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Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte
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18.07.16 21:54
HB9 

WGF-Premiumnutzer

18.07.16 21:54
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo Jan,

bei einer Ferritantenne sollte man noch einen 'Güte-Killer' beachten, wenn man es genau nehmen will: Da dies eine Antenne und keine Induktivität ist, hat sie auch einen Strahlungswiderstand wie jede Antenne. Dieser ist zwar sehr klein (geringe Abstrahlung), daher nehme ich nicht an, dass er die Güte wesentlich verschlechtert, aber einen Einfluss hat er schon.

Unabhängig von allem gilt es zu beachten, dass eine möglichst hohe Güte nicht unbedingt erstrebenswert ist, denn eine hohe Güte bedeutet langes Ein- und Ausschwingen des Resonanzkreises, was bei der sehr tiefen Frequenz des SAQ zum 'Verschmieren' der Modulation führt, was die Verständlichkeit nicht wirklich erhöht. Wenn man schmalbandig filtern will, ist eine Mehrkreis-Lösung wesentlich besser als ein einzelner Kreis mit hoher Güte. Ich habe SAQ sehr gut mit 2kHz Bandbreite empfangen (Eigenbau-Konverter auf 2.5MHz und FT757 als Empfänger im CW-Mode). Mit dem CW-Schmalbandfilter (500Hz) war die Lesbarkeit schlechter, da die diversen Störungen das Filter zu Dauerschwingungen anregten.

Gruss HB9

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19.07.16 16:17
regency 

WGF-Premiumnutzer

19.07.16 16:17
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo HB9,
ehrlich gesagt hatte ich bisher gar nicht darüber nachgedacht, dass man natürlich die Morsegeschwindigkeit beachten muss, wenn man die Signale am Ende auflösen will.

Es sind beim Morsen - idealisiert - Rechtecksignale definierter Länge. Diese verursachen erzwungene Schwingungen in der Empfängerspule. Die Anstiegszeit sollte nur wenige Schwingungsperioden dauern. Entscheidend ist die Dämpfung in den Pausen.

Aus meiner SAQ Aufnahme vom 3. Juli habe ich 120 ms pro Dit abgeschätzt. Ebenso lang sind dann die kürzesten Pausen. Die Zeitkonstante für die Dämpfung des Signals im Schwingkreis sollte also deutlich geringer sein.

Wenn das Signal innerhalb 120 ms unter 2 Prozent abfallen soll, rechne ich eine Bandbreite von 105 Hz aus. Daraus würde ich jetzt mal schlussfolgern, dass die abgestrebte Bandbreite mit 150 Hz o.k. ist?

Bevor ich mich an einen Konverter und Mehrkreis-Filterung heran mache will ich erstmal das Einfache kapiert haben...

Viele Grüße, Jan

19.07.16 22:22
HB9 

WGF-Premiumnutzer

19.07.16 22:22
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo Jan,

deine Überlegungen bezüglich Bandbreite sind grundsätzlich richtig. Allerdings geht es hier um ein Signal im Zeitbereich (eben ein Rechtecksignal, also ein klassischer digitaler Datenstrom), und da ist die Bandbreite nur ein Faktor, ein anderer ist die Art des Einschwingens. Verschiedene Filter gleicher Bandbreite haben ganz unterschiedliches Einschwingverhalten. Für eine gute Lesbarkeit ist hier ein möglichst exponentielles Ein- und Ausschwingen (wie das Laden und Entladen eines Kondensators über einen Widerstand) ideal. Filter mit starkem 'Üb*(N)*' verschlechtern die Lesbarkeit enorm, ebenso ein unnötig langsames Einschwingen. Ich empfehle dir, mal die Antwort des Filters auf ein Schwingungspaket zu simulieren. Das konkrete Schwingungspaket ist ja mit der Geschwindigkeit von etwa 60bpm bekannt (100..120ms Punkt- und Pausenlänge, das ergibt etwa 1700 Perioden bei 17.2kHz), das sollte etwas Licht in die Sache bringen.

Bei der sehr tiefen Frequenz bieten sich zur Filterung übrigens auch sehr gut aktive Bandpässe mit OpAmps an, mit diesen hat man viel Flexibilität im Verhalten und muss keine Spulen wickeln Für eine gute Lesbarkeit sollte man auf einen möglichst linearen Phasengang im Durchlassbereich achten (also Phase möglichst proportional zur Frequenz, was einer reinen Verzögerung entspricht), daher sind Bessel-Filter hier besonders geeignet, wenn man analog bleiben will. In der digitalen Domäne wären FIR-Filter angesagt, die haben für diesen Fall ein fast perfektes Verhalten, sind aber mit Aufwand verbunden. Eine OpAmp-Lösung ist aber wesentlich einfacher...

Gruss HB9

20.07.16 18:13
regency 

WGF-Premiumnutzer

20.07.16 18:13
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo HB9,
das ist interessant. Aber auch ein weites Feld...Ich habe mal versucht, einige angesprochenen Effekte vereinfacht zu illustrieren. Das ist für Mitleser gedacht, die sich dafür interessieren, du kennst dich da ja aus. Falls was falsch ist, korrigiere ich das gerne.

Zur Rechteck Impulsanregung. Das Frequenzspektrum ist von der Impulsdauer des Zeitsignals abhängig, die Amplitude folgt einer Betrag sinus(x)/x Beziehung.

Für das Morsesignal Grimeton sind zwei Impulslängen wesentlich: dit = 120 ms und da = 360 ms. Das jeweils damit verbundene Frequenzspektrum unterscheidet sich erheblich. Die Signale sind schmalbandig und somit erfasst die Empfängerspule beide Signale gut.


Die Einschwingzeit bzw. Abklingzeit darf für das unverschmierte, saubere Empfangen der Morsesignale nicht zu groß sein, d.h, die Güte nicht zu hoch, die Bandbreite des Schwingkreises nicht zu schmal. Die sogenannte Abklingkonstante delta errechnet sich aus ohmschen Verlusten und der Kreis Induktivität: R/2L.

Trägt man die Zeit, die bis zum Erreichen von 95 % der Signalhöhe beim Einschwingen erforderlich ist, über der jeweiligen Bandbreite des Kreises auf ergibt sich das folgende Bild.

Man erkennt, das bei ab ca. 100 Hz Bandbreite sauberer Empfang möglich sein sollte. Die weitere Filterung und Verarbeitung des Signals kann anschließend erfolgen.

Viele Grüße,
Jan

Datei-Anhänge
Impulse-dit-da.gif Impulse-dit-da.gif (56x)

Mime-Type: image/gif, 5 kB

Einschwingen.jpg Einschwingen.jpg (61x)

Mime-Type: image/jpeg, 69 kB

Einschwingen2.gif Einschwingen2.gif (59x)

Mime-Type: image/gif, 3 kB

20.07.16 19:07
qw123 

WGF-Premiumnutzer

20.07.16 19:07
qw123 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo Jan,

regency:
Hallo Heinz,
.. Kannst du mir bitte noch die Spulendaten inkl. Eigenkapazität deiner SAQ Ferrit-Spule mitteilen?
leider habe ich nicht wesentlich mehr Daten gemessen als ich hier
http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/...ont-58_283.html
schon angeführt habe.
Die Induktivität liegt genauer bei 78mH, die Eigenkapazität hatte ich auf 50...100pF geschätzt aber nie gemessen, die gesamte Parallelkapazität liegt bei etwas über 1nF. Die Güte habe ich anhand der gemessenen 3dB-Bandbreite bestimmt.

Vielleicht noch ein Hinweis aus der Praxis bzgl. Einschwingvorgang:
meine beiden SAQ-Empfänger arbeiten mit 80 bzw. 100 Hz Bandbreite. Bei einer Punktlänge von ca. 100ms kann ich kein störendes Verschleifen der Signale feststellen. Die Zeichen sind ohne Schwierigkeit zu erkennen.

Die 80Hz sind in dem Pegelmeßgerät, das ich als Empfänger benutze, als eine von drei Bandbreiten (80, 1600, 6000Hz) fest eingestellt. Bei dem anderen Empfänger wird die Bandbreite durch ein 6-poliges Besselfilter bei der 'ZF' von 800Hz bestimmt (entspricht etwa einem LC-Filter mit drei Kreisen).
s.a. hier:
http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/...55_79_4.html#30 .

Gruss

Heinz

22.07.16 11:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

22.07.16 11:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Vielen Dank, Heinz, für die Angaben und Verlinkungen. Die Bandbreite und die analoge Signalverarbeitung beim SAQ Empfang mit Ferritantenne können wir ja in deinem Thread noch etwas weiter diskutieren. Darauf bezieht sich ja auch die Spule.

Für diesen Thread hier ist das Thema weitgehend ausdiskutiert. Für mich bleibt die Erkenntnis, dass die Eigenkapazität die Güte nur unwesentlich beeinflusst, andere Verluste dominieren. Deshalb gibt es auch keine Fausformel dafür oder ein online Tool.

Die übrigen Verluste lassen sich gut durch die Annahme eines zusätzlichen ohmschen Widerstandes in Reihe zur Wicklung abbilden. Das es dazu einfache Zusammenhänge gibt, glaube ich nicht mehr, obgleich die mit einfachen Mitteln erklärbaren Dinge den Kern des Zusammenhangs durchaus treffen können.

Dank auch an HB9 für die Erläuterungen und Hinweise.

Viele Grüße, Jan

23.07.16 19:22
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

23.07.16 19:22
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Eigenkapazität Spule und Schwingkreisgüte

Hallo Jan, hallo zusammen,

ich war hier nur stiller Beobachter und habe die Beiträge mitgelesen. Sehr interessant, da ich hier keine eigenen Erfahrungen einbringen konnte und sehr über einige Fakten gestaunt habe.

1. Die starke Sendeleistung des Signals. Das man so etwas überhaupt mit einer Ferritantenne auffangen kann...unglaublich!

2. Die Thematik der Bandbreite und eure Diskussion dazu. Ich hatte immer gedacht, dass die Bandbreite einer so niedrigen Frequenz eher > 9kHz liegt. Bis hin zum Dit und Dah.... ja Ein- und Ausschwingen des Signals...passt das oder wird es verwischt. Sehr

3. Den gesetzten Link von Heinz. Ferritantenne, Rahmen und Filtereinsatz. Die Hörbeispiele sehr unterschiedlich und trotzdem bei allen Varianten sehr gut hörbar. Ich kann jetzt eure Faszination verstehen.

4. Dein Beitrag. Du hast Dir da sehr viele theoretische Gedanken gemacht und diese sehr schön dokumentiert. Sehr liebevoll und mit großem Aufwand. Das musste ich jetzt noch mal loswerden....da ich finde, dass solch ein Einsatz immer gewürdigt werden muss. Das ist Belebung des Forums und aktive Auseinandersetzung mit dem Thema und egal ob man manchmal über die Thematik hinausschießt....es zeigt die intensive Auseinandersetzung und einen großartigen Bastelerfolg.

Bin begeistert, obwohl ich nicht mitreden kann.

Gruß

Joerg

"Elementarismus ist die Annahme von nicht weiter zurückführbaren Grundbestandteilen aus denen komplexes Geschehen und Strukturen bestehen."

Zuletzt bearbeitet am 23.07.16 20:54

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