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Forum: Offtopic Constant Phase Element "bauen"Hallo, zur Untersuchung eines Auswertealgorithmus möchte ich ein Constant Phase Element physikalisch realisiseren, wenn das überhaupt möglich ist. In meinem Fall geht es konkret um eine sogenannte Warburg-Impedanz, die einen frequenzabhängigen Widerestand darstellt, der immer eine Phasenverschiebung von 45° erzeugt. Ist so etwas, wenn überhaubt, wenigstens für einen eingeschränkten Frquenzbereich möglich? Grüße, Alex Alexander H. schrieb: > zur Untersuchung eines Auswertealgorithmus möchte ich > ein Constant Phase Element physikalisch realisiseren, > wenn das überhaupt möglich ist. > [...] > Ist so etwas, wenn überhaubt, wenigstens für einen > eingeschränkten Frquenzbereich möglich? Das Polyphasen-RC-Netzwerk von Gingell liefert eine breitbandige Approximation für 90°. Schuss aus der Hüfte: Durch gewichtete Addition von Originalsignal und phasenverschobenem Signal sollte es möglich sein, jede beliebige Verschiebung zu bekommen. Natürlich sind dazu aktive Elemente und nicht zu hohe Frequenzen (=NF) erforderlich. P.S.: Warum stellst Du diese Frage in "Offtopic"? Das passt doch nach "Analogtechnik" oder "HF, Funk und Felder". Hallo Egon, danke für die schnelle Antwort. Dieser würde ich mal entnehmen, dass mein Vorhaben nicht ohne größere Anstrengungen zu realisieren ist. Ich hatte gehofft, dass man das irgendie auch passiv oder mit geringem schaltungstechnischem Aufwand hinbekommt. Habe mal eben Polyphasen-Netzwerk gegoogled. Das sieht komplex aus, nicht nur im Sinne von e^jx. Egon D. schrieb: > P.S.: Warum stellst Du diese Frage in "Offtopic"? > Das passt doch nach "Analogtechnik" oder "HF, Funk > und Felder". Die Frage ist berechtigt. Grüße, Alex :
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Alexander H. schrieb: > danke für die schnelle Antwort. Dieser würde ich mal > entnehmen, dass mein Vorhaben nicht ohne größere > Anstrengungen zu realisieren ist. Ja, nach meinem Kenntnisstand ist das so. > Ich hatte gehofft, dass man das irgendie auch passiv > oder mit geringem schaltungstechnischem Aufwand > hinbekommt. Ach so, dann hatte ich Dich leicht missverstanden. > Habe mal eben Polyphasen-Netzwerk gegoogled. Das > sieht komplex aus, nicht nur im Sinne von e^jx. Naja, das Gingell-Netzwerk soll +90° UND -90° liefern. Einfache Allpässe sind natürlich deutlich weniger Aufwand. Mit Operationsverstärkern und Allpässen lässt sich fast jede Approximation irgendwie hindengeln, aber das ist eben Gewürge und ein Haufen Rechnerei. Eine "einfache", elementare Möglichkeit für 45° ist mir nicht bekannt -- allerdings bin ich auch nicht Doktor Allwissend :) Die breitbandigen 90 Grad sind in der digitalen Signalverarbeitung häufiger zu finden. Da wird aber immer mit parallellen Allpässen ein Signal in zwei Zweige aufgesplittet, die nach den Allpässen gegeneinander 90 Grad haben. Die Phasenlage des Eingangs spielt keine Rolle. Es geht also nur um eine relative Verschiebung zwischen zwei Signalen. Auch das Polyphasen-Netzwerk kann nur das. Geht es dir denn nur um die Phase oder muss auch die Impedanz korrekt nachgebildet werden? welche Frequenz? falls GHz: eventuell genügt ein Stück Leitung mit der richtigen Länge? das stimmt für eine Frequenz exakt und je nach zulässiger Toleranz beträgt die Bandbreite einige %, wie zB. beim Branchline Koppler, welcher 90° erzeugt. Durch kaskadieren mehrerer Sektionen kann die Bandbreite (und damit leider auch der Rippel) erhöht werden. falls Audiofrequenz: der einfachste Fall des Polyphasennetzwerks ist ein RC-Hochpass und ein RC-Tiefpass. Die beiden Ausgangssignale sind zueinander immer 90° versetzt, aber die Pegel sind natürlich nur bei der Grenzfrequenz identisch. Man könnte auch mit einem DSP einen Hilberttransformer implementieren. Der macht 90°. Entweder nimmt man den und macht eine gewichtete Addition, um die Phase zu variieren. Ich denke es müsste aber auch möglich sein, den Transformer so zu optimieren, dass er statt 90° eine andere Phase erzeugt, zB. 45° ;-) Im Allgemeinen existieren aber diese sogenannten FIRs (das hat nichts mit FIR Filtern zu tun, sondern sind frequency invariant reactances) nicht wirklich. Siehe auch Foster-Theorem. Eine Reaktanz muss gewissen Gesetzmässigkeiten folgen, u.a. einer bestimmten Frequenzabhängigkeit. Grüsse, Tobias Wenn man nur passend zu einer Sinusschwingung den um 45 Grad verschobenen Sinus braucht, kann man eine PLL darauf einrasten. Die üblichen Phasendetektoren machen null oder 90 Grad, aber das kann man vermutlich ändern. Die PLL würde der Signalfrequenz innerhalb ihres Fangbereichs folgen. Christoph db1uq K. schrieb: > Die üblichen Phasendetektoren machen null oder 90 Grad, aber das kann > man vermutlich ändern. addieren eines DC-Offsets zum Phasendetektorsignal? Die PLL wäre aber eine sehr spezielle Lösung, nicht für Signalgemische geeignet. Zum Thema 90 Grad Breitbandphasenschieber in digitaler Technik: https://web.itu.edu.tr/hulyayalcin/Signal_Processing_Books/DSP_Applications_Mitra.pdf Kapitel 7 ab Seite 37 Vielleicht gibt es so etwas auch für 45 Grad. Alexander H. schrieb: ... > In meinem Fall geht es konkret um eine sogenannte Warburg-Impedanz, die > einen frequenzabhängigen Widerestand darstellt, der immer eine > Phasenverschiebung von 45° erzeugt. ... Frequenzband? Beitrag "Warburgimpedanz in LTSpice" da ging es schon mal um die Warburg-Impedanz https://www.wotech-technical-media.de/womag/ausgabe/2015/09/31_knoblauch_impedanz_09j2015/31_knoblauch_impedanz_09j2015.php "Andere frequenzabhängige Phänomene sind zum Beispiel Diffusionsvorgänge. Diese werden durch eine Warburg-Impedanz dargestellt. Nicht ideales kapazitives Verhalten, verursacht zum Beispiel durch eine poröse oder raue Oberfläche, kann anstelle eines Kondensators durch ein Element mit konstanter Phase beschrieben werden." "(Warburg-)Impedanz = Diffusionswiderstand / (Wurzel aus Omega)" Bei L und C geht die Impedanz mit Omega, nicht der Wurzel daraus. Das erinnert mich an Rosa Rauschen. Dessen Frequenzgang fällt halb so schnell wie ein simpler RC-Tiefpass und lässt sich näherungsweise durch eine größere Anzahl in der Frequenz gestaffelter RC-Glieder erreichen. https://de.wikipedia.org/wiki/1/f-Rauschen :
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