Trotz Fachbüchern (Nührmann, Werkbuch) verzweifle ich langsam an der Anpassung eines PI Filters an einen BFR183 HF Transistor. Die Rechenergebnisse stimmen einfach nicht, zudem ich bei der Vielfalt an Möglichkeiten den Überklick verloren habe.
Diese Daten bestehen:
Emitterschaltung mit Lc=56nH, Ub=5V,Ic=25mA, f=433 Mhz, Ra = 50 Ohm.
Die Impedanz des Ausgangs der Emitterschaltung beträgt ca 150 Ohm, diese muss an 50 Ohm angepasst werden.
1) Welchen Filtertyp muss man einpassen, T oder Pi?
2) Wie berechnet man die Bauteilgrössen?
Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor dem Aufgeben....
Da müßte man sich jetzt die Daten (s-Parameter) aus dem Datenblatt rausholen oder mit dem Netzwerkanalysator nachmessen.
Infineon veröffentlicht s-Parameter, auch für diesen Transistor, natürlich abhängig vom Gehäuse-Typ. Siehe Infineon Website.
Raussuchen und rechnen : Dein Job ;-)
Das Lc geht übrigens separat und steht nicht in den s-Parametern mit drin.
Für korrekte Anpassung bei einer Frequenz reicht üblicherweise ein L oder C aus. Wenn Du noch filtern möchtest - vermutlich Oberwellen -, ist das eine weiteres Ding. Ob Pi oder T oder sonstwas-Filter ergibt sich aus den Anforderungen an den Filter und die Bauteilkonstellation sowie die Kosten.
Smith Chart oder ganz normal wie bei jeder anderen Wechselspannungsschaltung auch mit X_L = s L = i omega L und X_C = 1 / ( s C ) = 1 / ( i omega C ) Du solltest halt die komplexe Ausgangsimpedanz von deinem Transistor kennen (150 Ohm alleine sagt nix, welcher Phasenwinkel, wenn s-Parameter bekannt sind, Umrechnung mittels Bilinear- Transformation) und an die dann konjugiert-komplex anpassen.
Ich mach das u.a. mit Mathcad, es geht aber schon etwas Zeit drauf, wenn es gut sein soll, das ist richtig *Arbeit*.
Danach wird mit dem NWA nachgemessen, ob es hinkommt, und ggf. korrigiert.
HF-Technik ist leider nichttrivial und auch nicht in 5 Minuten zu lernen.
Kannst du mir die Schaltung zukommen lassen? (Wenn der Filter dann funktioniert :-)) Genau sowas in der Leistungsklasse brauche ich gerade. Ich habe mir zwar schon die Treiberstufe vom TF7 angesehen aber die hat mich nicht so recht überzeugt. Und bei einem anderem Bauvorschlag war das Biasing hfe-abhängig.
Cool! Das sollte doch in die FAQ (oder Kompendium?) was Ihr hier in der Newsgroup irgendwo habt.
Also wenn ich mal keine Lust habe, mit Williams und Rechenschieber die Chose auszurechnen, weiss ich ja nun wo man nachsieht. Da koennte ja sogar einer auf die Idee kommen, bei der HF Klausur einen PDA mit Antenne mitzubringen und dann... aber nicht doch. Wo kaemen wir hin.
Bei so etwas habe ich schon mal "gepfuscht". Habe einfach das Transistormodell und alle Bauteile in SPICE geladen und dann solange virtuell daran gefeilt, bis es passte. Und es passte in der echten Schaltung wie angegossen. Allerdings muss es alles auch HF gerecht aufgebaut werden.
Die SPICE Modelle fuer Transistoren gibt es meist als Download File beim Hersteller. Da muss also nicht viel eingetippt werden.
So habe ich es auch gemacht, rechnerisch grob abgeschätzt und dann in PSpice eingehackt, Parameter sind alle downloadbar gewesen. Der bisherigen Erfahrung mit Schaltungen mit Frequenzen bis 50Mhz passt es dann. HF Aufbau ist mir bekannt, denke aber mal dass ein Einmessen in die Schaltung unumgänglich ist, bzw ich mit Trimmer solange drehe, bis ich maximale HF aus dem Ausgang bekomme, Glimmlampe müsste reichen...
Bei 433 MHZ ist das Problem, dass jedes Picofarad alles in den Teich setzen kann. Die Nanohenrys auch, aber die sieht man ja recht einfach. Selbst wenn die Dielektrik des Platinenmaterials abweicht, ist die Simulation schon weniger gueltig. Deswegen haben wir oft Alumina Substrate eingesetzt, wenn es ueber ein paar hundert MHZ ging.
Was mir immer viel geholfen hat, waren Kapazitaetsmessungen an laufender Schaltung. Da stellte sich auch schon mal heraus, dass Bauteile nicht so ganz die Daten einhielten, die der Hersteller angab.
Ich glaub da übertreibst du etwas. FR4 hat ein epsilon-r von 4.8 und variiert um +-0.5. Wenn du jetzt eine Stripline hast sind die Impendanzabweichungen nicht so tragisch. (Ich habe es vor kurzem ausgerechnet aber habs nicht mehr im Kopf. Aber mehr als 10 Ohm nicht)
Und in ich kenne kein industrielles Produkt was bei 433Mhz HF-Materialien verwendet.
Das stimmt. Aber es wird nicht immer alles in FR4 geliefert. Selbst dann, wenn man es ausdruecklich spezifiziert hatte. Dann sind da noch die kleinen Missverstaendnisse bei Schichtdicken. Nachdem das bei einem Design von mir passierte, hatte der Platinenhersteller allen Ernstes gesagt "das hat noch nie jemandem was ausgemacht".
Eine Menge ISM Module kommen auf 0.7mm Alumina Substrat. Es ist nicht nur das Material, was reizt. Die Widerstaende werden siebgedruckt und lassen sich auf fast beliebige Praezision automatisch lasertrimmen. Sogar HF Phasengaenge kann man bei laufender Schaltung (aktiv) trimmen. Auch die aufgedruckten Antennen sind sehr schoen. Alles wir per Laser abgeglichen, der Handabgleich durch einen Techniker entfaellt.
Kennst Du RFSIM, ein HF-Simulationsprogramm? Damit kannst Du vollautomatisch matchen:
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Aber Vorsicht! Du kannst die verwendeten Bauteile umschalten auf Definition per physikalischem Modell mit Angabe der Resonanzfreq., Güte usw. der verwendeten Bauteile. So solltest Du auch vorgehen. Meine Erfahrung ist, dass die rechnerischen Ergebnisse z. T. von der Praxis sehr abweichen. Wie andere schon sagten, Streuinduktivitäten und
-kapazitäten können alles über den Haufen werfen. Ohne Netzwerkanalysator bist Du eigentlich aufgeschmissen.
Gar so schlimm ist es nicht. Man kann eine Menge durch Ausprobieren erreichen. Ein Trick, den ich schon mal benutze: Kleine Blechfaehnchen an HF Knoten anloeten. Die biege ich dann mit einem Plastikstielchen hin und her und sehe, was passiert. Da findet man rasch heraus, ob etwa zuviel Streukapazitaet an einem Knoten vorhanden ist. Mit Luftinduktivitaeten ist es aehnlich. Wenn es nicht gerade knochenharter
1.5mm Silberdraht ist, kann man die mit einer Holzwaescheklammer zusammendruecken und mit einer angespitzen Waescheklammer auseinanderziehen.
Der Kostenpunkt fuer diese "Tools" bewegt sich im Milli-Euro Bereich. Ausser, wenn eine Beschwerde ueber das raetselhafte Abnehmen des Waescheklammervorrats kommt. Dann muss man schon mal ein romantisches Abendessen spendieren.
Der Knackpunkt ist nur, dass es: a) um *komplexe* Anpassung geht - *zwei* Parameter -, hingegen das Verfahren von Probier zumeist nur *einen* Parameter erfaßt, und die Kurven auf dem Smith Chart eben *Kurven* sind. b) das ganze Zeugs *frequenzabhängig* ist.
Die Bastellösung ist in dem Fall immer *suboptimal*, bei 434MHz ISM mag es noch gehen, bei 868MHz wird es schwierig, bei 2,4GHz ist Schicht im Schacht.
Das kommt auf die Erfahrung an. Wer regelmaessig Pi Filter in Sendeendstufen bei jedem Frequenzwechsel neu abstimmen musste, kennt das. Es geht um die rasche Bedienung zweier Drehkondensatoren gleichzeitig, einen mit links, den anderen mit rechts. Rasch, weil sonst die Anoden anfangen, zu gluehen. Wahrscheinlich bekommt das auch jemand hin, der beidhaendig Klavier spielen kann, was bei mir leider nicht der Fall ist.
Naja, er hat doch nur von 433MHz geschrieben. Das ISM Band dort ist hauchduenn. Selbst wenn es das 70cm Amateurfunkband ist, das ist nur
10MHz breit.
Habe ich schon ueber 1GHz gemacht. Wenn man einmal einen "professionellen" Richtkoppler oder Drehabschwaecher aufschraubt, kommen oft wundersame Dinge zum Vorschein. Biegeblechlein ;-)
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