; масштаб по горизонтали - натуральный (т.е. линейный), килогерцы)

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 28-05-2009 00:46
М...да. ... Скажу честно: обещанное эссе на заданную тему мне писать откровенно лень. (Да и учёную степень за это не дадут :))
Поэтому просто попытаюсь вкратце обозначить некоторые возможные, так сказать, направления и пути...

Вообще, на мой личный взгляд, проблема измерения Zвых - то действительно проблема.

Если я правильно всё улавливаю и понимаю, то, imho, нормальные измерения Zвых возможны лишь при определённых условиях и всё равно будет сопровождаться определенными трудностями. Варианты:

1) либо мы в аппарате в состоянии добраться до той точки усилителя, о которой можно сказать, что она имеет практически нулевое выходное сопротивление ... - тогда плясать от неё (делая измерения в том числе и в ней тоже), можно будет получить достоверные результаты. Трудность в том, что нужна принципиальная уверенность, что выходное сопротивление в этой точке действительно достаточно мало;

2) либо усилитель по конструкции своей ультралинеен, работает в классе А. Тогда можно при остановленном передатчике измерять ВХОДНОЕ сопротивление как для пассивного двухполюсника, т.к. выходной каскад в данном случае не "отключен" от ЛФ никогда. - Тогда это ВХОДНОЕ сопротивление будет равно выходному. Либо МУС не класс А, а, допустим, АБ, но обязательно охваченный ООС ... (не знаю сколько при этом должна быть глубина ООС - наверное всё индивидуально);

3) либо мы заменяем выходные транзисторы усилителя их пассивными эквивалентами и потом так же измеряем ВХОДНОЕ сопротивление. Проблема при этом может состоять в адекватности выбранных эквивалентов транзисторов ... и, потом, надо учесть, что по хорошему наверняка для этих эквивалентов должна иметься какая-то частотная зависимость, а не то чтобы просто резисторы воткнуть;

4) по возможности полное моделирование буквально всей схемотехники, как минимум, выходных усилительных каскадов и обязательно линейной части в соответствующих программах (благо таковые существуют). Проблема в том, что иметь уверенность в достаточности проработанных\описанных в модели параметров. (Главное чтобы среди упущенных или ошибочно заданных параметров не попалось критических, существенно искажающих итоговый результат).

5) Теоретически идеальный метод: холостой ход и короткое замыкание. Но только теоретически.
Проблемы:
- не всякий ПРД выдержит такое. Как минимум один из режимов скорее всего окажется очень критическим (по части высокого риска выхода чего-нибудь из строя). Быть может проблема решаема за счёт проведения этих опытов на сниженном напряжении питания, но тут надо быть уверенным, что сигналы ПРД при этом промасштабируются адекватно, т.е. будут подобны и пропорциональны таким же для нормального режима работы;
- существенные нелинейные искажения напряжения в режиме ХХ и тока в режиме КЗ. Причём формы напряжения и тока не подобны друг другу, что делает неприменимым закон Ома. Проблему, вероятно, можно преодолеть посредством селективных измерений тех же самых параметров;
- таким методом мы измерим лишь модуль выходного сопротивления, а чтобы узнать угол нам всё равно потребуется что-то ещё (например, одновременное измерение с током той же самой ЭДС, до которой нужно ещё добраться!)

6) Подбор нагрузочного резистора по критерию максимума выделяемой на нём мощности (согласованности нагрузки).
Проблемы:
- точность измерений нужна просто дикая, поскольку если изобразить характеристику зависимости выходной мощности на нагрузке от сопротивления этой самой нагрузки, то можно увидеть, что вблизи своего максимума эта характеристика достаточно "плоская" - т.е. определяемость этого максимума весьма невысока. Конкретно: пусть имеем передатчик с выходным сопротивлением 75 ом, дающий на 100% согласованной нагрузке (75 ом) сигнал мощностью 1. Сменим сопротивление нагрузки с 75 на 48 ом и измерим выделяемую на нём мощность: она окажется равной 0,95. Повесим в качестве нагрузки резистор ок. 117...118 ом - так же получим 0,95 от максимальной мощности. - Т.е. практически максимум мощности в попытке его определения в данной ситуации окажется просто неуловим;
- при реактивном выходном импедансе вообще наизмеряем неизвестно что. К тому же стоит учесть, что понятие "согласованная нагрузка" не всегда находится в ладах с критерием максимальной мощности, если мы имеем дело с комплексным импедансом: в таких случаях реально максимально возможная мощность выделяется как раз таки не на согласованном, а на комплексно сопряженном импедансе (т.е. на таком, в котором активная составляющая равна Rвых, а реактивная равна Хвых с противоположным знаком).

7) "Облегчённая версия" опыта ХХ-КЗ: измерение на двух разных резисторах.
Проблемы:
- необходима намного более высокая точность измерений, нежели в опыте ХХ-КЗ. Причём чем меньше разница во взятых сопротивлениях тем больше погрешности определения Zвых (в пределе (т.е. если (Rнагр1=Rнагр2) эти погрешности, естественно, обращаются в бесконечность даже если ваш прибор абсолютно точен);
- необходимо быть уверенным, что выходное сопротивление практически чисто активно (либо имеет пренебрежимо малую реактивность). Иначе получим большую погрешность.
... Хотя и проверить сильно ли ошиблись или нет тут тоже можно, т.к. по результатам этих двух замеров можно вычислить и эквивалентную ЭДС тоже. Из чего в свою очередь можно вычислить ожидаемое напряжение на любом другом резисторе произвольного сопротивления. А затем подставить этот произвольный резистор в качестве реальной нагрузки передатчика и померить какое же напряжение на нём выделяется в натуре.

По этому поводу могу и пример реальный привести:
Подставлял в качестве нагрузок ПРД резисторы 387,7 и 25,85 ом. Измерял напряжения на них двумя вольтметрами: РЕТОМ ВЧ и В3-38.
РЕТОМ ВЧ: на 387,7 ом показал 72,3 в; на 25,85 ом - 22,0 в;
В3-38: на 387,7 ом показал 67,9 в; на 25,85 ом - 19,9 в.
Из сих результатов (в предположении что Zвых у меня чисто активно) вычислил, что:
- судя по показаниям РЕТОМ ВЧ: Zвых = 75,7 ом, эквивалентная ЭДС: 86,4 в;
- по В3-38: Zвых = 80,7 ом, эквивалентная ЭДС: 82,04 в.
За сим вычисляем, что: теоретически (если принять что Zвых чисто активно), то на резисторе 51 Ом:
- РЕТОМ ВЧ должен бы нам показать ок. 35 В; фактически же показал Uвых=37,8 В (на 51 Ом)
- В3-38 должен нам показать ок. 31,7 В; фактически показал Uвых=32,5 В (на 51 Ом)

Всё

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 06:28
для начала, спасибо большое всем.
... переходя к модулям, получим:
(R1+R)^2+X1^2= (E*R/Ur)^2
(R1+R')^2+X1^2= (E*R'/Ur')^2
... верны ли мои выкладки?


Imho неверны, ...
А Вы Е делите на Ur скалярно.


да я делю скалярно, но ведь при этом и слева пишу скаляр. я опирался на рссуждения:
1. отношение E/U:
E`/Ur`= |E`|/|Ur`|*exp(phi_e-phi_u);
|E`| = E, |Ur`|= Ur;
|E`/Ur`|= |E/Ur*exp(phi_e-phi_u)|= E/Ur, умножая на R ничего не нарушаем
2. импеданс:
Z`=(R1+R)+i*X1;
|Z`|= Z= ((R1+R)^2+X1^2)^1/2
3. если равны два компл. числа, то равны и их модули

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 06:38
зачем емкости? - достаточно хорошего симметричного трансформатора со средней точкой и образцового сопротивления (в МЭКе есть схема измерения затухания несогласованности - вот ее и используйте)

ага, думал про это- хороший косвенный метод, пожалуй самый честный из всех рассмотренных

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 06:54

7) "Облегчённая версия" опыта ХХ-КЗ: измерение на двух разных резисторах.

попробовал вывести для 3-х разных нагрузок (или скажем для не только R и R' а для Z и Z'), где ЭДС Е нивелируется из формул- получил громоздкие выражения, которые ко всему прочему, решить можно только численными методами...
во всем с Вами полностью согласен.

аксакал
Группа: Участники
Сообщений: 718
Добавлено: 28-05-2009 08:39
было б можно, поставил бы falcon 10 плюсов...
одно забыли: температурную нестабильность...
по импедансу: достоверные измерения могут быть только при усилителях классов А и АВ с глубокой ООС по току и напряжению. Во всех других случаях оценка будет в той или иной степени интегральной и приблизительной, а не реального времени. Ровно так как ведет себя выходное сопротивление усилителя/входное-приемника. И чудес здесь в динамике не избежать... (в лучшем случае можно получить амплитудную модуляцию сигнала параллельно работающей аппаратуры)

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 09:39
одно забыли: температурную нестабильность...

за счет ООС убирается, если не считать катушек, к-е ей не охвачены?
и "ухода" реактивных элементов.

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 09:48
Во всех других случаях оценка будет .... Ровно так как ведет себя выходное сопротивление усилителя/входное-приемника. И чудес здесь в динамике не избежать...

наверное в этом случае можно увидеть спектроанализатором, что вместо тона (или ожидаемого спектра) какя-то беда на выходе?

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 28-05-2009 12:14
R1= [(E*R/Ur)^2-(E*R'/Ur')^2-R^2+R'^2] / (R-R')
X1= [(E*R'/Ur')^2-(R1+R')^2]^1/2
верны ли мои выкладки?

Не повторяя (и не вникая глубоко в) выкладки протестировал результаты получаемые в ... в результате :) вычислений по предложенным формулам.
Резюме: математически всё верно, за исключеньем пустяка:
- есть очень стойкое ощущение (перерастающее в уверенность), что формулу для определения R забыли поделить на 2 (либо домножить на 0,5 - выбирайте что вам больше нравится).
Т.обр. считаю, что теоретически задача Вами решена. Поздравленья и респект.

... Только ... гм: ЭДС всё равно нужно измерять.
Хорошо тем у кого одноконтурный фильтр, а мне что делать, когда у меня двухконтурный дифференциально мостовой? Холостой ход на ВЧ окончании чреват боком!
... Наверное стоит как-нибудь при случае попробовать вывести аналогичное выражение не для эквивалентной ЭДС и сопротивлений, а для эквивалентного источника тока и проводимостей. По идее результат должен выйти точь-в-точь таким же ... блин, вот только недосуг ужасный!


P.S. Кстати, одной из практических проблем при измерении ЭДС может стать внесение измерительным прибором собственной существенной ёмкости (о порядке\величине этой ёмкости коллегам, надеюсь, хорошо известно?), которая при таком измерении не демпфируется абсолютно ничем! ... Особенный "швах" получим на высоких частотах.

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 302
Добавлено: 28-05-2009 13:15
to falcon 1/2 действительно потерялась, спасибо.
метод действительно имеет недостаток - измерение эдс на хх.

имхо- для усил. в режиме А или АВ это не опасно при любом числе контуров, если усил. не потеряет устойчивость и не возбудится.

на счет 1 или 2-х контурный опять же имхо(!) разницы здесь большой не будет- ведь 1 и 2-х по сути отличаются только ЧХ, а последствия будут одинаковы- значительное увеличение вых. напр. со всеми вытекающими...(может я ошибаюсь)
а снижать напряжение - нечестно.

пс- на досуге поломаю голову еще- может чего попрактичнее выдумаю.
имхо- конечно метод, предложенный Сергеем наиболее предпочтителен.

долгожитель
Группа: Участники
Сообщений: 326
Добавлено: 28-05-2009 13:52
имхо- для усил. в режиме А или АВ это не опасно при любом числе контуров, если усил. не потеряет устойчивость и не возбудится

Это уже зависит от конкретной схемотехники конкретного усилителя.
(зы: ага, значица у вас таки линейный усилитель? - Респект)

на счет 1 или 2-х контурный опять же имхо(!) разницы здесь большой не будет- ведь 1 и 2-х по сути отличаются только ЧХ, а последствия будут одинаковы- значительное увеличение вых. напр. со всеми вытекающими...(может я ошибаюсь)

Тут играет роль не то чтобы количество контуров, а собственно дифференциально-мостовой принцип построения фильтра.
Характерная особенность дифференциально-мостовых фильтров - это ... как бы выразиться ... инверсия сопротивления действующего на противоположных зажимах. Т.е. разомкнутое ВЧ окончание усилитель "видит" как короткое замыкание. И, соответственно, все сопутствующие дела: большой выходной ток усилителя, рассеивание почти всей мощности на его внутренних сопротивлениях => перегрев.
До кучи: весь этот выходной ток проходит через последовательные резонансные контуры ЛФ => перенапряжения и на катушках и на конденсаторах.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 Next>> ответить новая тема
Раздел: 
Телемеханика и связь в энергетике / Высокочастотная связь по ЛЭП / вых. импеданс передатчика

KXK.RU