Spannungsversorgung für LNB

[frischen]

Hallo!

Ich bin zur Zeit damit beschäftigt für unser Radioastronomie-Interferometer eine Platine zu entwickeln, diean ein LNB angeschlossen wird und eine SPannung ausgibt, die in Abhängigkeit von der Eingangsleistung steht. Für die HF-Leistungsmessung benutze ich einen AD8313. So weit so gut. Allerdings weiß ich nicht, wie ich die LNB-Spannung von 18 Volt da ranhängen soll. Wahrscheinlich ja wohl irgendwie über eine Drossel, um den HF-Anteil nicht kurzzuschließen.

Wir verwenden einen Quattro-LNB mit vier Ausgängen jeweils für die Polarisation und Hi/Lo - Band.
Die ganze Schaltung soll dabei an zwei Ausgänge gleichzeitig angeschlossen werden, um Hi- und Lo-Band gleichzeitig, aber getrennt, aufzeichnen zu können.
Die Schaltung wird also zweimal aufgebaut und an den Eingang jeweils ein Signal vom LNB und an den Ausgang jeweils entsprechende Auswertelektronik, A/D-Wandler usw.

Das einzige was ich halt noch nicht weiß, ist wie ich jetzt die 18V (9 - 19 V laut LNB-Anleitung) Betriebsspannung in den LNB einspeise.


Vielen Dank schon mal für die Antworten,

Mr Fresh

[Bannes]

Hallo frischen
Wenn ich Deinen Beitrag richtig gelesen habe, benutzt Du für Deine Messeinrichtung einen handelsüblichen ASTRA-LNB, bei dem die Ausgänge bereits fest für H/V und Lower/Upper Band verschaltet sind. Wenn nicht wird´s komplizierter.
So genügt wahrscheinlich eine Einzelspannung von ca 15V auf einem beliebigen Eingang des LNB (Datenangaben, vor allem Strombedarf, im Prospekt / "Datenblatt" checken). Wenn die Leitungen LNB - Auswertung kurz sind, müssten die 15 V dicke reichen.
Die Einspeisung in das Kabel erfolgt über eine HF-geeignete Drossel im Bereich 1 - 2,2 uH. Zusätzlich ist ein Koppel-C von max 1 nF für den HF-Durchgang notwendig.
Von der Eingangsbuchse zum Messgerät hin gesehen erfolgt erst die Spannungseinspeisung als Abzweigung zur Drossel und dann der Koppelkondensator zum Messgerät ( hier eigentlich schon als Reihenkondensator C3 vorhanden).
Dabei ist auf UHF-gerechte Leitungsauslegung zu achten, um die Anpassung über den gewünschten Frequenzbereich zu gewährleisten. Das gilt für den kompletten hochfrequenzbeaufschlagten Teil der Schaltung und seine Bauteile (Siehe Eval-Board im Datenblatt). Dazu gehören auch Abschlußwiderstände an den nicht benutzten LNB-Ausgängen.
Der Ausgang des AD8313 ist relativ hochohmig. Ich empfehle aus diesem Grund, vor IC2 noch einen Impedanzwandler und eventuell einen Tiefpass einzufügen, da ich annehme, dass Du die Widerstandsleiste zur Verstärkungseinstellung nutzen willst.

[frischen]

Hallo und vielen Dank Bannes,

Was den LNB betrifft, ja das ist so einer mit fest verschaltetem H/V und Upper/Lower.

Der Kondensator C3 war wie du richtig vermutet hast schon für die Entkopplung der Gleichspannung gedacht.
Was die Spannung anbelangt, so haben wir bis jetzt an einem Single-LNB mit 18 Volt gearbeitet und da wir jetzt schonmal so ne Spannungsversorgung haben (2x12V Bleiakku, mit Linearregler auf 18V), wollt ich die auch weiterbenutzen. Sollte ja eigentlich kein Problem sein.

Was jetzt aber die Einspeisung der Gleichspannung zur LNB-Versorgung betrifft, kann ich da nicht so ne "normale" 10µH Festinduktivität nehmen? Die hätt ich nämlich da. Was wäre denn sonst so eine HF-geeignete Drossel, woran erkennt man die?
Geschaltet wird die Induktivität ja wohl zwischen Eingangsbuchse für Spannung (18V) links oben (Lötpunkt) und dem Lötpunkt links mitte, an den das HF-Kabel vom LNB kommt.
Und wäre es vermutlich ein Problem, die Spannung an zwei LNB-Buchsen gleichzeitig anzulegen?

Bei der Ausgengsbeschaltung des AD8313 hab ich mich ans Datenblatt gehalten. Leider sind im Schaltplan keine Bauteilwerte eingetragen. R5 ist 1M und R6 - R11 jeweils 22k (ich benutze sie zur Verstärkungseinstellung über einen externen Mehrfachdrehschalter).
Die Belastung sollte also nicht zu hoch für den 8313 sein, da der Eingangswiderstand des OPs ja auch mindestens im M-Ohm Bereich liegt.

Und was war jetzt mit den beiden nicht benutzten LNB-Ausgängen? Wie soll ich die denn jetzt korrekt terminieren?


Mr Fresh

[Bannes]

18 V ist auch Okay, bringt aber für den Regler im LNB mehr Verlustleistung = mehr Wärme = mehr Rauschen. Ich weiss ja nicht wie genau Du messen willst. Auch die Ausgangspegel sind nicht notwendigerweise gleich. Für die Terminierung gibt es fertige F-Steckerwiderstände in 75 Ohm für unter 1€. Natürlich kannst Du an mehrere LNB-Anschlüsse die Versorgungsspannung anlegen, aber wenn ( deshalb habe ich Dir ja geraten, den Waschzettel des LNB zu checken) einer reicht, wäre es die eleganteste Lösung, einen der nicht zur Messung verwendeten Eingänge für die Stromversorgung zu benutzen und den Messkreis völlig gleichspannungsfrei zu halten. Wenn Deine "Normale" 10 uH-Drosel so ähnlich aussieht wie ein Widerstand klappt es wahrscheinlich. Von "Lötpunkt zu "Lötpunkt" ist richtig.
Beim OP 07 ist das Eingangsnetzwerk R4 und R5 wichtig, denn OP-Eingang = virtuelle Masse, d.H. R4 ist der Abschlusswiderstand.
Wenn Du den OP nicht mit +- Spannung betreibst kannst Du auch meines Wissens R5 nicht ohne Probleme nach Masse schalten.

[Stromus]

Ich denke die virtuellle Masse ergibt sich am rückgekoppelten Eingang.
Hier haben wir als Abschlußwiderstand R4+R5||Rp, mit Rp = Gleichtakteingangswiderstand des OP. Der Grund liegt auch darin, dass R4/R5 als belasteter Spannungsteiler zu sehen ist, der durch den zusätzlichen Rp belastet wird.

Ja wenn die Versorgungsspannung einseitig ist, dann kommt eine positive Welle durch, die negative bewirkt nur negative Sättigung aber keine Ausgangsspannung. Er kann R5 an Masse anbinden nur eine Ausgansspannung wird nicht zu sehen sein.

[Bannes]

Es wird so funktionieren. Ich habe den positiven Ausgangsoffset (ca 0,4 V) des AD8313 übersehen. Es treten also keine negativen Spannungen auf. Allerdings wird der Offset bei hohen Verstärkungsfaktoren den nutzbaren Spannungsbereich einengen und muss bei der Weiterverarbeitung berücksichtigt werden.
Das Datenblatt verlangt nur einen RL von nicht unter 5 kOhm.

Jetzt aber mal eine ganz andere Frage: Mein gefährliches Halbwissen über Interferometrie setzte immer eine bestimmte Messfrequenz voraus. Funktioniert diese Messanordnung anders, und wenn ja, wie?

Arno

[Stromus]

Warum sollte diese Geschichte mit einem Interferometer vergliechen werden? Das verstehe ich nicht ganz.
Bei dieser Anordnung wird das, was vom AD8313 geliefert wird nichtinvertierend verstärkt. Es sollte bekannt sein, welche Signalform dabei herauskommt, denn bei Gleichspannungsanteilen wird auch diese Gleichspannung mitverstärkt. Allerdings findet zunächst eine Teilung durch R4/R5 statt. Wenn das so ist, dann wird ein Koppelkondensator am AD-Ausgang benötigt und damit auch eine symetrische Versorgung des OP.

[Bannes]

Das ist ja auch mein Verständnisproblem. Der AD ist nämlich nur ein logarithmischer Gleichrichter, der ihm Infos über den anstehenden ZF-Pegel im Bereich von 950 - 2050 MHz liefert. Da er keine weitere Selektion vor dem Eingang des AD durchführt, wird er nie ein aussagekräftiges Ergebnis erhalten, zudem er noch verschiedene Polarisationsebenen misst.
Deswegen habe ich ja gefragt, was er wie messen will, da meines Wissens eine Interferometrie nur bei einer festen Frequenz Sinn macht. Das ist hier garantiert nicht der Fall.

[Stromus]

Die Unterscheidung ist mir auch nicht ganz klar, aber ich kenne den Baustein auch nicht richtig. Vielleicht schreibt er mehr dazu mit Signalverläufen?

[Bannes]

Hallo Stromus!
So sehe ich das auch.
Zum AD8313:
Hersteller Analog Devices.
Logarithmischer Detektor / Demodulator von 100 MHz bis über 2,5 GHz, z.B. für Leistungsmesser oder AM-Demodulation.
Eingangspegelbereich breitbandig -65 bis 0 dBm.
Im Prinzip also ein AM-Demodulator mit Log-Out.
Der Ausgang geht ohne externe Filterung bis fast 12 MHz Modulationsfrequenz mit!
Die ganze 83xx Serie mit ähnlich guten Schaltkreisen arbeitet in diesem Bereich VHF-SHF. Reinschauen lohnt sich vor allem für Funkamateure oder sonstige HF-tätige.


Arno

[frischen]

Ein LNB setzt die Frequenz herunter, von 11GHz (+/- 0,5GHz) auf 1,4 GHz (+/- 0,5GHz).
Wir messen also mit dem AD8313 auf 1,4 GHz, in Wirklichkeit beobachten wir jedoch die Strahlung auf 11GHz. Die Polarisation spielt keine Rolle, sie wird bereits vom LNB ausgewählt, ist aber unerheblich, da Strahlung von Himmelskörpern eh nicht besonders polarisiert ist.

Die Anlage ist längst aufgebaut und funktioniert auch (kann nachher ma n Bild hochladen).
Allerdings soll eine neue Elektronik zur Auswertung der Intensität benutzt werden (inklusive neuem LNB) und genau dazu hatte ich diese Schaltung entworfen.
Ich werde jetzt also die Schaltung nur so aufbauen, wie ich sie hier gezeigt hab und einen anderen Eingang des LNB benutzen, um die Stromversorgung einzuspeisen, über eine 100µH Induktivität.


Vielen Dank für eure ganzen Antworten,

Mr Fresh

[frischen]

Hier ist jetz das Foto von der Anlage, damit ihr ma so ne grobe Vorstellung von der Sache habt. Die Abstand der beiden Satellitenschüsseln beträgt 5,4m. Auf dem Ladeswettbewerb Jugend Forscht haben wir damit den 2. Platz gemacht.

Vielen Dank übrigens für den Hinweis mit dem Offset, den hab ich irgendwie übersehen. Es wäre wohl am besten erstmal 0,6V Offset zu netfernen, also abzuziehen, um in den linearen Bereich zu kommen. Werd gleich ma schaun, wie ich das mach.

Mr Fresh

[Bannes]

Hallo,
vielleicht solltest Du dann noch einen breitbandigen Eingangskreis zur Selektion des bevorzugten Frequenzbereichs vorsehen. Dadurch reduziert sich schon mal das Rauschen erheblich und durch Nebenempfangsstellen verursachte Fehlmessungen und -interpretationen lassen sich so ausfiltern.

Viel Spaß mit der Anlage.

Arno

[frischen]

Ich bin leider nicht ganz so fit in Sachen HF-Kreise.
Wie sollte so ein Eingangskreis denn aussehen?

Mr Fresh

[Bannes]

Hallo,
bei diesen hohen Frequenzen ist ein Aufbau in konzentrierten Elementen, sprich Kondensatoren und Spulen schon recht schwierig und die Berechnungen unzuverlässig. Dadurch ist ein Abgleich erforderlich. In Deinem Fall ergäbe sich für C3 ein Wert von 3,9pF, für C4 ein Trimmer 2-6pF zum Abgleich (genauer Wert 4,2pF) und R3 würde durch eine Minispule von 3,4nH ersetzt. Falls Du für diesen Frequenzbereich keine Messmöglichkeiten hast, scheidet diese Lösung aus.
Als wesentlich leichter zu handhabende Alternative bieten sich Stichleitungen an. Eine am Ende offene Leitung mit der halben Wellenlänge entspricht einem Parallelschwingkreis.
1,5GHZ entsprechen einer Wellenlänge von 20cm und eine lambda/2 Stichleitung unter Berücksichtigung des Verkürzungsfaktors der Leitung ist dann je nach Kabelqualität und -aufbau ca 6 - 9cm lang und kann zum Abgleich einfach mit dem Seitenschneider gekürzt werden.
Die Leitung wird aufgetrennt und das Stichkabel (gleicher Wellenwiderstand!) einfach durch Verlöten der Kabelseelen und Verlöten der Abschirmungen parallelgeschaltet. Das Abgleichen durch Kürzen ist umso einfacher, wenn keine Spannungsversorgung über dieses Kabel läuft.

Arno