filtry dolnoprzepustowe do nadajnika 50W 30-88MHz

Dec 27, 2005 4 Replies

Dzieñ dobry,



Zwracam sie z pro¶b± o ocenê rozwi±zania i poradê w k³opocie z pomiarem.



Mam za zadanie zbudowaæ filtry dolnoprzepustowe do nadajnika VHF 50W



30-88MHz.

Poniewa¿ jest to dla mnie temat ca³kowicie nowy próbowa³em w internecie lub w jakich¶ poradnikach znale¼æ cokolwiek na temat budowania filtrów, a tak¿e jekichkolwiek innych uk³adów pracuj±cych na czêstotliwo¶ciach >30MHz. Prosze Pañstwa o informacje gdzie mogê znale¼æ jakie¶ praktyczne porady na temat konstruowania uk³adów na pasma 30-500MHz i po¼niejszych ich pomiarów. Gdzie jeszcze oprócz pl.misc.elektronika mog³bym zwróciæ sie o pomoc.



Przedstawiam to co uda³o mi siê do tej chwili zrobiæ. Prosze o wszelk± pomoc i sugestie dotycz±ce tego co zrobi³em nie prawid³owo.



Czêstotliwo¶ci mam podzielone na 3 podpasma 30-37MHz, 37-57.5MHz, 57.5-88MHz (to jest za³o¿enie odgórne). Filtry maj± przenosiæ moc 50W i filtrowaæ harmoniczne na -60dB poni¿ej no¶nej. Na wyj¶ciu wzmacniacza bez filtrów otrzymujê II harmoniczn± na poziomie -40dB, a trzeci± na poziomie -9dB.



Zdecydowa³em siê na filtry eliptyczne z 3 szeregowymi cewkami. Przegl±daj±c schematy innych radiostacji zauwa¿y³em, i¿ wykorzystywane s± te¿ filtry Cauera (równolegle do cewki kondensator). Czy filtry Cauera s± lepsze? Zdecydowa³em siê na eliptyczne z tego wzglêdu, i¿ otrzymujê lepszy WFS. Za filtrami ma byæ pod³±czona antena 50ohm. Ona ma w pa¶mie WFS poni¿ej 3,5 i wydaje mie siê, i¿ im lepiej uda mi siê S11 i S22 filtru ustawiæ bli¿ej ¶rodka wykresu Smitha, tym mniej filtr bêdzie transformowaæ impedancjê anteny na wyj¶ciu wzmacniacza. Czy to prawid³owe rozumowanie?



Planujê prze³±czaæ filtry przeka¼nikami IM06 (Elfa 37-209-27), filtry do³±czane równolegle, przeka¼niki na wej¶ciu i wyj¶ciu ka¿dego z filtrów. W momencie nie wykorzystywania filtru jego wej¶cie i wyj¶cie zwarte przeka¼nikiem do masy. Przeka¼niki na wej¶ciu i wyj¶ciu s± prze³±czane tym samym sygna³em, czy je¶li na wej¶ciu do pude³ka z filtrami dam ¶cie¿kê poprzez przepust EMI i dodatkowo na p³ytce filtrów do³±czê j± kondensatorami



100nF do masy uda mi sie wyeliminowaæ ewentualny przenik po tej ¶cie¿ce z wej¶cia na wyj¶cie filtru?

Kwestia budowy samych filtrów. Zaprojektowa³em p³ytkê 2 warstwow±. ¦cie¿ki maj± grubo¶æ 4mm. Gdzie¶ podpatrzy³em, ¿e pod ¶cie¿k± sygna³ow± po drugiej stronie p³ytki nie poprowadzono masy. Ja równie¿ tej masy w tym miejscu nie poprowadzi³em. Czy jest istotne by w takim uk³adzie nie dawaæ masy pod ¶cie¿kami filtru? Od jakiej czêstotliwo¶ci nale¿y zwracaæ uwagê na przenikalno¶æ laminatu?



Kondensatory maj± wytrzyma³o¶æ napiêciow± 1000V.



Chcê wykorzystaæ cewki powierzne jednowarstwowe. Cewki nawijam srebrzank± 1mm, na walcu o ¶rednicy 8mm. Cewki w zale¿no¶ci od podpasma maj± 4,5 lub 8 zwojów. Czy grubo¶æ drutu i ¶rednica s± dobrane prawid³owo? Ka¿d± z cewek oddzieli³em ekranem. Cewki s± zamkniête w przestrzeni



2.25cmx3.5cm ka¿da. Troche s± ma³e, ale niestety nie mam wiêcej miejsca. Czy dla 50W (oko³o 1A w szczycie przep³ywaj±cego przez cewkê) mo¿e tak byæ? Próbowa³em z dwoma rodzajami ekranów miedzianym 0.3 i 0.5mm, oraz jak±¶ cynowan± blach± (przyci±ga³ j± magnes) o grubo¶ci 0.3mm. Pytanie: Z jakiego materia³u i grubo¶ci powinien byæ ekran. Chodzi mi o zagadnienie poch³aniania pola przez ferromagnetyki (czy dla 50W i mojej konstrukcji siê nie nasyci i nie przepu¶ci fali?) i odbijania pola przez mied¼.


Przemierzy³em analizatorem sieci zbudowane filtry i otrzyma³em za³o¿one t³umienia.



Nastêpnie pod³±czy³em filtry do wyj¶cia wzmacniacza i tu zaczê³y siê schody. Pomimo i¿ analizator sieci wykazuje mi, i¿ filtry powinny t³umiæ harmoniczne z kilkudecybelowym zapasem, pomiar harmonicznych analizatorem widma wykazuje mi, i¿ t³umi± one harmoniczne do poziomu -58dB poni¿ej no¶nej.



Dalsze próby pomiarów sk³aniaj± mnie ku temu, i¿ mam co¶ nie tak z uk³adem pomiarowym. Nie mam do¶wiadczenia z takimi pomiarami ale wydaje mi sie i¿ bardziej jest to jaki¶ przenik, ni¿ niew³a¶ciwa praca filtru. wykona³em takie dodatkowe próby.


- do oko³o 45dBm no¶nej harmoniczne t³umione s± prawid³owo (harmoniczne ponad 60dB poni¿ej no¶nej), powy¿ej 45dBm, ka¿dy wzrost no¶nej o 1dB powoduje wzrost wyt³umionych harmonicznych o 4dB.



- obci±zy³em wzmacniacz t³umikiem 30dB, nie zauwa¿y³em podobnego efektu ze wzrostem harmonicznych dla samego wzmacniacza obci±¿onego t³umikiem.



- da³em filtr na wyj¶ciu t³umika i uzyska³em identyczny efekt jak w pierwszym przypadku. Od 45dBm no¶nej wraz ze wzrostem no¶nej niewspó³mniernie do niej wzrastaj± wyt³umione harmoniczne - jednak w tym przypadku filtr pracuje na bardzo ma³ej mocy.



- da³em dwa identyczne filtry w szeregu (przemierzone w analizatorze sieci daj± o wiele wiêksze t³umienia: ok 60dB drugiej i 90dB trzeciej harmonicznej) jednak w uk³adzie z analizatorem widma nie uzyska³em poprawy t³umienia zarówno przed jak i po t³umiku 30dB.



- wzmacniacz jest zamkniêty w obudowie - jednak gdy dam za wzmacniaczem (nawet otwartym) t³umiki, które daj± > 100dB to uzyskujê tak niskie pr±¿ki.



- desperacko od³±czy³em ca³y uk³ad od zera i pod³±czy³em do uziomu, ale te¿ bez efektu.



Z jakiego rodzaju przenikiem mogê mieæ tu do czynienia? Aby mieæ pewno¶æ ¿e dobrze zrobi³em filtry musze prawid³owo je pomierzyæ w uk³adzie. Prosze o wszelka pomoc.



Marcin Lipinski snipped-for-privacy@wp.pl gg:2881066



Pierwsze pytanie - a niby co to ma byc? Troche dziwnie duze pokrycie czestotliwosci - pare roznych przeznaczen obejmuje a i moc jak na wiekszosc z przeznaczen tych czestotliwosci dziwnie duza.

Drugie pytanie - czemu chcesz robic cos o czym zupelnie nie masz pojecia? Wnioskujac z tego co piszesz to masz pojecie o teorii ale zupelnie nie zetknales sie z praktyka wiekszych mocy RF. Obecnie dla wzmacniaczy o tak postawionych wymaganiach istnieje kilka alternatywnych rozwiazan - np. filtracja na poziomie malych mocy i czyszczenie sygnalu wyjsciowego sprzezeniem w przod - poszukaj pod haslem "feedforward"

W dobrej biblioece technicznej, w internecie wlasnie, poczytac roczniki (tak powiedzmy z ostatnich dwudziestu lat) RF Design, w sieci rowniez - tyle ze jest to wiedza po trosze tajemna, blizsza czasem magii jak wiedzy scislej... Na dobry poczatek trzeba nauczyc sie myslenia kategoriami sciezki pradowej - bez umiejetnosci oceny ktoredy prad najchetniej poplynie mozna takich bledow narobic ze nijak uklad nie zechce dzialac. Dalej - kwestie materialowe. Trzeba sobie policzyc jakie prady i jakie napiecia moga wystapic na elementach - a w warunkach nieprawidlowej pracy ukladu (np. niewlasciwe obciazenie) moga to bys wartosci spore - wato zeby byle niepodlaczona antena dymu nie powodowala.

ze wzgledow radiowych mogloby byc wiecej, ze wzgledow mozliwosci - sporo, trzeba sie postarac.

Niech zgadne - wzmacniacz przeciwsobny?

A po cholere ci filtr eliptyczny? W pasmie zaporowym tlumienie ma byc nie mniejsze niz zalozone, nie musi byc wcale plaskie!

Zupelnie nieprawidlowe. W ogole nie uwzgledniasz reaktancji anteny - moze ci ona rozstroic filtr w zupelnie nieoczekiwany sposob. NIE DA sie zrobic nieprzestrajalnej sieci filtrujaco - dopasowujacej dla pojedynczej, nieokreslonej anteny w tak szerokim pasmie. Jak wyzej napisalem - inne metody w takich warunkach sprawdzaja sie lepiej.

A pomyslajes jaki wplyw na reszte ukladu bedzie mial wiszacy kawal linii do odcietego przekaznika? Teoretycznie to sobie mozesz powyliczac cuda - wianki a w praktyce jeszcze duzo, duzo trzeba sie naeksperymentowac zeby wlasnie takie pasozytnicze reaktancje w ukladzie opanowac.

A pradowa?

A cholera go wie...

Co ci oczywiscie zmniejsza indukcyjnosc cewki... Trzeba poszukac wiedzy o ile to moze przestroic cewke - a dalej to juz eksperymenty... Najpierw mierzysz indukcyjnosc kazdej z cewek, potem dostrajasz ostatecznie na rezonans z odpowiednim kondensatorem filtra przy wyliczonej uprzednio czestotliwosci. Jesli wierzysz ze obliczysz ymiary cewki, nawiniesz i to zadziala to jeszcze sie z realiami techniki w.cz. nie zetkneles.

No to sie juz chlopie calkiem podkladasz... Ty w ogole nie masz pojecia o realiach techniki w.cz.

Elektrycznie ekran powinien miec dla tych czestotliwosci grubosc wieksza niz powiedzmy 150um. dla 50MHz glebokosc wnikania w miedzi to okolo 30um. Grubosc ekranow dobiera sie raczej ze wzgledu na wytrzymalosc mechaniczna.

Blachy stalowej cynowanej nie stosuj - cyna zle przewodzi, jest jej na tej blasze cienko, stal jeszcze gorzej na w.cz. sie spisuje - tandetne rozwiazanie, przy tych mocach moga te ekrany byc cieplutkie... Optimim to srebrzona lub inaczej pasywowana miedz - wbrew powszechnemu mniemaniu srebrzenie ma istotne znaczenie jesli ekran wykonany jest z mosiadzu (i to pod warunkiem ze nawali sie dla tych czestotliwosci duze kilkadziesiat mikrometrow srebra a nie klasyczne dziesiec), w przypadku miedzi zabezpieczonej przed korozja roznica jest nieistotna.

Ty konczyles co? Bo na jakas fizyke uniwersytecka mi to wyglada - kupa teorii ale brak inzynierskiej wiedzy praktycznej tu widze.

To i tak sukces. Raz jeszcze - calkowiy brak praktyki inzynierskiej sie klania. Kilkudecybelowe zapasy to w bajkach dla grzecznych dzieci mozna stosowac - w praktyce jak nie policzysz dziesieciu albo dwudziestu decybeli zapasu tlumienia to sie nie dziw ze nie dziala. Cud ze nieokreslona blizej (probowales w ogole szacowac?) reaktancja wyjsciowa wzmacniacza tylko tyle ci filtry porozstrajala. Teraz musisz dostroic to wszystko tak zeby skompensowac wplyw stopnia mocy, a jak juz ci sie uda - mozesz wszystko wlozyc do tego okraglego segregatora pod biurkiem - jak pisalem wczesniej po zamianie obciazenia dopasowanego na rzeczywista antene cale to mozolne strojenie moga diabli wziac. Znajdujesz sie na poczatku drogi...

Dziekuje za odpowiedz.

Jak wspomnialem temat budowy filtrow na pasmo 30-88MHz dla mnie nowy i dlatego mog± pojawic sie bledy w moim rozumowaniu. Po prostu nigdy w zyciu nie robilem filtrow na to pasmo. Dlatego tez zwrocilem sie z zapytaniem na grupe sadzac iz znajdziesie na niej ktos kto wie wiecej ode mnie i zechce mi pomoc.

Kiedys czytalem o feedforward jednak rowniez nigdy praktycznie sie tym nie zajmowalem. Mimo wszystko mam za zadanie zbudowac filtry o podanych tlumieniach i pasmach pracy, a feedforward to melodia przyszlosci. Btw. jak feedforward sprawdza sie dla intermodulacji, da sie wyciagnac 30dB t³umienia produktów intermodulacji? JAk jest z bilansem energetycznym, o ile procentowo wiecej mocy bedzie pobierac wzmacniacz z feedforward w porownaniu do takiego samego wzmacniacza z filtrami?

Uklad jest zbudowany w ten sposob ze mam wzmacniacz klasy A, który ma za soba jakies proste filtry glownie chodzi tu o zmniejszenie II harmonicznej. A nastepnie klasy AB i B. Po AB na razie nie chce dawac filtrow, chyba ze bede zmuszony po porazce z filtrami które teraz robie.

Niestety podpasma filtrow sa nadane odgornie i dwa ostatnie filtry sa dosc szerokie. Dodatkowo omylkowo napisalem iz wzmacniacz daje -40dBc II harmonicznej, niestety daje tylko -30dBc.

To nie jest tak ze nie przesymulowalem sobie tego wczesniej i nie uwzgledniam impedancji anteny. O dopasowaniu wiem juz sporo (takze praktycznie) i wiem ze nie uda sie zrobic szerokopasmowego ukladu dopasowujacego, tymbardziej iz sam kabel laczacy nadajnik z antena moze byc roznej dlugosci. Antena jest szerokopasmowa dopasowana o WFS < 3,5 w pasmie 30-108MHz. Czyli krêci sie w kolko wokol 50ohm na wykresie Smitha. Sam wzmacniacz moze pracowac z duzymi WFS nawet grubo powyzej 4. Przetrenowalem go z sama antena bez filtrow i dzialal bez zarzutu. Zakladam i¿, gdy filtry nie popsuja mi zanadto impedancji anteny to wzmacniacz bedzie pracowac. Sciagnalem macierz S11 anteny i przesymulowalem sobie ja w Microwave Office z filtrami eliptycznymi i Cauera roznych rzedow. Wyszlo mi, iz najmniej transponuje impedancje anteny filtr eliptyczny i dlatego sie na niego zdecydowalem. Tlumienie w pasmie to osobna sprawa. W tej chwili daze do tego by filtry jak najmniej transponowaly impedancje i mozliwie silnie tlumily harmoniczne, tlumienie w pasmie osiagam wtedy na poziomie ponizej 0.6dB - glownie chodzi tu by zamkniete w obudowie nie grzaly sie zbytnio. Jesli chodzi o rozstrojenie to takze to przesymulowalem i w symulacji wychodzi mi dobrze z 10-15dB zapasem. Jednak tutaj nie jestem na 100% pewien czy rzeczywiste filtry nie rozstroja sie za bardzo. Probowalem prototypy filtrow na antenie i zachowywaly sie w pasmie poprawnie - niestety nie mialem jak pomierzyc harmonicznych wzmacniacza z filtrami i antena.

Praktyka z pewnoscia gruntownie to zweryfikuje. Btw. czy mozna w jakis sposob pomierzyc impedancje wyjsciowa stopnia mocy?

Pytalem przy tym o srednice srebrzanki i srednice cewki. Dodatkowo zamknietej w pudelku. Ja wybralem drut 1mm i srednice 8mm zamkniete w pudelku 2.25cmx3.5cm. Nie mam doswiadczenia czy 1A pradu to na taka cewke to duzo czy malo. Czy gdy drut nie bedzie sie nagrzewac i odksztalcac gdyz na razie chce cewki robic bez karkasow. To ze zmniejszy mi sie indukcyjnosc to wiem i to zaden problem, ale nie wiem jak bedzie mi sie zachowywac taka zabudowana cewka przy 1W i przy 50W (1A). Z jakiego materialu dac przy tym ekran. O glebokosci wnikania czytalem. Zastosowalem grubsze blachy tylko ze wzgledu na to, i¿ ekran pelni takze role pudelka. Pierwotnie chcialem wykorzystac blache miedziana, lecz wzialem do prob blache stalowa cynowana z tego wzgledu iz mialem w reku filtry, co prawda odbiorcze (bodajze Radmoru), ktore byly ekranowane taka wlasnie blacha. Czytajac o ekranach ferromagnetycznyc natknalem sie na ekranowanie poprzez pochlanianie pola i tu pojawilo sie pytanie o nasyceniu etc. Dziekuje za informacje dotyczace ekranow. Postaram sie dorwac gdzies miedziana blache srebrzona.

Co do przekaznikow to niestety musza byc. I musze nimi sterowac. JAk podalem nie uzywane filtry sa przez te same przekazniki zwierane do masy, a sciezki sterujace przekaznikami staralem sie jakos przyblokowac. Stad pytanie czy samo dolaczenie kondensatorow 100n i filtrow EMI wystarczy, czy musze jeszcze dawac w szereg jakies dlawiki. Gola plytka (bez wlutowanych filtrow) z tak przyblokowanymi liniami do 450MHz dawala mi separacje wejscia od wyjscia okolo 80dB. Ale to na alnalizatorze sieci gdzie badalem to sygnalem 0dBm, nie wiem jak by to sie zachowywalo na

50W.

Rzeczywiscie brak praktyki powoduje iz w tym temacie nie czuje sie pewnie i nie czuje tego wszystkiego. Dlatego prosze grupe o wszelkie uwagi praktyczne.

Niestety nie otrzymalem odpowiedzi na sedno mojego problemu czyli proby pomierzenia filtrow na mocy.

Skad moze brac sie taki efekt?

Z tego wynika iz nie jest to zwiazane z wplywem impedancji filtrow na wyjscie wzmacniacza. Nadmieniam i¿ w tym

przypadku harmoniczne sa duze.

Czyli nie jest to zwiazane ze zbyt duza moca na filtrze filtr pracuje na

1000x mniejszej mocy. Ani z rozstrojeniem filtru przez koncowke mocy.

Mam tutaj juz potezny zapas tlumienia jednak nie uzyskuje zadnego efektu ani na duzej ani na malej mocy.

Czyli gdzie ten przenik?

I na tym koncza sie moje pomysly gdzie szukac przyczyny powstawania przeniku.

Moze ktos z panstwa dysponuje literatura, schematami i zdjeciami filtrow. Jakiekolwiek informacje w tym temacie sa dla mnie bardzo cenne.

Marcin Lipinski snipped-for-privacy@wp.pl gg:2881066

U¿ytkownik "Marcin Lipiñski" snipped-for-privacy@wp.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:doug56$hg4$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

Jeszcze niedawno taka wiedza by³a tajna . Dzi¶ mo¿e byæ poufna. Spróbuj zapoznaæ siê z jawn± wiedz± biblioteczna Wojskowej Akademii Technicznej. Specjali¶ci z Radmora Ci nie pomog± za darmo (z tego ¿yj±), a Twój problem nie dotyczy hobbystów. Hobby¶ci nie dysponuj± odpowiednim sprzêtem pomiarowym, ani nie maja takich potrzeb. Spróbuj zadaæ to pytanie na forum WAT.Mo¿e jaki¶ asystent specjalno¶ci systemy radioelektroniczne wska¿e Ci konkretne pozycje literatury.

U¿ytkownik "SP9LWH" snipped-for-privacy@autorom.pl napisa³ w wiadomo¶ci news:doui92$ogk$ snipped-for-privacy@news.onet.pl...

Lepsz± alternatyw± by³by Wojskowy Instytut £±czno¶ci w Zegrzu, ale tam "z ulicy" nie wpuszczaj±.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required