HF Filter

Hallo, ich bin gerade dabei, mich auf das Gebiet der HF-Technik in der Praxis (!) zu wagen - und sto=DFe mit meinem ersten Projekt direkt auf Fragen, die mir schlaflose N=E4chte bereiten. Konkret: Ich habe mir einen DDS Funtionsgenerator aufgebaut. Der funzelt auch soweit, im Ausgangsspektrum finden sich - wie erwartet - 'ne Menge Oberwellen, insesondere der Oszillatorfrequenz (n*fosz +- fout). fosz=3D50MHz, DSS =3D AD9834. Soweit so gut. Also habe ich mit Qucs unter Linux einen 11poligen Butterworthfilter entworfen, der in der Simulation das erw=FCnschte Ergebnisse lieferte. Dann habe ich die theoretschen Werte durch reale Bauteilwerte ersetzt. Das Ergebnis war in der Simulation zwar ein wenig "buckeliger", aber immer noch ok. Aufgebaut habe das (den?) Filter zun=E4chst auf einer Lochrasterplatine mit diskreten Keramik-NP0-Kondensatoren und Induktit=E4ten. Das Ergebniss war schockierend, denn was raus kam hatte das Verhalten einer Bandsperre, nicht aber eines Tiefpasses. Dementsprechend waren die h=F6herfrequenten Signalanteile immer noch nahezu unged=E4mpft im Ausgangsspektrum vorhanden. Nach dem Studium der Datenbl=E4tter, insbesondere der Induktivit=E4ten, kamen mir dann sehr grunds=E4tzliche Zweifel: Was macht eigentlich ein solcher Filter jenseits der Eigenresonanzfrequenz der Bauteile (bei meinen Spulen liegt die SRF bei ca. 30 MHz). Dreht sich dann nicht das erwartete Verhalten des Filters komplett um und ist das die Ursache f=FCr den gemessenen Frequenzgang? Wie aber baut man dann ein "echtes" Tiefpass-Filter ?

Vielen Dank vorab f=FCr Eure Hilfe!

Josef

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Josef.Waldi
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Und wenn schon auf Lochraster dann muss das eine durchgehende Ground Plane haben. Sonst wird dat nix.

Manche Filter wollen auch nicht unter Linux gerechnet werden ...

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Gruesse, Joerg

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Joerg

"Josef.Waldi" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@10g2000yqq.googlegroups.com...

Wie du also erkennst, sind die für deine 50MHz komplett ungeeignet. Kondensatoren hab auch so schöne Polstellen.

Eventuell 2 Spulen hintereinander, wenn man einen so grossen Induktivitätswert braucht, daß man keine Spule mit ausreichend hoher Eigenresonanz bekommt.

Am geeignetsten sind Zylinderspulen, die mit 2 Drähten bewickelt werden, von denen man einen Draht wieder abwickelt.

Hinzu natürlich bei Kondensatoren auch auf Zuleitungsinduktivität achten, und beim Aufbau auf die (Sende-/Empfangs-)Antennenwirkung der Leitungen, ggf. schirmen mit hübschen kleinen Blechkästchen.

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MaWin

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Ich musste gerade zwar bisschen nachdenken, warum, hab' es aber jetzt kapiert. Guter Tipp :-)

Mit dem Selbstwickeln bleibt immer die Unsicherheit, wie genau man denn ist. Hab' leider kein Messger=E4t, um kleine Induktivit=E4ten mit ausreichender Genauigkeit zu messen.

Man kann durch sorgf=E4ltige Auswahl und Aufbau sicherlich den kritischen Punkt nach oben in der Frequenz dr=FCcken. Aber ein Rechteck- Oszillator-Signal erzeugt nunmal eine Menge Oberwellen. Mein SA zeigt noch deutliche Signalanteile jenseits der 1 GHz...

Mein Problem ist nun: Wie geht man in der Praxis damit um? "Muss" man im Endeffekt damit leben (mein 100 MHz Oszi stellt bei eingeschaltetem

20 MHz Bandfilter den vom DDS gelieferten Sinus ja "sch=F6n" da) ? Irgendwie sehe ich gerade vor lauter B=E4umen den Wald nicht. Auf der einen Seite leuchten mir die ganzen "Schmutzeffekte" und daraus resultieren, unvermeidlichen Schw=E4chen im Resultat der Schaltung ein, auf der anderen Seite frage ich mich ernsthaft, wie es sein kann, dass komplexere Schaltungen jenseits der 10 MHz =FCberhaupt funktionieren ???
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Josef.Waldi

Newsbeitragnews: snipped-for-privacy@10g2000yqq.googlegroups.com...

Ich glaube Du hast eines :-)

Spektrum Analyzer ... kein Messgeraet? Ich muss zum Baecker, habe aber nur einen Ferrari ...

Simplen Oszillator bauen, kleinen Kondensator dran, mit bekannter Spule sehen wo die Frequenz rauskommt. Spule wieder ab und dann Deine selbstgewickelten Spulen dran. Frequenzen ablesen, etwas auf dem Taschenrechnerli klimpern -> bingo.

Ein Frequenzzaehler haette auch gereicht.

Ansonsten gibt es fuer ganz bequeme ein billiges Messgeraet hier:

formatting link

Dort gibt es auch ein gut funktionierendes Programm zur Filterberechnung.

Setze am besten mal ein Schaltbild mit Eckdaten ins Web. So schlimm ist das jenseits der 10MHz nicht. Auch da wird mit Wasser gekocht, man nimmt nur groessere Poette :-)

Wenn Du Filter da oben aufbaust und hast kein Lochraster mit Ground Plane, dann baue es auf einer kupferkaschierten Leiterplatte auf. Sieht nicht so huebsch aus, funktioniert aber.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Was verstehst du unter "deutliche"? 10 dB, 20dB oder 40dB schwächer als das Originalsignal?

Manchmal ist auch der SA für die Oberwellen selbst verantwortlich. Was passiert, wenn du das Eingangssignal um 10 oder 20dB abschwächst?

Gruß

Stefan DF9BI

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Stefan

Wo Du Recht hast... Ich hab' zwar ein preiswertes LCR Meter, die Genauigkeit ist gerade in Bezug auf kleine Induktivit=E4ten sehr schlecht. Sollte da mal dringend nachlegen. Die von Dir empfohlene Website liest sich aufs erste ganz interessant...

... oder so.

Ich bin nicht grunds=E4tzlich auf Linux festgelegt, benutze es aber aus Prinzip immer dort, wo ich eine Wahl habe.

Ich denke, ich werde mein Design grunds=E4tzlich =FCberarbeiten und Deinen Tipp mit Hinblick auf die Groundplane ber=FCcksichtigen.

@Stefan Interessante Frage: Denn, um im Bild von Joerg zu bleiben, besitze ich einen schon etwas betagten SA... Ich messe gleich mal nach, was passiert, wenn ich die ATT um 10 / 20 dB erh=F6he...

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Josef.Waldi

Jetzt hab' ich mir die eigene Pointe versaut. Wollte nat=FCrlich "betagten Ferrari" schreiben...

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Josef.Waldi

So..komme gerade vom Messen: Wie gesagt, der Osz schwingt auf 50 MHz. Bei 1,25 GHz befindet sich ein Signal, dass 15 dB schw=E4cher als das Signal auf 50 MHz ist.

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Josef.Waldi

Oh das will nichts heissen. Ein Nachbar hat sich einen Mercedes Fluegeltuerer wieder hergerichtet. Bildhuebsches Auto, geht voll ab, duerfte in diesem Zustand ein kleines Vermoegen wert sein.

Im Ernst, aeltere Spektrumanalysatoren schlagen neuere regelmaessig. Bis heute habe ich nichts gesehen was dem alten HP3585 auch nur das Wasser reichen koennte. Der peinlichste war einer von Agilent, sauteuer, und dann leckte er massiv EMI aus dem Display raus. Das hatte so den Appeal eines Rolls Royce mit Beule.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Kein Zweifel: Ich bin wirklich froh =FCber meinen SA. Aber Du hast Deine Finger schon in die richtige Wunde gelegt... Allerding muss ich zugeben, f=FCr mich ist es einfach faszinierend, vor einem tollen Messger=E4t zu sitzen und Einblicke zu bekommen, die sonst nicht m=F6glich sind. Ohne den SA w=E4ren mir die Probleme ja erst gar nicht aufgefallen. Auf dem Oszi sah ja alles ganz gut aus.

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Josef.Waldi

Solche Filter baut man sinnvollerweise mit SMD-Bauteilen. Damit bekommst du für deine 20MHz ein Super-Filter gebaut. Eine Platine mit Massefläche auf der Unterseite gehört natürlich auch dazu.

Zu hoher Filtergrad hat übrigens auch Nachteile. Am oberen Ende des Durchlassbereichs knickt der Frequenzgang verfrüht ein. Vor allem wegen der mit der Frequenz steigenden Verluste in den Spulen.

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Helmut Sennewald

^^ Das sind mindestens 5 Pole mehr als Du realistisch in Hardware hinbekommst. Bedenke, dass Deine Bauteile recht deutliche Toleranzen haben. Ich würde

4-polig empfehlen und erst dann zu höherem streben, wenn sich das im realen Aufbau als nicht ausreichend steil herausstellt.

Oberhalb von zweistelligen Frequenzen würde ich damit rechnen, dass die Bauteile untereinander einen lustigen Radiobetrieb aufmachen. Und oberhalb der Designfrequenzen der jeweiligen Bauteile sind Kondensatoren hauptsächlich Induktivitäten und umgekehrt.

Merkwürdige Dinge ;-)

Mit Bauteilen, die für solche Anwendungen gedacht sind? Als Induktivität sind traditionell wohl Luftspulen angesagt. Es gibt aber auch SMD-Induktivitäten für hohe Frequenzen.

Ich habe mit den Filtern, die bei dieser Website rauspurzeln gute Erfahrungen gemacht:

formatting link

Das Ganze sollte dann möglichst klein aufgebaut werden und viel Massefläche in der Nähe haben. Als Bastel-Prototyp würde ich eine Löt-Skulptur von SMD- Bauteilen über einer Massefläche aus durchgehendem Kupfer versuchen.

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Kai-Martin Knaak
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kai-martin knaak

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Abschirmung war auch mein erster Gedanke. Ich habe die Schaltung deshalb in Blechdosen gebaut, die ich gerade so zur Hand hatte (der Filter passte wunderbar in eine Husten-Bonbon-Dose) und die Schaltungsteile mit BNC Steckern versehen und RG58-Kabel verbunden. Aber nach den ganzen Anmerkungen von Euch glaube ich inzwischen, dass mein Grunddesign (Leitungsf=FChrung, Auswahl der Bauteile, Verwendung von SMD im Filter, Groundplane etc.) einfach sorgf=E4ltiger durchdacht werden muss. Wie gesagt, ich bin gerade erst dabei, mir Praxiserfahrung in diesem Gebiet zu sammeln und bin euch sehr dankbar f=FCr die guten Tipps.

@Joerg: Ich habe gerade mal das AADE Filterprogramm ausprobiert - nicht schlecht f=FCr ein Windows-Programm ;-) Eingabe der L G=FCte, Bauteiltoleranzen und anschlie=DFende Monte-Carlo Analyse - wirklich toll.

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Josef.Waldi

t.

e

alen

Wenn man es direkt besonders gut machen will ;-)

Habt ihr noch einen guten Tipp, wo man entsprechende Bauteile beziehen kann. SMD Kondensatoren Baureihe 0603 gib's ja noch bei reichelt, aber bei der Auswahl von SMD Induktivit=E4ten wird sehr schnell sehr mau (die Distributor-Liste in den MaWins FAQs orientiert sich wahrscheinlich eher an Standard-Bauteilen, oder ?) So einen Laden, wo man "blind kaufen" kann und wei=DF, nichts gro=DFartig falsch gemacht zu haben, halt wie bei reichelt bei normalen Bauteilen.

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Josef.Waldi

Am 02.04.2010 19:56, schrieb Josef.Waldi:

Hallo,

da kann ja selbst schon ein geeignetes Filter zweiter Ordnung eine ordentliche Verbesserung bringen!

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

"Josef.Waldi" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@r18g2000yqd.googlegroups.com...

Obwohl's mich wundert, denn auch Rechtecksignale haben eine begrenzte Ansteigszeit, insofern muss der Filter gar nicht bis unendlich gehen, ist bei 1.25GHz natürlich klar, daß da der beste aufgebaute Filter nichts nützt, wenn die Leitung zum Eingang als Sendeantenne lang genug ist.

Wer Gigahertze unterdrücken will, muss alles abschirmen, in Blechkisten eintüten, Durchführungskosndenstaoren verwenden, Koaxkabel nehmen, Handys auschalten, den PC ausmachen ....

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Manfred Winterhoff
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MaWin

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Der echte Profi nimmt natuerlich nur Fisherman's Friends Dosen :-)

Amateurfunkliteratur wie ARRL Buecher hilft dabei gut und ist auch nicht teuer. In Deutsch auch die UHF-Unterlage, steht hier komplett im Regal.

Hinterher auf dem Networkanalyzer haut das auch immer hin. Wenn man bedenkt dass die Leute das frueher alles mit dem Rechenschieber machen mussten ...

BTW, auch LTSPice ist ein hervorragendes Hilfsmittel und kostenlos.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Sicher dass die 1.25GHz nicht ganz woanders herkommen? Prozessortakt aus dem mitlaufenden Rechner oder so? Sonstige Consumer Geraete arbeiten dort ja an sich nicht, oder doch?

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Gruesse, Joerg

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Joerg

.

Teilt sich zumindest durch 50 MHz (w=E4re dann die 24. Oberwelle, wenn ich richtig gerechnet habe o-: ). Aber ich glaube, hier liegt wirklich ein "Fehler by design" vor. Meine DDS Schaltung ist zwar konsequent mit SMD-Bauteile realisiert; das Layout orientiert sich aber nur sehr ansatzweise an den Dingen, die im Thread disktuiert wurden und ist daher, um es freundlich auszudr=FCcken, nur "sub-optimal" ;-)

Ich m=F6chte zu Ostern nicht pathetisch werden. Aber ich muss es jetzt einfach mal raushauen: Ihr habt mich mit euren Beitr=E4gen wirklich sehr motiviert. Eben habe ich noch an den Grunds=E4tzen der Elektronik gezweifelt, und jetzt bin ich wieder voller Tatendrang, mit euren Ratschl=E4gen im Gep=E4ck, den Dingen auf die Spur zu kommen. Vielen Dank daf=FCr.

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Josef.Waldi

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