wat is resulterende reflectiedemping

Je wilt eigenlijk dat er zoveel mogelijk energie die de bron verlaat ook in de belasting aankomt. Afsluiting van de kabel is hier de belasting.
Reflectie is dan een deel van de energie die bij aankomst in de belasting word afgebogen en dus niet in de belasting aankomt vandaar namen zoals Return-loss of mismatch loss. Deze gereflecteerde energie gaat dan wel tegengesteld terug door de kabel terug naar de bron en zorgt daar voor extra warmte.
Zie dat als golven een waterbad, en aan het eind van de bad zit een kleine opening. Als de golf precies goed is past die geheel door de opening en zal er niets terugkaatsen.

JE wilt dus dat er zijn min mogelijk reflectie is want als die teveel is dan kan de zender (bron) defect gaan, maar ook er komt minder energie aan in belasting als dat je zou verwachten.

Over de vraag waarom er reflectie is en hoe dat precies werkt weet ik verder ook niet hoe dat precies werkt.

[Bericht gewijzigd door benleentje op 3 juni 2023 22:16:19 (11%)

Op 3 juni 2023 21:47:43 schreef sjoeaat:
Ik probeer te begrijpen wat we in deze vraag nu precies aan het berekenen zijn. Wat is reflectie demping nou precies? Is een hoge uitkomst juist gewenst of een hoge uitkomst ongewenst?

Reflectie wil je niet; althans zo laag mogelijk. De reflectie moet dus gedempt zijn: je wilt een hoge reflectiedemping.

Is reflectie demping gelijk aan return-loss of gelijk aan mismatch-loss?

Reflectiedemping is een tamelijk letterlijke vertaling van return loss, en dat is inderdaad wat het is.

Het begrip reflectie moet eigenlijk totaal duidelijk voor je zijn; anders kom je niet verder. Niet, dat je de getallen uit je hoofd moet kunnen uitrekenen of zo, maar wat het inhoudt.

Even heel kort:
Vermogen van de 'zender' gaat door de kabel, en wordt daarin verzwakt.
Wat er overblijft komt bij de ontvanger, en wordt door de misaanpassing aldaar gedeeltelijk gereflecteerd.
De reflectie gaat weer door de kabel richting zender, en wordt onderweg opnieuw verzwakt.
De zender ziet dus een veel kleinere reflectie (er komt maar weinig terug), dan bij de ontvanger de eigenlijke reflectiefactor was.

Misschien kom je nu verder met je formules. Ik houd deze thread wel in de gaten.

Bedankt voor de snelle reacties!

Ik denk/hoop dat ik het conceptueel begin te begrijpen maar ik zal het hieronder nog eens samenvatten om te kijken of ik het werkelijk begrijp

Ik raak in de war doordat de reflectie demping in het boek beschreven wordt zoals jij het nu ook uitlegt, namelijk:

Reflectie demping is de demping van de reflectie. Hoge reflectie demping is weinig reflectie (Return-loss).

Dr= 10log(P+/P-)

Waarin:

P+ = het toegevoerde vermogen bij reflectie vrije afsluiting
P- = het gereflecteerde vermogen bij misaanpassing

of

Dr = -20log(GAMMA)

Waarin:

GAMMA = Zl-Zo/Zl+Z0 (reflectie coëfficiënt)

En het opleiding instituut lijkt reflectie demping te aanschouwen als de demping van het vermogen dat uiteindelijk in de belasting wordt opgenomen door toedoen van de reflectie, des te meer demping de minder vermogen er uiteindelijk door de belasting wordt opgenomen (Mismatch-loss)

Dr= 10log(Pl/P+)

Waarin:

Pl = het opgenomen vermogen door de belasting
P+ = het aangeboden vermogen van de spanningsbron

of

Dr = 10log(1-GAMMA^2)

Waarin:

GAMMA = Zl-Zo/Zl+Z0 (reflectie coëfficiënt)

In zoverre lijkt het mij nu duidelijk waar het precies mis gaat. Er worden 2 principes door elkaar gehaald. Ik ben nieuwsgierig of er ook een Nederlandse naam is voor Mismatch-loss?

Dan het volgende:

Inmiddels is vastgesteld dat reflectie demping dus staat voor de demping van de reflectie, hoge demping is gewenst.
In dit geval ga ik er ook van uit dat we met de resulterende reflectie demping bedoelen wat de werkelijk demping van de reflectie is wanneer we rekening houden met de reflectiedemping gemeten bij de generator, de reflectie demping gemeten bij de belasting en de karakteristieke demping van de kabel waarbij rekening wordt gehouden met toegevoerd frequentie en de lengte van de kabel.

De formule hiervoor zou dan zijn:

Dres = -20log(GAMMAg) -20log(GAMMAl) + 2(D*L*√(f/230))

Waarin:

D= de karakteristieke demping van de kabel in dB per meter bij 230MHz
L= de kabellengte in meters
f = de frequentie

Als ik het goed begrijp is dan -20log bedoeld om een positieve waarde te krijgen we spreken al over demping dus negatieve demping zou juist versterking betekenen? En 2 * de demping door toedoen van de kabel omdat de gereflecteerde spanning tweemaal de kabellengte doorloopt?
Optellen van deze 3 gegevens geeft een uitkomst in dB die dan staat voor de resulterende reflectie demping?

Stel we willen niet de resulterende reflectie demping berekenen maar de resulterende “Mismatch-loss” (Dit is uiteindelijk wat we dus doen met de gegeven formules van het opleidingsinstituut)

Kunnen we dit dan berekenen middels:

Dres= -10log(1-GAMMAres^2) + 2(D*L*√(f/230))

Waarin:

GAMMAres = GAMMAg*GAMMAl
D= de karakteristieke demping van de kabel in dB per meter bij 230MHz
L= de kabellengte in meters
f = de frequentie

We tellen in dit geval dan de mismatch-loss op bij tweemaal de demping van de kabel.
De uitkomst zou dan de resulterende demping van het vermogen zijn dat uiteindelijk door de belasting wordt opgenomen. Als we dan willen berekenen hoeveel van het ingevoerde vermogen werkelijk bij de belasting wordt opgenomen zouden we deze uitkomst moeten aanschouwen als een verlies ten opzichte van het ingaande vermogen.

Puit = Pin*10^(-mismatch_loss/10)

Terminologie: voor 'return loss' wordt algemeen 'reflectiedemping' gebruikt, en dat zal geen verwarring opleveren.
De term 'mismatch loss' gebruikte ik zelden, omdat die er dus erg van afhangt wat je precies definieert. Je zou kunnen spreken over 'de extra verliezen, veroorzaakt door misaanpassing'. De uitdrukking is zelden nodig, vooral omdat die misaanpassing klein dient te zijn. Zelfs in deze opgave zijn de extra verliezen (boven de 6,33 dB kabelverliezen) zéér klein.

--
Ik vind die opgave nogal ingewikkeld als begin. Natuurlijk kan ik niet over de lesstof oordelen, omdat ik die verder niet ken, maar in deze opgave missen we een gegeven.
Doordat aan het einde van de 75 ohm kabel een belasting van 100 ohm hangt, treedt er aan het uiteinde reflectie op. Nu wás het signaal al een keer verzwakt in de kabel, maar de reflectie, die weer terugreist naar het begin van de kabel, wordt ook weer verzwakt. De uiteindelijke reflectiedemping dáár is dus groter dan bij de belasting; 12,66 dB groter in feite.

So far, so good. Maar de aanpassing van de 50 ohm bron áán dat begin van de kabel is nu onbekend. Want de impedantie aan het begin van de kabel hangt niet alleen af van de grootte, maar ook van de fase van de reflectie.
Komt de spanning in fase terug, dan 'ziet' de 50 ohm bron een impedantie van hoger dan 75 ohm (in dit geval ca. 80,16 ohm). Komt de spanning in tegenfase terug, dan wordt de impedantie juist lager dan 75 ohm (in dit geval ca. 70,17 ohm). En bij tussenliggende fasen wordt de impedantie ergens daartussenin, en bovendien complex.

De reflectiedemping tussen bron en kabel is daarmee dus afhankelijk van de elektrische lengte van de kabel, uitgedrukt in golflengten. Daarvoor moet je de golflengte in de kabel weten, en dáárvoor moet je de precieze 'verkortingsfactor' van de kabel weten. Of simpel gezegd: je moet de golfsnelheid in de kabel weten. En die is niet alleen niet gegeven, maar ook in de praktijk nooit nauwkeurig genoeg bekend om iets te zeggen over de exacte fase aan het begin (of eind) van zo'n lange kabel.
De misaanpassing tussen bron en de impedantie aan het begin van de kabel is daardoor dus onbekend.

Nu is het in dit geval wel zo, dat de 'impedantie-excursies' bij wisselende fase niet heel groot zijn: tussen 70 en 80 ohm ongeveer. Dat komt door de relatief hoge kabeldemping van ruim 6 dB.
In de praktijk wordt dus gerekend alsof de bron in een impedantie van 75 ohm werkt. Bij zulke lange kabels is de fout, hierdoor gemaakt, niet heel groot.
Daar is praktisch-technisch niet zoveel op tegen, maar er moet natuurlijk wel vermeld worden dat met die ruwe benadering wordt gewerkt, en dat mis ik in de opgave.

Hieronder de verschillende vermogens - uitgaande van een bron die 1 mW zou leveren aan een 'matched load' - in de installatie, eerst voor het geval de reflectie in de kabel toevallig in fase terugkomt bij de ingang, en daaronder voor het geval de reflectie juist in tegenfase terugkomt.
(Klik= groter plaatje. In de blokjes zitten de gewone formules voor forward/reflected power en voor return loss, die je al hebt).
Je ziet dat de reflectiedemping aan de ingang in die gevallen flink (2,8 dB) verschillend is. Maar uiteindelijk veranderen de getallen bij de belasting maar weinig.

getallen: power in W (mW en uW); loss in dB; IMP (ingangsimpedantie van de belaste kabel) in ohms.
Simetrix

Bedankt voor deze duidelijke en zeer uitgebreide uitleg!
Dit helpt mij in ieder geval enorm om het concept beter te begrijpen!
Ook de toegevoegde schema’s helpen hierbij.

De verkortingsfactor en fase verschuiving e.d. wordt in de lesstof ook behandeld en in eerdere opgaves ook uitgewerkt. Maar vermoedelijk heeft de auteur van het boek ervoor gekozen om in de opgaves niet alles in zijn geheel te behandelen maar opgaves per onderdeel te maken.
Mooi om te zien hoe het in jouw uitwerking allemaal te samen komt.

Voor de volledigheid toch nog een vraag:

Mogen we concluderen dat de resulterende reflectie demping (totale reflectie demping) in het voorbeeld met geen fase draaiing dan:

12.70 + 6.41 + 2*6.33= 31.77 dB

Dit zou dan namelijk overeenkomen met de formule uit het boek voor de resulterende reflectiedemping.

Ha, mooi dat je er iets aan hebt.

Mogen we concluderen [...]

Nee helaas, zo mogen we dat niet stellen.

De 50 ohm-bron ziet in het geval van geen fasedraaiing een impedantie van 80,16 ohm, en dat betekent dat daar een reflectie optreedt met een grootte van (80,16−50)/(80,16+50) = 0,2317 ofwel −12,70 dB. Dat is ook inderdaad wat het 'meetblokje' laat zien: de bron ziet 12,70 dB reflectiedemping.

Bij andere fasen worden de getallen anders, en bovendien complex. Er bestaan formules om in één keer de reflectiedemping uit te rekenen, als je niet opziet tegen hyperbolische goniometrische functies. Het gevaar is dat je dan het praktische overzicht kwijtraakt. Zelf vind ik het gemakkelijker gewoon van verbruiker naar bron te rekenen, stap voor stap, en overschakelend naar een andere systeemimpedantie waar dat nodig is - zoals hier bij de bron, die in de opgave een 50 ohm systeem is, zodat de reflectie bij de bron anders is dan als hij 75 ohm geweest zou zijn.

Wat dat laatste betreft: Als de bron 75 ohm zou zijn, zou de reflectie bij de bron (80,16−75)/(80,16+75) = 0,03326 zijn, ofwel −29,56 dB.
Dat is erg weinig reflectie; de bron ziet dan ook 'praktisch 75 ohm' (de afwijking is maar klein).
Die reflectiedemping van 29,56 dB in dat geval is eenvoudig de som van de reflectiedemping bij de 100 ohm verbruiker, en tweemaal de 'matched' kabeldemping: 16,90 dB + 2 × 6,33 dB = 29,56 dB.

Dat is een nuttige formule om te onthouden: als de impedanties van bron en kabel gelijk zijn, zodat er alleen bij de verbruiker reflectie optreedt, dan is de reflectiedemping die de bron daarvan 'te zien krijgt' gelijk aan de reflectiedemping bij de verbruiker plus tweemaal de 'matched' kabeldemping. (Logisch trouwens: het signaal wordt 'heen' verzwakt, dan gedeeltelijk gereflecteerd, en de reflectie 'terug' ook weer verzwakt.)
Bij lange kabels ziet de bron dus bijna altijd een fatsoenlijke belasting, ook al is de echte verbruiker nóg zo slecht aan de kabel aangepast.

Ik wil alleen even kwijt dat ik die impedanties 80.16 ohm en 70.17 ohm heb nagerekend en natuurlijk kloppen ze.
Een rechtstreekse formule is dacht ik nog niet genoemd:

Zk * (1 +/- rho/A) / (1 -/+ rho/A)

waarin
Zk = kar. imp. lijn, hier 75 ohm,
rho = refl.coëf. bij de load, hier 25/175,
A = dubbele reis spanningsverzwakking, hier een factor 10**0.633 = 4.295 .

Yep! Dat klopt natuurlijk, voor de 'uiterste waarden' (dus bij precies 'in fase' en 'uit fase'). Dat is een handige toepassing voor sommige opgaven.

Wat je daar laat zien is eigenlijk de formule om rho uit Z te berekenen, alleen dan andersom; en met de rho aan bronzijde berekend uit rho aan belastingzijde en kabeldemping.
De algemenere formule doet de optelling complex.

--
e: ↓ Duffin besteedt niet veel pagina's aan transmissieleidingen; het betreffende stukje (vijf pagina's) geef ik hieronder. Het lijkt een beetje abrupt te eindigen, maar dit is inderdaad alles.

Het blijft fascinerende stof. Weer leerzaam, ik heb eigenlijk nooit stilgestaan bij effecten van zware demping. Bij wat ik doe gaat het doorgaans om korte coaxkabeltjes tussen apparaten. Ik heb ook met veel plezier allerlei metingen gedaan met een General Radio GR1602B Admittance Meter. Fred heeft mooie foto's van een opstelling daarmee, https://www.pa4tim.nl/?p=4890 .

@TS: een goed leerboek is m.i. W.J.Duffin, Electricity and Magnetism. Kom je misschien nog ergens tegen.

Misschien geheel overbodig en niet van toepassing, echter......
Ik gebruik al heel erg lang het programma PASAN voor mijn antenne, coax, demping en aanpassingen.
Gebruikte eerst een zelfgebouwde papierten rekenschijf met daarop een Smith Chart etc.
Dit programma is ontwikkeld door M. van Westen.
Zie een voorbeeld van de mogelijkheden.
Je kan zelf inducties, capaciteiten, weerstanden etc toevoegen. Zowel in serie als parallel.
Indien interesse wil ik dit programma wel (ik heb toestemming van de ontwikkelaar) beschikbaar stellen. B.v.opslaan in de map Navigatie>Downloads,
ruud

PasanSE.zip (versie 3.3 december 2011)

http://science4all.nl/nl/?Elektronica___Pasan

@Bobosje.

Mijn afbeeldingen zijn van lang geleden.

Die versie 3.3 heb ik natuurlijk zelf óók als zip-file opgeslagen en op mijn scherm staan..
Maar daar ik van Marien (alweer jaren geleden) heb begrepen dat er geen nieuwere versies kwamen misschien toch dan een link in de Download map zetten. Dan kunnen ook anderen die deze draad (momenteel) niet volgen dat programma daar dan later via die link downloaden.
ruud
Naschrift. Een korte gebruiks-aanwijzing staat op pagina 6 en 7 van mijn artikel over de door mij ontworpen Quadrifilaire Helical Antenne PADAT137.
Zie https://www.jendela.nl/diversen/PADAT137LES_web.pdf
Dit artikel is ook te downloaden van mijn website.
Een voledige 16 pagina's gebruiks-aanwijzing (in het Engels) is óók beschikbaar. Met daarin vele voorbeelden.
Maar aan mijn bijdrage heeft de vraagsteller dus niets. Sorry

@Bapaktus,

Ah ok, afgaande op je Pasan afbeeldingen was ik in de veronderstelling dat je de oude versie had.

Dit topic is interessante kost evenals het Pasan tool waarnaar je verwees dus ik dacht om maar de meest recente versie te posten.

@Bobosje,
. = duimpje

Overigens is de door mij genoemde (16 pagina's) uitgebreide gebruiksaanwijzing, voor versie 3.2, ik zelf heb geen nieuwere versie.
ruud exPA0ROJ en PI1F