Wie können zwei gekoppelte Schwingkreise, unterschiedlicher Größe und Eigenfrequenz, mehrere Eigenefrequenzen zusammen erzeugen und lässt sich das berechnen?


09.02.2022, 10:34

Am Stärksten reagieren die kleineren (höherfrequenten) Resonanzkreise. Der Größte erregte Kreis reagiert praktisch garnicht und man sieht nichts!

2 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Was meinst du in dem Fall mit sehr eng verschachtelt?

Es kann am Ende sein, dass die beiden Schwingkreise ineinander Koppeln und so eben dann Mischungen auftreten.

In dem Fall kann man den Schwingkreis aber nicht mehr all zu einfach beschreiben weil die klassischen Beschreibungen von konzentrierten Bauelementen ausgehen und keine Kopplung dazwischen beeinhalten.

Du kannst aber zb mal versuchen denen Aufbau in LT Spice zu betrachten und mal zu simulieren.

Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 10:29

Mit eng verschachtelt meine ich zum Beispiel mehr als zwei Teslaspulen welche ineinander gesetzt und gegeneinander verstimmt sind. Bei normalen gekoppelten Moden/Oszillatoren betrachtet man ja die Kopplungsgrade mit, oder nicht? Dafür gibt es noch mathematische Modelle. Nur hier scheint es leider nicht möglich zu sein das Ganze einfach zu beschreiben. Mischungen entstehen da m.E. eher nicht da das Ganze linear ist. Was ist mit konzentrierten Bauelementen gemeint?

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PeterKremsner  09.02.2022, 10:33
@Aron5

Zwei ineinander Verschachtelte Teslaspulen kann man auch mit einer Kopplung beschreiben.

Allerdings kann ich mir vorstellen, dass das ganze am Ende vielleicht gar nicht mehr so linear ist.

Die Schwingkreise an sich sind es zwar, aber die Ansteuerungsschaltung ist es nicht.

Konzentriertes Bauelement bedeutet, dass die Bauteile quasi unendlich klein sind und keine Elektromagnetische Strahlung emittieren oder Auffangen. Das ist natürlich bei Teslaspulen nicht mehr der Fall.

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Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 10:37
@PeterKremsner

Achso, ok. Also quasi wie eine Antenne als Punktförmiger Strahler beschrieben wird, etc. Das ist natürlich hier längst nicht mehr der Fall. Was mich wundert ist dass nur die kleineren Spulen „ausrasten“ während die größte angeregte Spule sich verhält wie im Normalfall. Das heißt es ist keine Amplitudenmodulation/Schwebung sichtbar. Ich glaube ich mussd avon mal ein Bild machen damit man das auch mal sieht wie das aussieht.

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PeterKremsner  09.02.2022, 10:42
@Aron5

Ja eine komplette Beschreibung des Versuchsaufbaus wäre hier durchaus hilfreich. So kann ich nur von den Schwingkreisen an sich sprechen allerdings musst du bei diesen Sachen auch andere Dinge betrachten denn an den Schwingkreisen hängt ja was drann.

Am Ende ist es bei solchen Dingen aber auch so, dass dir die normalen Oszilloskopeingänge bereits dein Signal verändern.

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Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 23:07
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PeterKremsner  10.02.2022, 11:28
@Aron5

o ein Oberwellenbehaftetes Spektrum ist für einen Sprung an sich vollkommen normal weil der Sprung ja keine Harmonische Funktion ist und daher sehr sehr viele Oberwellen erzeugt.

Ein Sprung mit einem Sinus muss daher in der FFT nicht unbedingt eine einzige Frequenz darstellen.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 12:24
@PeterKremsner

Aber warum tritt dieser nur bei dem Sekundärkreis auf und nicht im Primärkreis? Dort tritt nur eine Frequenz auf.

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PeterKremsner  10.02.2022, 12:39
@Aron5

Ich habe keine Ahnung wo dein Sekundär und wo dein Primärkreis ist.

Ich sehe so ein Verhalten schon in jedem der Bilder, nur unterschiedlich stark ausgeprägt.

Aber wie gesagt ohne genaue Kenntnis des Aufbaus und der Messung kann ich dazu auch nicht all zu viel sagen. Sofern du aber neben dem Oszi eine Teslaspule laufen hast musst du auch beachten, dass du da bereits Einstrahlungen in die Leitungen von Oszilloskop hast.

So ists zB auch schwer mit dem Oszi zu messen wenn direkt daneben ein 1W starker Radiosender ist. Du siehst eben hauptsächlich die Abstrahlung und das kann dann je nach Oszi auch zu komischen Effekten führen, wenn die Strahlung direkt in das analoge Frontend einkoppelt.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 14:02
@PeterKremsner

Ich stoße den ersten Schwingkreis an und die Energie überträgt sich dann einfach durch magnetische Kopplung auf die anderen Kreise. Auch der Impuls wird Induktiv auf die Spulen gegeben, durch eine einzelne Kabelwicklung. Der Effekt ist nur an den kleineren Elementen messbar und man erkennt dort im Zeitbereich auch mehr transiente Oberwellen im Einschwingvorgang. Wenn man zwei gleiche Schwingkreise koppelt ist dieser Effekt nicht sichtbar.

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PeterKremsner  10.02.2022, 17:09
@Aron5

Wie gesagt ohne genauen Aufbau kann ich hierzu auch keine genauen Aussagen mehr treffen.

Wenn du die Zacken im Signal selbst meinst dann können das wie gesagt Artifakte der Anregung selbst sein. Je nach Güte hat der Schwingkreis ja eine gewisse Bandbreite und wenn jetzt mehrere Frequenzen in diese Bandbreite fallen, dann sind die auch messbar und werden unterschiedlich schnell gedämpft.

Der Schwingkreis selbst ist ja am Ende nie wirklich ideal womit der ja auch außerhalb seiner genauen Resoanz noch genau so funktioniert die Dämpfung wird eben nur immer höher je weiter man von der Resoanz weg geht.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 17:38
@PeterKremsner

Direkt am direkt erregten Schwingkreis gemessen treten diese Artefakte nicht auf. Nur in Kombination mit anderen Schwingkreisen anderer Frequenz und nur an den kleineren Elementen.

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PeterKremsner  10.02.2022, 20:47
@Aron5

Wie gesagt für mich sieht es nicht sonderlich ungewöhnlich aus und ohne weitere Details kann ich dazu auch nicht mehr sagen.

Viele Dinge in der realen Welt sind nichtlinear und Messungen sind nicht immer ideal, es wird daher immer Dinge geben die sich von der theoretischen Beschreibung unterscheiden werden.

Simulier deine Schaltung mal mit LTSpice und prüfe dort ob du ebenfalls so etwas mit gekoppelten Spulen sehen wirst. Wenn ja dann gibt es einen Hintergrund welcher sich in der Kopplung der Schwingkreise versteckt.

Wenn nein, dann sind die Oberschwingungen anderer Natur.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 22:02
@PeterKremsner

Ok. Leider funktioniert LTSpice bei mir auf Linux nicht. Wie man das technisch zeichnen soll weiß ich auch nicht da die Schaltung ja auch nicht gerade gewöhnlich ist. Und gut im Zeichnen bin ich auch nicht. Ich hatte aber heute den Gedanken dass es doch so eine Art Nichtlinearität, oder besser gesagt eine Art höhere Empfindlichkeit gegenüber Änderungen und Störungen in den Anfangsbedingungen ist. Ganz ähnlich einem Stapel Bücher der umso empfindlicher und instabiler wird je mehr Bücher man übereinander stapelt.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 22:52
@PeterKremsner

Das wird nichts. Bei mir läuft so etwas mit Wine nicht gut auf dem Rechner. Da hab ich Pech gehabt. Aber ich glaube sowieso nicht dass der das darstellen kann.

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PeterKremsner  12.02.2022, 11:07
@Aron5

Ich habs dir mal simuliert:

https://ibb.co/rZQyJW1

https://ibb.co/vHKjwZf

Das sind die Spannungen für 2 Impulsförmig angeregte Schwingkreise mit etwas anderer Resonanzfrequenz und einer starken Kopplung von 0.8

Das erste Bild ist die Primärspannung

Im zweiten Bild ist das grüne die Spannung an der Sekundärseite und die Blaue die Spannung an der Primärseite. Die Artefakte zu Beginn stammen direkt von der Impulsanregung und der etwas anderen Resonanz der Kreise, die werden hier gedämpft weswegen die Oberschwingungen schnell abklingen und am Ende nur die harmonische Koppelschwingung beider Kreise übrig bleibt.

https://ibb.co/xzyx1Zm

Das hier ist ein Bild von 2 verstimmten Schwingkreisen mit relativ loser Kopplung von 0.5. Hier hat man zu Beginn noch etwas Artefakte der Anregung und dann sieht man hier die Eigenschwingungen der Einzelkreise.

Durch die Lose Kopplung schwingen beide Kreise mehr oder weniger in ihrerer eigenen Resoanz und geben nur bedingt Energie aneinander ab die Eigenschwingungen der Kreise klingen jetzt ab und am Ende bleibt dann nur noch die Harmonische Schwingung des gekoppelten Kreises übrig.

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Aron5 
Fragesteller
 12.02.2022, 11:53
@PeterKremsner

Danke für die Simulation! Hat viel Ähnlichkeit mit den Oszilloskopbildern was die Transienten betrifft. Allerdings fehlt auch einiges! Das bestätigt meine einstige Annahme dass digitale Programme da doch recht schnell an ihre Grenzen kommen. Denn in der Realität habe ich diese Artefakte und auch die Hüllkurve der Schwebung im Primärkreis nie gesehen, sondern nur im Sekundär- oder Tertiärkreis. Außerdem nehmen die Amplituden natürlicherweise ab. Bei schwingenden Saiten ist mir aufgefallen dass unterschiedlich dicke miteinander gekoppelte Saiten, welche aber alle auf die selbe Frequenz gestimmt sind, mit unterschiedlicher Schwebung schwingen. Wie beim Pendelversuch (hier nahmen die Eigenfrequenzen aber mit kürzeren Pendeln natürlich zu) hat die letzte Saite auch die höchste Schwebung, ganz so als sei sie am härtesten gekoppelt, obwohl sie das vierte Glied ist. Das kleinste Pendel am 5. Platz, welches auch das letzte Glied ist, schwingt auch mit einer sehr schnellen Schwebung und sehr geringen Amplitude, während das erste Pendel, wie auch der 1. Schwingkreis, kaum eine deutliche Schwebung aufweisen.

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PeterKremsner  12.02.2022, 12:01
@Aron5

Das kann man schon auch Simulieren aber ich kann ohne weitere Kenntnisse nicht 1 zu 1 deinen Versuchsaufbau hier simulieren.

Idr liegen diese Simulation wenn das Modell stimmt sehr sehr nahe an der Wirklichkeit.

Was bezeichnest du hier als Schwebung? Gekoppelte Saiten mit gleicher Frequenz erzeugen keine Schwebungen, aber natürlich hängt die Amplitude mit der Saitendicke oder genauer mit den Materialeigenschaften und der Spannung zusammen. Das ist bekannt und lässt sich auch rein analytisch herleiten.

Bei den Pendeln schwingen die natürlich unterschiedlich stark, aber wie gesagt es kommt hier auf die Anregung an. IdR hast du dann eben einen bedingten Energietransfer zwischen den Pendeln aber je nach Anregung schwingen alle auch zum Teil dann in ihrer Eigenfrequenz mit, was ja nicht ungewöhnlich ist und je nach Energieinhalt schwingen die dann eben unterschiedlich hoch.

Bei harmonischer Anregung ist es dann zB so, dass nur das Pendel in Resonanz am stärksten schwingt mit 180° Phasenverschiebung die anderen Pendel haben dann andere Phasenverschiebungen und auch andere Amplituden. Das wäre dann eben eine normale Erzwungene Schwingung.

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Aron5 
Fragesteller
 12.02.2022, 12:23
@PeterKremsner

Wenn man Saiten eng koppelt erzeugen die auch eine Schwebung. Aber die ist bei jeder Saite anders. Warum das so ist weiß ich nicht. Vermutlich ist das ein schlechtes Modell weil da noch Nichtlinearitäten drin sind.

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PeterKremsner  12.02.2022, 12:57
@Aron5

Ich frag mich nur was du genau unter einer Schwebung verstehst. Die Schwebung wäre ja eine Hüllkurvenmodulation.

Wenn alle Saiten auf der exakt gleichen Frequenz schwingen hast du die nicht. Haben wir am Ende ja auch bei Laborversuchen gehabt, dort ists so dass am Ende die Schwebung verschwindet wenn die Frequenz gleich wird.

Das Prinzip wird ja auch zB für Messungen verwendet.

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Aron5 
Fragesteller
 12.02.2022, 14:08
@PeterKremsner

Nur bei enger Kopplung sind die Frequenzen ja nicht gleich sondern spalten sich zu zwei Resonanzfrequenzen auf. Bei einer freien Schwingung sieht man dann immer eine Schwebung wie in Ihrer Simulation.

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PeterKremsner  12.02.2022, 16:33
@Aron5

Gerade bei enger Kopplung werden sie gleich. Die zwei Resonanzen hast du um so stärker je mehr die Schwingkreise entkoppelt sind. Bei starker Kopplung siehst du diese zu Beginn und die klingen sehr sehr schnell ab.

Das kann ein niedriger Kopplungsgrad oder eine stark unterschiedliche Resonanz sein, in beiden Fällen transferieren die Kreise nicht viel Energie ineinander.

Bei Schwebungen werden die ja aus diesem Grund bei hoher Kopplung sehr schnell gedämpft. Wir haben ja mal über die Logarithmisch Periodische Antenne gesprochen. Diese ist deswegen Breitbandig weil die Elemente stark gekoppelt sind, wäre das nicht der Fall würde jeder Dipol nur auf seiner Eigenfrequenz schwingen.

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Aron5 
Fragesteller
 13.02.2022, 00:06
@PeterKremsner

Ja, richtig, ich erinnere mich. Die Bandbreite nimmt wohl zu wenn man die enger koppelt, nur der Gewinn dürfte dann irgendwann ziemlich schwach werden wenn man die so eng koppelt wie in meinem Beispiel. Was ich aber jetzt meinte ist, dass zwei resonante Schwingkreise, welche getrennt die gleichen Eigenfrequenzen haben, eine Aufspaltung der Resonanzfrequenz in zwei neue Resonanzen zeigen wenn der Kopplungsfaktor hoch wird.

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRlIllrI03wraQMEyModaZc9MLwIexI1wg7KA&usqp=CAU

https://i.stack.imgur.com/PnOxo.png

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PeterKremsner  13.02.2022, 11:42
@Aron5

Ja ich weiß schon was du meinst. Sie geben dann Energie aneinander weiter.

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Aron5 
Fragesteller
 13.02.2022, 12:31
@PeterKremsner

Ja, durch die Kopplung spaltet sich die Resonanzfrequenz in zwei Moden auf. Die Frage ist nur wie viele Moden entstehen wenn man viele solcher Elemente mit unterschiedlichen Frequenzen koppelt und ob so ein System auch dann Nichtlinearitäten enthält.

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PeterKremsner  13.02.2022, 12:39
@Aron5

Nichtlinear sollte es nicht werden sofern nichts sättigt.

Das kannste dir auch theoretisch mal durchrechnen. Solltest ja auch am Bodeplot erkennen.

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Aron5 
Fragesteller
 13.02.2022, 14:07
@PeterKremsner

Vielleicht wird es empfindlicher wenn man viele Elemente koppelt. Man sieht ja dass die Oberschwingung am Sekundärkreis deutlicher sichtbar ist als am Erregerkreis. Dort ist sie nicht sichtbar. Könnte so ein System nicht auch ohne Kern oder spezielles Dielektrikum irgendwann elektrisch/magnetisch leicht nichtlinear werden? Immerhin ist ja die Sekundärspule eine Art Kern und es braucht Zeit bis sie ihre Flussänderung an den Primäkreis abgibt.

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PeterKremsner  13.02.2022, 14:13
@Aron5

Nein die sind wie gesagt linear. Zeit verursacht nur eine Phasenverschiebung aber noch nicht direkt eine Nichtlinearität.

Rechne es einfach mal durch.

Wie stark die Schwingungen sind hängt vom Kopplungsgrad dem Ohmschen Widerstand und Parasitären Kapazitäten etc zusammen und wie gut die Schwingkreise abgestimmt sind.

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Aron5 
Fragesteller
 13.02.2022, 15:52
@PeterKremsner

Was ich mit „Zeit“ meinte war die Tatsache dass eine Kapazität oder Induktivität erst zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Anregung die anderen L oder C Werte „erfährt“, also das System genau genommen nie wirklich in einem festen Zustand ruht und sich die Werte immer wieder minimal ändern, in sehr kurzen Zeitbereichen. Vielleicht ist das aber auch eine Fehldeutung meinerseits, war nur ein Gedanke!

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PeterKremsner  13.02.2022, 17:33
@Aron5

Solange L und C konstant sind ists linear. Die Laufzeit ändert an der Linearität nichts.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 13:13
@PeterKremsner

Die elektrostatische Abstoßung zwischen den Elektronen auf einer Kapazität müsste aber auch nichtlinear werden sobald sehr viel Ladung unter hoher Spannung auftritt.

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PeterKremsner  14.02.2022, 14:48
@Aron5

Wieso sollte diese nichtlinear werden?

Klar wenn du jetzt annimmst, dass die Elektrode vollkommen mit Elektronen gefüllt wäre sodass da eben räumlich kein Platz mehr ist vielleicht, aber das tritt in der Praxis nicht auf, bzw schlägt da ja schon vorher das Dielektrikum durch weil dazu derart hohe Feldstärken notwendig wären.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 15:53
@PeterKremsner

Auch das Durchschlagen führt dann zur Nichtlinearität. Weil irgendwann wird denke ich alles nichtlinear. Bei Molekülen ist das zum Beispiel das Morse-Potential. Daher dachte ich wäre das bei anderen Teilchen auch so dass die sich nicht wirklich linear verhalten sobald die sich näher kommen. Denn real dürften eigentlichniemals unendlich viele Ladungsträger auf einen Kapazität passen.

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PeterKremsner  14.02.2022, 15:57
@Aron5

Natürlich ist das Durchschlagen nicht linear, aber du darfst dir auch nicht erwarten, dass die Zerstörung eines Bauteils ein linearer Effekt ist.

Es passen auch nicht unendlich viele rein, aber diesen Punkt erreichst du eben im normalen Betrieb ja gar nicht, weswegen der für deine Betrachtungen ja keine Rolle spielt.

Keramikkondensatoren sind ja zB im Großßsignalverhalten immer nichtlinear, man kann sie aber als Linear betrachten wenn die Signaländerungen nicht all zu groß sind, das gilt am Ende für alle Dielektrika die natürlich früher oder später auch Sättigen werden, aber man wählt die Kapazitäten ja eben genau so, dass dieser Effekt vernachlässigbar klein ist.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 16:14
@PeterKremsner

Genau diesen Bereich meinte ich ja auch, bevor es durchschlägt, wenn anfängt in die Begrenzung zu gehen b.z.w. in die Nähe dessen kommt. Diese Nichtlinearität wäre u.U. kaum messbar. Wenn ich so darüber nachdenke werden vielleicht sogar so viele Frequenzen erzeugt, dass man das am Ende nicht mehr erkennen kann.

10 W Rauschleistung mit 10^21 Frequenzen ergäben dann eine 10 zW Amplitude für jede Frequenz. Kann man das überhaupt noch messen?

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PeterKremsner  14.02.2022, 17:39
@Aron5

Ja nur kommst du ja nicht in diesen Bereich es sei denn du hast du deine Schaltung falsch dimensioniert.

10W auf diese Bandbreite kannst du nicht messen weil das ja schon weit unter dem thermischen Rauschen liegt.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 21:12
@PeterKremsner

Ja, das ist das Eine. Selbst bei höherer Leistung kann ich das nicht messen, weil ich dafür nicht die richtige Messtechnik habe und das auch schon was für die Metaprofis ist.

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PeterKremsner  14.02.2022, 22:40
@Aron5

Allerdings musst du auch beachten, dass das ganze für die Praxis komplett irrellevant ist. Wenn du parasitäre Schwingungen hast welche unterhalb des thermischen Rauschen liegen kannst du diese am Ende auch als nicht existent annehmen, weil es nichts ändert ob die nun da sind oder nicht.

Das müsstest du nur dann machen, wenn du zB per Spread Spektrum etwas gezielt im Rauschen verstecken möchtest.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 22:43
@PeterKremsner

Kann man Dipolantennenelemente eigentlich x beliebig stark annähern um die Bandbreite zu erhöhren? Bei Logperantennen habe ich auch schon alles Mögliche gesehen. Jemand meinte mal die würden dann aufhören zu schwingen wenn man die zu nah koppelt.

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PeterKremsner  14.02.2022, 22:48
@Aron5

Ja und Nein. Also du kannst sie natürlich beliebig aneinander annähern nur Schwingen die irgendwann wie eine einzige Struktur und eben nicht mehr wie 2 Dipole. Müsste ich aber auch mal mit 4nec2 simulieren wie es sich dann verhält. Das Problem dabei ist, dass das Nahfeld von Antennen nicht mehr wirklich gut analytisch zu betrachten ist.

Ich nehme aber mal an, dass du am Ende die Länge auf die Distanz anpassen musst, damit der Sprung zwischen den beiden nicht zu steil wird.

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Aron5 
Fragesteller
 14.02.2022, 22:55
@PeterKremsner

Ja, Nahfeld ist schwierig. Vielleicht kann der Simulator das ja. Wenn es Ihnen nicht zu viel Zeit nimmt können Sie das ja mal testen. Es wäre interessant eine Logperantennen mit mehr als 5 Dipolen, welche einen deutlich geringeren Abstand haben als üblich, zu testen ob die dann noch breitbandig ist..

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PeterKremsner  14.02.2022, 23:05
@Aron5

Breitbandig ist sie jedenfalls noch nur der Gewinn nimmt ab.

Die Struktur ist am Ende ein kompromiss welcher sowohl eine Impedanztransformation als auch einen eigenen Empfänger darstellt.

Da die Impedanz der Dipole ja von der Frequenz abhängt und die im Freiraum Resonanten Dipole im wesentlichen eine Freiraumimpedanz aufweisen koppelt hier das Feld in den Dipol. Die anderen Dipole haben nun zwar nicht die korrekte Impedanz aber der Sprung von einem zum anderen Dipol ist klein, wodurch am Ende auch relativ wenig Rückreflektiert wird.

Wenn der Impedanzsprung zu steil wird steigt die Reflektion an und der Gewinn sinkt, weil nicht mehr die ganze Energie aufgenommen wird.

Am Ende kannst du diese Antenne auch mit einem Hornstrahler vergleichen, nur dass letzterer eben in einen Hohlleiter koppelt und nicht in einen Dipol.

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PeterKremsner  14.02.2022, 23:24
@PeterKremsner

Kurzer Nachtrag ich habe gerade gemerkt dass ich die Logper falsch in Erinnerung hatte. Die Dipole sind dabei nicht passiv sondern aktiv.

Ich würde daher schätzen, dass bei engerer Anordnung die Direktivität sinkt und darüber natürlich der Gewinn. Ich würde annehmen dass es in das Verhalten einer Fraktalantenne über geht.

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Aron5 
Fragesteller
 15.02.2022, 09:25
@PeterKremsner

Ok. Also bleibt die Antenne breitbandig und nimmt an Gewinn ab und die Impedanzen steigen. Könnte dabei auch die Bandbreite zunehmen?`Oder hängt diese nur von der Fläche insgesamt ab?

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PeterKremsner  15.02.2022, 10:22
@Aron5

Die Bandbreite könnte etwas zunehmen aber ich schätze hier zunächst mal nein. Das müsste man aber simulieren.

Die Gleichungen sind nämlich in vielen Fällen dann nicht mehr wirklich analytisch lösbar. Aber die Antenne wird vermutlich stark ihre Fußpunktimpedanz veränden.

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Aron5 
Fragesteller
 15.02.2022, 11:07
@PeterKremsner

Also könnte es auch sein dass sich das Ding dann komplett anders verhält? Also überhaupt nicht mehr berechenbar ist?

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PeterKremsner  15.02.2022, 11:10
@Aron5

Nicht mehr analytisch berechenbar. Das bedeutet nur, dass sich keine geschlossene Formel mehr als Ergebnis finden lässt.

Mittels FEM Feldanalysen ist es aber immer noch nummerisch berechenbar.

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Aron5 
Fragesteller
 15.02.2022, 12:14
@PeterKremsner

Können bei so starken Kopplungswerten auch schon Mitnahme und Zieheffekte entstehen?

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PeterKremsner  15.02.2022, 15:00
@Aron5

Die treten bei hoher Kopplung besonders auf klingen aber mit der Zeit ab. Das sind ja beides nichtlinearitätserscheinungen wenn sich die Eigenschaften des Resonators im Betrieb verändern.

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Aron5 
Fragesteller
 15.02.2022, 15:07
@PeterKremsner

Das heißt die Eigenschaften müssen sich mit der Zeit verändern. Dann trifft das hier auch nicht zu.

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PeterKremsner  15.02.2022, 15:09
@Aron5

Also den Begriff Frequenzziehen kenne ich als die Eigenschaft, dass sich die Eigenfrequenz eines gekoppelten Schwingkreises ändert wenn sich die Eigenfrequenz des anderen Kreises Sprunghaft verändert.

Das wäre dann in etwa damit zu vergleichen mit den Anfangsschwingungungen die du in meiner Simulation siehst. Die Treten zu Beginn auf klingen dann aber wieder aufs harmonische ab.

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PeterKremsner  15.02.2022, 17:29
@Aron5

Kannte den Begriff in diesem Umfang noch nicht, zumindest nicht unter diesem Namen, aber ich kenns von Resonator stabilisierten LC-Oszillatoren.

Aber was ist deine eigentliche Frage damit wir hier bei dieser Frage auch mal zu einem Abschluss kommen können? Bzw wenn deine Frage bereits beantwortet ist wünsche ich dir noch einen schönen Tag.

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PeterKremsner  15.02.2022, 18:17
@Aron5

Noch als Anmerkung wenn du coupled oscillator theory eingibst findest du relativ viel zu diesem Thema. Du wirst zwar oft mechanische Systeme finden aber vom Lösungsverhalten her sind die gleich weil die Diffgleichungen ähnlich werden.

Aus diesen Lösungen sollte sich dann natürlich auch das Verhalten des Frequenzziehens ergeben und deine anderen Fragen beantworten die du im Laufe der Konversation gestellt hast.

Bei einigen Dingen musst du aber Unterscheiden zwischen Impulsanregung und kontinuierlicher Anregung. In den Simulationen und auch bei deinen Messungen sieht man ja dass die Schwingkreise mit der Zeit auf eine gemeinsame Resonanz hin gehen wenn sie frei sind. Das muss aber nicht der Fall sein wenn sie zB Teil eines Oszillators sind denn da hängts vom Frequenzabhängigen Rückkopplungsfaktor ab.

In diesem Sinne einen schönen Abend noch

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Aron5 
Fragesteller
 15.02.2022, 21:53
@PeterKremsner

Vielen Dank! Ich denke das hilft mir doch sehr weiter!

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Aron5 
Fragesteller
 17.07.2022, 10:05

Leider lassen sich Koppelmoden in LT Spice nicht gut simulieren. Dazu müsste man Gleichungen haben welche die Kopplungsfaktoren in nichtresonanten Anordnungen beschreiben.

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PeterKremsner  17.07.2022, 11:51
@Aron5

Ja Kopplungen sind in LT Spice meist Linear, ich glaube aber dass man mit den Commandstrings auch nichtlineare Kopplungsfaktoren simulieren kann.

Die Frage ist am Ende aber wie gut du deinen Aufbau nun wirklich kennst und welche Effekte du beachtest und welche nicht.

Die Simulation kann am Ende nur so gut sein wie das Modell der Wirklichkeit welches sie abbildet, wenn das Modell der Wirklichkeit eben nicht alle relevanten Effekte abbildet kann die Simulation am Ende auch nicht gut sein.

Besonders im HF Bereich hat man oft Faktoren die man eben auch nur ungenügend abschätzen kann. zB Oberflächenbeschaffenheit und Reinheit der Leiter in Antennenanordnungen.

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Aron5 
Fragesteller
 17.07.2022, 12:56
@PeterKremsner

Ja, das ist das größte Problem eben dass ich den Aufbau und das dazugehörige Modell nicht ausreichend kenne. Ich kann das Verhalten nur grob abschätzen und kenne nur die reinen Ergebnisse einiger Messungen.

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Ehrlich gesagt kann sich kaum jemand vorstellen, was du da machst. Eine Schaltung wäre hilfreich.

Wie misst du diese Schwingungen, wie regst du sie an?

Das ist alles viel zu unklar beschriben.

Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 11:57

Gemessen werden die mit einem 200 MHz DSO. Die Messung erfolgt Leitungsgebunden und auch Strahlungsgebunden. Angeregt habe ich die sowohl mit einem Rechtecksignal als auch mit einem Kondensator-/Exponentialimpuls.

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YBCO123  09.02.2022, 12:09
@Aron5

Und wie sieht das theoretische Ersatzschaltbild aus?

Ich bezweifle ein wenig, dass es sich bei einer Teslaspule um ein lineares System handelt, habe mich damit aber nicht beschäftigt.

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Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 12:15
@YBCO123

Es gibt leider kein gutes Ersatzschaltbild. Wie sollte ich denn die Kopplung darstellen? Teslaspulen sind gekoppelte Schwingkreise, also m.E. nach ziemlich linear. Vor allem wenn man die mit kleinen Spannungen aus Batterien anregt und nicht für Hochspannung verwendet sollten die ziemlich linear sein.

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YBCO123  09.02.2022, 20:48
@Aron5

naja, magnetische Kopplung nehme ich an oder? Das lässt sich ja über einen Kopplungsfaktor bschreiben. Ich weiß aber ehrlich gesagt nicht, wie eine Teslaspule aufgebaut ist bzw. funktioniert, da ich mich nie damit beschäftigt habe.

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Aron5 
Fragesteller
 09.02.2022, 22:59
@YBCO123

Ja, richtig. Der Kopplungsfaktor gilt auch nur für die Standardbedigungen. Ich werde mal gleich ein paar Bilder hochladen wo man das besser sehen kann. Im Prinzip habe ich da nur 2 verstimmte Sekundärspulen ineinandergesteckt.

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YBCO123  10.02.2022, 10:31
@Aron5

Wie sieht das Spektrum denn konkret aus? ich denke auch, dass das ziemlich linear sein sollte, solange man nicht mich Hochspannung arbeitet.

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Aron5 
Fragesteller
 10.02.2022, 11:08
@YBCO123

Sogar mit Hochspannung habe ich da nie eine Nichtlinearität beobachtet. Die Spektren sieht man oben irgendwo in den Kommentaren unter PeterKremsner verlinkt.

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