(HFT) Leistungsanpassung eines Verstärkers

[thomas123]

Hallo,
ich komme bei der HA:
http://www.hft.tu-berlin.de/fileadmin/fg154/HFT/Rechenuebung_HFT1/HA-WS2013.pdf
nicht wirklich weiter und hänge schon bei der 1. Aufgabe.

Was ich bisher schon gemacht habe:
Ich nehme mal an, dass eingangsseitige Anpassung soviel heißt, dass ich die S11 und S21 Parameter anpassen soll. Der S11 Parameter beschreibt mir meine Rückwirkung der Hinlaufenden Welle aus meinem Eingang und S21 die Verstärkung.
S11 konnte ich durch Reihenschaltung mit einem Widerstand und einer Spule vor dem Eingang des Verstärkers schon gut Anpassen, da im Smith-Diagramm der S11 Wert bei 11GHz einen negativen Imaginärteil besitzt und ich dies durch die induktivität der Spule ausgleiche und den positiven Realteil durch den Widerstand ausgleiche. Jedoch habe ich dies nur durch probieren von Werten erreicht.
Kann man dies auch irgendwie rechnerisch lösen?

Ich habe leider keine Ahnung wie ich die db Werte für die einzelnen S-Parametern berechnen kann und weiß auch nicht wie ich den db wert von S21 durch mein Anpassungsnetzwerk erhöhen kann, damit es mind. auf 8db kommt.

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen
MfG Thomas

[BernhardS]

Hmmm..... was steht denn in dem angegebenen Buch darüber?

[anders]

Die Abgabe der schriftlichen Arbeit muss bis zum 06.01.2014 im Sekretariat HFT 4 (Raum
HFT 307) oder im Raum HFT 304 erfolgen.
Alternativ kann die Arbeit auch per E-Mail an stefan.warm@tu-berlin.de eingereicht werden.

Und da hat man dir die Aufgaben jetzt schon mitgeteilt?

Kommt Zeit, kommt Rat, kommt Oberrat.

[derguteweka]

Moin,

Erstmal ein voraus: Ich hab' nicht wirklich Ahnung und Praxis bei so S-Parameter HF-Kram.

Ich nehme mal an, dass eingangsseitige Anpassung soviel heißt, dass ich die S11 und S21 Parameter anpassen soll.

Und ich nehme mal an, du sollst dir Anpassnetzwerke ueberlegen und dimensionieren, mit denen die durch die S-Parameter definierten Ein- und Ausgangsimpedanzen des Transistors auf die geforderten 50 Ohm transformiert werden.

Der S11 Parameter beschreibt mir meine Rückwirkung der Hinlaufenden Welle aus meinem Eingang und S21 die Verstärkung.

Koennte was dran sein.

S11 konnte ich durch Reihenschaltung mit einem Widerstand und einer Spule vor dem Eingang des Verstärkers schon gut Anpassen, da im Smith-Diagramm der S11 Wert bei 11GHz einen negativen Imaginärteil besitzt und ich dies durch die induktivität der Spule ausgleiche und den positiven Realteil durch den Widerstand ausgleiche.

Ich hab' da jetzt nix in der Richtung berechnet, aber ohmsche Widerstaende in schmalbandigen (Und ich seh' da nur 11 GHz als Frequenzangabe, das ist ziemlich schmalbandig) Impedanzanpassnetzwerken: Da kann ich keine Eins drauf geben...

Jedoch habe ich dies nur durch probieren von Werten erreicht.
Kann man dies auch irgendwie rechnerisch lösen?

Eigentlich schon. Das sollte Stoff im ca. 2. Semester sein: Wechselstromtechnik - ob du jetzt bei 50Hz die Blindleistung kompensierst oder bei 11GHz ist fuer die Art der Berechnung eher wurscht.

Ich habe leider keine Ahnung wie ich die db Werte für die einzelnen S-Parametern berechnen kann und weiß auch nicht wie ich den db wert von S21 durch mein Anpassungsnetzwerk erhöhen kann, damit es mind. auf 8db kommt.

Betrag des S-Parameters logarithmieren und mal 20 nehmen; wuerd' ich mal aus dem Bauch raus machen - aber: wiegesagt: Ich bin kein ausgewiesener HF-ler und S-Parameter Experte.

Wenn du einen Transistorverstaerker hast, der bei einer bestimmten Eingangsfrequenz z.b. diesen Eingangswiderstand hat: 30+j70 Ohm
und diesen Ausgangswiderstand 500-j300 Ohm
und du haengst den jeweils an 50 Ohm Quellen/Senken, hast du logischerweise keine Anpassung - also: nixe gutte. Also brauchst du am Eingang ein Anpassnetzwerk, was 50Ohm auf 30+j70 Ohm transformiert und eines am Ausgang, was 500-j300 Ohm auf 50 Ohm transformiert...

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen

Da bin ich mir nicht so sicher

Gruss
WK

[BernhardS]

Hier ist kein ausgewiesener HF Spezialist. Hast Du es mal bei Amateurfunkern probiert?

[anders]

Wenn du einen Transistorverstaerker hast, der bei einer bestimmten Eingangsfrequenz z.b. diesen Eingangswiderstand hat: 30+j70 Ohm
und diesen Ausgangswiderstand 500-j300 Ohm

Hat der aber nicht, schau mal ins DB.

Interessant, daß Fujitsu für diesen Transistor etwas andere S-Parameter veröffentlicht, als die in der Aufgabe genannten: http://www.maxim4u.com/download.php?id= ... &file=0051\fhx04lg_389543.pdf

P.S.:

gentlich schon. Das sollte Stoff im ca. 2. Semester sein: Wechselstromtechnik - ob du jetzt bei 50Hz die Blindleistung kompensierst oder bei 11GHz ist fuer die Art der Berechnung eher wurscht.

Im Prinzip schon.
Die Gleichstromelektriker verwenden aber kein Smith-Diagramm, und das ist besonders für die 2.Aufgabe sehr nützlich.

[derguteweka]

Moin,

Hat der aber nicht, schau mal ins DB.

Ja, ist mir schon klar. Es geht nur darum, dass halt ein "nackiger" Transistorverstaerker eben weder an Ein- noch Ausgang sehr selten von sich aus 50 Ohm aufweist. Und wenn man die unbedingt haben will, dann muss man transformieren...und dann ist es z.b. schlecht, in den Transformationsnetzwerken dafuer ohm'sche Widerstaende zu haben(, wie es thomas123 ja anscheinend hat).

Interessant, daß Fujitsu für diesen Transistor etwas andere S-Parameter veröffentlicht, als die in der Aufgabe genannten: http://www.maxim4u.com/download.php?id= ... &file=0051\fhx04lg_389543.pdf

Naja, fuer die Loesung der Aufgabe ist das ungefaehr so interessant, wie die Trennung "Abschlus-sklausur" am Ende der Aufgabenstellung.

Die Gleichstromelektriker verwenden aber kein Smith-Diagramm, und das ist besonders für die 2.Aufgabe sehr nützlich.

Das mag sein, meine Antwort bezog sich auf die Frage "Kann man dies auch irgendwie rechnerisch lösen?" - Schmittskarte ist eher was fuer die Hammer^h^h^h^h^hLineal- und Zirkel-Fraktion. Die 2. Aufgabe rechnerisch wird wahrscheinlich auf irgendwelche transzendenten Gleichungen fuehren - da kann man dann an langen Winterabenden dran rumiterieren, aber das wird nicht bis zum 6. Jan. fertig...

Insofern waere eine nicht-technische Loesung auch: Sich einer existierenden Gruppe von max. 5 Personen anschliessen und gegen Herausgabe von entsprechenden Mengen Bier, etc. dann offiziell "mitmachen". Spätestens in der Klausur wird das mit der Gruppenarbeit dann allerdings nicht mehr klappen...

Gruss
WK

[anders]

und dann ist es z.b. schlecht, in den Transformationsnetzwerken dafuer ohm'sche Widerstaende zu haben(, wie es thomas123 ja anscheinend hat).

In der Tat.
Widerstände kann man benutzen um die Schaltung stabil zu bekommen, im Anpassnetztwerk haben sie nicht viel verloren. Insbesondere, wenn der Verstärker auch noch rauscharm sein soll.

Andererseits:
Man kann die geforderte Rückflußdämpfung von 20dB auch erreichen, indem man an Eingang und Ausgang einfach ein 10dB Dämpfungsglied anschliesst.
.... Aber die Verstärkung
.... Die gleicht man dann durch ein paar mehr Transistoren zwischen den Dämpfungsgliedern aus.

Schmittskarte ist eher was fuer die Hammer^h^h^h^h^hLineal- und Zirkel-Fraktion

Hat aber Jahrzehnte lang gut genug funktioniert.
Mit den erwähnten Programmen gehts natürlich genauer und schneller und insbesondere sieht man sofort, ob der Verstärker stabil ist, bzw. wo er es nicht ist.

aber das wird nicht bis zum 6. Jan. fertig

Davon gehe ich aus.
Die Aufgabe wurde übrigens schon vor einem Monat gestellt. Wer sich so viel Zeit mit der Bearbeitung lässt, wird sich nicht wundern, wenn das schief geht.