Radiale Stubs als Kondensatoren

[Tobias P. (hubertus)]

Hallo!

ich habe erst kürzlich ein interessantes Microstrip-Tiefpassfilter 
gesehen, und weil es so interessant aussah wollte ich sowas mal 
nachbauen.

Hier 
http://www.echopapers.com/2009/01/ads-momentum-tutorial-ads2009-and-earlier/ 
wird das einigermassen beschrieben. Wie immer geht man von einem LC 
Prototypentiefpass aus, die Induktivitäten werden dann durch 
Leiterbahnen gebildet und die Kondensatoren durch die Radialstubs.

Bisher kannte ich die Radialstubs als eine Art Schwingkreis; wenn man 
irgendwo eine niederohmige Masse braucht bei einer bestimmten Frequenz 
kann man da so einen Stub hin packen und das habe ich auch schon selber 
benutzt, funktioniert gut.

Doch wie kommt man auf die Dimensionen des Stubs, wenn man eine 
bestimmte Kapazität realisieren will?

Das fertige Tiefpassfilter könnte übrigens so aussehen:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Microstrip_Low_Pass_Bowtie_Stub_Filter.jpg

[Alexander K. (based)]

Hi Tobias!

Ich denke nicht, dass du ein C damit ersetzen kannst. Die radial Stubs 
im Bias Tee sind ja eher schmalbandig und für die Filterung in einem 
bestimmten Frequenzbereich ausgelegt.
Ein C wird ja auch nicht hochohmig, wenn du die Frequenz weiter erhöhst 
:)
* 1/(2*pi*f*C) *

Im Anhang findest du mein "gebastel" für den Bias Tee. Wenn man doppelte 
Stubs, wie in deinem Link, verwendet, könnte man noch mehr an Dämpfung 
rausholen.

Der eine Stub ist für die 2.45 Ghz und der andere für die 4.9 Ghz.

Gruß
Alexander

[Tobias P. (hubertus)]

Hi Alexander!

ich habe es nun durch herum pröbeln herausgefunden. Es ist ganz einfach, 
leider wird da, wie bei vielen Themen in der Filtertheorie, absichtlich 
vieles mystifiziert, damit andere das nicht so leicht nachmachen können 
:-) es ist aber kein Hexenwerk. Habe soeben ein Tiefpassfilter 6. 
Ordnung berechnet, wobei die Spulen durch kurze Leitungsstücke 
approximiert werden mit Hilfe der Richards-Transformation, und die 
Kondensatoren werden durch radiale Stubs gebildet. Zum Vergleich habe 
ich eine Simulation des selben Filters mit konzentrierten Elementen 
gemacht, sowie mit 'normalen' Stubs. Daraus erkennt man, dass die 
radialen Stubs den Vorteil haben, breitbandiger zu sein, wodurch das 
Filter mit den radialen Stubs das konzentrierte Filter besser 
approximiert. Ausserdem erschien mir das parasitäre Passband (welches 
sich bei Streifenleiterfiltern ja immer bildet) besser unterdrückt. 
Werde morgen das kurz zusammenfassen und hochladen, falls es jemand 
interessiert; es ist noch spannend :-)

P.S.: wie hast du deine Stubs berechnet? ich habe ein kleines 
Matlab-Skript geschrieben, welches anhand eines Papers "The Radial Stub: 
A Useful Circuit Element" von H. Atwater einen Stub für eine gewünschte 
Resonanzfrequenz berechnet. Leider ist es nicht so genau und 
funktioniert nur für 60° und 90°.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Tobias P. schrieb:
> Werde morgen das kurz zusammenfassen und hochladen, falls es jemand
> interessiert; es ist noch spannend :-)

Cool wäre es natürlich, wenn du hier im Wiki einen Artikel dazu
anfangen würdest.  Noch cooler, wenn man das mit allgemein zugänglichen
Simulationstools (wie qucs) nachvollziehen könnte. ;-)

[J. S. (engineer)]

@Tobias: Auch schon mal damit gebaut? (Wegen Theorie-Praxis-Matching) 
:-)

[Tobias P. (hubertus)]

Jörg W. schrieb:
> Cool wäre es natürlich, wenn du hier im Wiki einen Artikel dazu
> anfangen würdest.  Noch cooler, wenn man das mit allgemein zugänglichen
> Simulationstools (wie qucs) nachvollziehen könnte. ;-)

Dein Wunsch sei mir Befehl :-) ich werde das in den kommenden Tagen 
mal in Angriff nehmen. qucs habe ich allerdings leider noch nie benutzt, 
aber in der Tat wäre es toll, wenn es eine kostenlose Software gäbe, um 
sowas simulieren zu können.

@Jürgen: direkt so gebaut habe ich es noch nie, allerdings haben meine 
bisherigen Erfahrungen mit Streifenleiter-Filtern gezeigt, dass die 
Simulation meist recht gut stimmt, meist liegt man mit dem ersten Wurf 
einige 10 MHz daneben weil man nicht alle parasitären Einflüsse 
berücksichtigt hat.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Jürgen S. schrieb:
> @Tobias: Auch schon mal damit gebaut? (Wegen Theorie-Praxis-Matching)
> :-)

Schau dir doch mal Tobias' Kunstwerke (im zugehörigen Thread) an. :-)

[EMU (Gast)]

Tobias P. schrieb:
> qucs habe ich allerdings leider noch nie benutzt,

es gibt hierfür ein recht gutes Tutorial von Gunthard Kraus
http://www.gunthard-kraus.de/qucsstudio/index_qucsstudio.html
EMU

[Alexander K. (based)]

Tobias P. schrieb:
> P.S.: wie hast du deine Stubs berechnet? ich habe ein kleines
> Matlab-Skript geschrieben, welches anhand eines Papers "The Radial Stub:
> A Useful Circuit Element" von H. Atwater einen Stub für eine gewünschte
> Resonanzfrequenz berechnet. Leider ist es nicht so genau und
> funktioniert nur für 60° und 90°.

habe http://www.flambda.com/stub/stub.php genutzt, was ja auch auf dem 
Paper basiert.
Kannst du mir das Paper bitte per Mail schicken? Konnte es bisher 
nirgends finden.

Zum Topic: Willst du den Filter jetzt für den Bias-Tee oder für ein 
anderen Part einsetzen? 6. Ordnung wäre da ein wenig übertrieben :)