Ist der Filter OK?

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Hallo,
 ich habe für meinen 475Khz Sender einen Tiefpass 5. Ordnung gebaut.
Von links nach rechts: 10nH, 19.5µH, 15nH, 19.5µH, 10nH.

Ist das so was man bauen kann? Ich habe da keine Praxis ... 
Nachbausicherheit spielte auch eine Rolle ... darum auch nur 10nF FKP 
Kondensatoren.

Danke + MfG
 Wolfgang

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Wie der Graph zeigt, sinkt die Dämpfung im Sperrbereich nach dem 
Wendepunkt wieder deutlich. Ob Oberwellen in diesem Bereich stark 
vorkommen, weißt nur Du. Es scheint ein parasitärer Effekt mit hinein zu 
spielen.

mfG

[Fipsi (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Ist das so was man bauen kann?

Du hast ihn doch gebaut. Also scheint es ja zu gehen. 😅😉

[Fipsi (Gast)]

Fipsi schrieb:
> Wolfgang S. schrieb:
>> Ist das so was man bauen kann?
>
> Du hast ihn doch gebaut. Also scheint es ja zu gehen. 😅😉

Damit das nicht so blöd stehen bleibt ^^

Was willst du denn überhaupt filtern? Ohne Kontext ist es schwer dir zu 
helfen :)

[ArnoR (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> 10nH, 19.5µH, 15nH, 19.5µH, 10nH.

Soso, ein Tiefpass 5.Ordnung nur aus Induktivitäten... Und auf keinen 
Fall keine richtige Schaltung mit Quelle und Abschluß zeigen, das könnte 
nämlich zu brauchbaren Antworten führen.

[Simulant (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Von links nach rechts: 10nH, 19.5µH, 15nH, 19.5µH, 10nH.

Wie kommst du auf diese Dimensionierung? Der Sprung zwischen nH und µH 
sieht für mich unerwartet aus.

Sind Aufbau und Werte so wie im angehängten Schaltplan? Dort wäre mit 
idealen Bauelementen die Grenzfrequenz etwas zu niedrig. Verglichen mit 
deinen Messungen würde man mehr Sperrdämpfung erwarten, die zu hohen 
Frequenzen weiter ansteigt.

[uff-ächz-stöhn (Gast)]

10nH und 10nf in Kombination, da stellt es dem HF-Techniker
die Zehennägel hoch und die Haare zu Berge.

Die 10nH kann man dann auch weglassen  .....

[Wilhelm M. (wimalopaan)]

"Der" Filter ist der Kaffeefilter, in der Elektrotechnik: "das" Filter.

[ArnoR (Gast)]

Simulant schrieb:
> Sind Aufbau und Werte so wie im angehängten Schaltplan?

Ich denke er meint es eher so wie im Anhang.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Sorry, mein Fehler ...
Von links nach rechts: 10nF, 19.5µH, 15nF, 19.5µH, 10nF.



Edit:
@ArnoR
Mit welcher Software hast Du das simuliert? Das schaut ja toll aus ...

[ArnoR (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Mit welcher Software hast Du das simuliert?

Mit TINA-TI.

> Das schaut ja toll aus ...

Das kann jeder Simulator, wie z.B. LT-Spice.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Ok, ich werd mir mal neue Messstrippen basteln, beide Seiten mit 50 Ohm 
abschließen und und eine neue Messung machen.

Danke schon mal für eure Zeit ...

[olaf (Gast)]

> Es scheint ein parasitärer Effekt mit hinein zu spielen.

Ich wuerde mal raten, Verkoppelung der einzelnen Induktivitaeten.
Also Theorie super, Praxis murks. :)

Olaf

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

olaf schrieb:
>> Es scheint ein parasitärer Effekt mit hinein zu spielen.
>
> Ich wuerde mal raten, Verkoppelung der einzelnen Induktivitaeten.
> Also Theorie super, Praxis murks. :)
> Olaf
Denkst Du ich sollte eine Induktivität um 90° drehen? Oder beide?

[Simulant (Gast)]

olaf schrieb:
> Ich wuerde mal raten, Verkoppelung der einzelnen Induktivitaeten.

In der Simulation würde sich das aber anders verhalten, siehe 
Screenshot. Dort ist ein Kopplungsfaktor von 0.0 bis 0.4 simuliert.

[Simulant (Gast)]

Das Verhalten mit dem Dip bei 700kHz und danach wieder Anstieg bekommt 
man, wenn man eine parasitäre Kapazität der Spulen hinzufügt (zwischen 
den Windungen).

In meiner Simulation wären das ca. 3nF pro Spule, ist sowas von der 
Größenordnung realistisch? Ich hätte weniger erwartet.

[ArnoR (Gast)]

Simulant schrieb:
> In meiner Simulation wären das ca. 3nF pro Spule, ist sowas von der
> Größenordnung realistisch? Ich hätte weniger erwartet.

Ja, viel zu viel. Eher 10...100pF. Drahtwiderstand der Spulen nicht 
vergessen.

[Simulant (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Ja, viel zu viel. Eher 10...100pF. Drahtwiderstand der Spulen nicht
> vergessen.

Ja, die pF klingen plausibler. Aber anders ist dieser Dip nicht 
erklärbar, da muss irgendwo L||C in Resonanz gehen.

Spulenwiderstand verrundet die Kurven, das ändert nichts am 
grundlegenden Verhalten.

[ArnoR (Gast)]

Simulant schrieb:
> da muss irgendwo L||C in Resonanz gehen.

Vielleicht liegts ja auch am bisherigen Aufbau/Schaltung, denn:

Wolfgang S. schrieb:
> Ok, ich werd mir mal neue Messstrippen basteln, beide Seiten mit 50 Ohm
> abschließen und und eine neue Messung machen.

[Josef L. (Gast)]

Ich habe grade mal 2 6.8µH-Drosseln zusammen mit 3 MKT-Kondensatoren 
47nF zusammengelötet - Simulation und Messung anbei. Wie Simulant schon 
geschrieben hat, gibt es eine Polstelle aufgrund von parasitären 
Elementen, also Induktivität der Kondensatoren oder Parallelkapazität 
der Spulen.

Außerdem wollte ich probieren, ob man mehr Dämpfung bekommt wenn man die 
erlaubte Dämpfung im Durchlassbereich auf mehrere dB raufsetzt. 
Eigentor:
1) die realen Eigenschaften der Bauteile senken dann die Dämpfung bei 
der gewünschten Eckfrequenz drastisch
2) und die ist aufgrund der Bauteiletoleranzen schlecht 
vorherzubestimmen, d.h. es geht nur genau mit trimmbaren Spulen 
(justieren am Ferritkern) oder mit parallelschalten von Kondensatoren.

Höhere Dämpfung bekommt man nur mit qualitativ hochwertigeren Bauteilen, 
also keine Billigdrosseln, sondern Spulen mit Q>100, und Kondensatoren 
wie Styroflex.

[ArnoR (Gast)]

Josef L. schrieb:
> Ich habe grade mal 2 6.8µH-Drosseln zusammen mit 3 MKT-Kondensatoren
> 47nF zusammengelötet - Simulation und Messung anbei.

Die Welligkeit ist ja übel. Anbei mal ein Vorschlag nur mit 
handelsüblichen Werten und 0,1dB Welligkeit.

[Simulant (Gast)]

Josef L. schrieb:
> Wie Simulant schon
> geschrieben hat, gibt es eine Polstelle aufgrund von parasitären
> Elementen, also Induktivität der Kondensatoren oder Parallelkapazität
> der Spulen.

Ich habe gerade mal angeschaut, welche parasitäre Serien-L man in den 
Kondensatoren haben müsste, um diese Polstelle zu erzeugen: das müssten 
dann ca. 5µH sein. Das halte ich für ausgeschlossen, daher haben wir es 
vermutlich mit der parasitären Parallelkapazität der Spulen zu tun ... 
auch wenn der Wert sehr groß erscheint.

[Josef L. (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Die Welligkeit ist ja übel.

Oh - die ist gewollt! Wenn der Sender vom TO nur auf 475 kHz arbeiten 
soll, kommt es doch nur auf die Dämpfung bei exakt dieser Frequenz an; 
an sich würde es ein einzelner Schwingkreis tun oder ein enger Bandpass.

Ich habe auch noch 2 kleine Spulen mit 22µH gefunden; Simulation und 
Messung anbei. Blau ist S11, rot S21. Kondensatoren diesmal Keramik, 
Toleranz M.

Die hohe Dämpfung bei 475 k kommt vorwiegend durch die schlechte Güte 
der winzigen Spulen, etwa 25-30.

[Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)]

Tip für Wolfgang S.
Bei Tonne Software gibt es kostenlos das Programm ELSIE. Damit kann man 
wunderbar nicht nur Tiefpassfilter berechnen.
Einfach in der Bedienung, aber wie mit jedem neuen Programm muss man 
sich damit ein bisschen beschäftigen.

73
Wilhelm

[Simulant (Gast)]

Ein hilfreiches Tool für die Berechnung von Filtern ist auch dieses:
https://rf-tools.com/lc-filter/

Damit kommt man ungefähr auf die Werte von Wolfgang, wenn man Chebychev 
mit 0.5dB Ripple vorgibt, siehe Screenshot. Das Problem liegt also nicht 
am "idealen" Filter, sondern an der Umsetzung mit realen Bauteilen und 
deren Parasitics.

Eine Kopplung der Spulen mit positivem Koppelfaktor erzeugt, wie oben 
gezeigt, keine Polstelle wie in der Messung.

ABER

Mit NEGATIVEM Koppelfaktor (also gegenphasig) ergibt sich eine 
Polstelle! Das könnte also sehr wohl die Ursache sein, wenn die 
Windungskapazität wegen des unrealistisch großen Wertes ausscheidet!

[Josef L. (Gast)]

Mit einer 3dB-Grenzfrequenz 548 kHz, 0.41 dB Ripple und realen Bauteilen 
(Spule Q=200) komme ich noch etwas näher ran. 3dB sieht man an 
Kreuzungspunkt S21/S11 (rot/lila); schwarz ist 10x gestreckt (-10=-1dB).

Also das Design ist an sich völlig OK, nur sind wohl die Spulen zu nah 
beieinander. Wenn parallel, einen Metallschirm dazwischen, aber die 
Spulen sollten dann mehr als 1 Durchmesser voneinander stehen. Man kann 
sie aber auch senkrecht zueinander anordnen, also bildlich NNNZZZ.

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Von links nach rechts: 10nF, 19.5µH, 15nF, 19.5µH, 10nF.

Mit 4.7n - 19.5u - 10n - 19.5u - 4.7n wird die Welligkeit und die 
Anpassung im Durchlassbereich besser (s. Anhang).

Wolfgang S. schrieb:
> Ist das so was man bauen kann? Ich habe da keine Praxis ...
> Nachbausicherheit spielte auch eine Rolle ... darum auch nur 10nF FKP
> Kondensatoren.

Das Filter hat ein ziemliches Masseproblem (s. Anhang). Die Filtermasse 
stimmt nicht mit der restlichen Masse überein. Poste mal ein Bild vom 
Aufbau.

[Josef L. (Gast)]

Nochmal einander gegenübergestellt: Gegenkopplung durch die Spulen 
induktiv sorgt für eine Polstelle, nach der es rauf und dann wieder 
weiter runter geht und sich der ursprünglichen Linie annähert. 
Fußpunktkopplung, siehe Masseproblem, führt nach der Polstelle zu stetig 
steigendem Verlauf. Ich komme schon mit 330nH auf die -16dB bei 2 MHz. 
Das sind 30 cm Kabel?

Bild: Letzter Aufbau, aber die 3 C über 30cm 1mmCuL an Masse, zum Ring 
gebogen.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Hallo,

 wie ich sehe habe ich da einen Punkt erwischt :*) Vielen Dank für die 
Informationen - da nehme ich viel mit. Das kommt davon, wenn man niemals 
Elektrotechnik studiert hat. Mir fehlen da ein paar Feinheiten, doch in 
bin fleissig am lernen.

Anbei ein Bild von der aktuellen Messung mit neuen Strippen. 2x 20cm 
RG316 mit 10cm Krokoklemmen Stücke dran. Dann nochmal 2*100Ohm parallel 
für die 50Ohm. Damit war die Messung besser. Es war also primär ein 
Messproblem. Wenn ich alles angelötet hätte, wäre die Messung wohl noch 
genauer. Da wrde ich mir wohl nochmal Kabel basteln.

Seltsamerweise sind die Messungen jetzt mit einem gewissen Rauschen, 
siehe Bild.

Die Ringkerne sind übrigens 2x Amidon T200-2 und der Draht jeweils ca. 
230cm d=2mm Lackdraht. Ich wüsste nicht wie ich die Güte noch weiter 
verbessern könnte - außer das als Luftspule zu wickeln.

Zusätzliche 50Ohm Widerstände am Eingang und Ausgang des Filters 
verkleinern das Ausgangssignal um etwa 8dB, darum habe ich die 
weggelassen.

Zuletzt noch ein Bild von meinem ersten Klasse E Sender für 475kHz 
(240Watt) , den ich durch den Neubau ersetzten will. SO baut man Geräte, 
wenn man von Elektrotechnik nur begrenzte Ahnung hat ... funzt aber :D

Danke für die Tipps !!!

MfG
 Wolfgang

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Anbei ein Bild von der aktuellen Messung mit neuen Strippen. 2x 20cm
> RG316 mit 10cm Krokoklemmen Stücke dran

Obwohl es "nur" um 472-479kHz geht, sind die 10cm Krokoleitungen, 
insbesondere für die Verbindungen zur Fitermasse, nicht optimal.

Wolfgang S. schrieb:
> Zusätzliche 50Ohm Widerstände am Eingang und Ausgang des Filters
> verkleinern das Ausgangssignal um etwa 8dB, darum habe ich die
> weggelassen.

Zusätzliche Widerstände sind nicht notwendig. Der VNA stellt sowohl den 
50 Ohm Generator- als auch den korrekten Lastwiderstand für das Filter.

Wolfgang S. schrieb:
> Seltsamerweise sind die Messungen jetzt mit einem gewissen Rauschen,
> siehe Bild.

Im Durchlassbereich ist Rauschen fehl am Platze.

[Josef L. (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Wenn ich alles angelötet hätte, wäre die Messung wohl noch genauer.

Nein, nicht genauer. Du misst immer so genau wie das Gerät kann bzw. 
eingestellt ist (zB wieviele Messungen gemittelt werden, get unter 
Umständen nur per Messung mit PC-Software wie ich das mache, auch mit 
nano V2).

Was du misst, ist Filter + Zuleitungen. Wenn du letztere "auf ein 
absolutes Minimum" reduzierst, und die Eichung/Kalibration* mit "diesem 
Minimum" + "Nichts sonst" beschränkst, bekommst du die Daten deines 
Filters alleine, also genau das, was du willst.

* Bitte nicht wieder diese leidige Diskussion über Kalibration!

[Josef L. (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Ich wüsste nicht wie ich die Güte noch weiter
> verbessern könnte - außer das als Luftspule zu wickeln.

Die Güte ist schon OK, dürfte über 200 sein, nachdem du nur 0,4dB 
Durchlassdämpfung hast. Auch die Kondensatoren sind bei der Frequenz 
noch gut genug. Problem sind deine Zuleitungen mit den Krokoklemmen - so 
kannst du doch nie kalibriert haben?!

Also gut, wenn jetzt BITTE ALLE MIT VNAs im Wert > 100 € WEGHÖREN!

Bitte nanoVNA kalibrieren, für den Frequenzbereich 50-2000 kHz, am 
besten per PC-Software, ansonsten direkt am Gerät. SOLT-Kalibration, 
also S=Port 1 beide Krokos verbunden, Port 2 offen; O=beide Ports offen, 
L=Port 1 Klemmen mit 50 Ohm verbunden, port 2 offen, T=Port 1+2 
verbunden - ich hoffe du weißt wo da "Masse" ist...

Erheblich besser wäre es, das mit den mitgelieferten, oder, wenn nicht 
dabei, extra angeschafften Koaxkabeln + Kalibrierset zu machen und 
entsprechende Buchsen zu kaufen und an dein Kunstwerk zu löten, um das 
sauber an die Kabel anschließen zu können,

[Dieter P. (low_pow)]

Hier eine weitere Simulation, die Bauteile sind dabei als
ideal angenommen.Wenn da richtig Leistung verwendet wird,
müssen wie auch bei den anderen Beispielen, die realen
Verluste mit berücksichtigt werden.
Verwendete Software für dieses Beispiel ist Qucs oder QucsStudio.
Ausdrücklich erwähnen möchte ich noch, das die Schaltung hier
nicht aufgebaut wurde.
Die Eckfrequenz von 550 kHz bezieht sich auf den -3 dB Punkt des
Tiefpasses und ist deshalb höher gewählt.
Die Bauteilwerte müßen sicher nicht ganz exakt eingehalten werden.

[KaKo (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
> Klasse E Sender für 475kHz
> (240Watt) , den ich durch den Neubau ersetzten will. SO baut man Geräte,
> wenn man von Elektrotechnik nur begrenzte Ahnung hat ... funzt aber :D

Was macht man damit?
Propagandasendungen die unabhängig von der Sendereinstellung
in fast jedem Rundfunkempfänger gehört werden?

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

> Was macht man damit?
> Propagandasendungen die unabhängig von der Sendereinstellung
> in fast jedem Rundfunkempfänger gehört werden?
Amateurfunk.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Joa, wie man kalibriert weis ich - das habe ich auch jedesmal gemacht. 
Ich versuchte die Kabel vor und beim Kalibrieren und beim Messen 
möglichst wenig bewegt zu haben. Als 50Öhmer nutzte ich die beiden 
100Ohm Parallel. Die Drähte an den Kroko Klemmen werden ich wirklich 
nochmal kürzen ...

Offensichtlich ist es trotz meiner beschränkten Messmöglichkeit (und 
Durchführung?) doch zu sehen, dass das Filter Prinzipiell funktioniert.

Das weis ich jetzt jedenfalls, und gehe nun zum nächsten Teil meines 
Projekts über: den S/E Umschalter.

Witzig:
Letzte Woche erst habe ich in der Arbeit ein Kalibrier Kit für U.FL 
Buchsen gebastelt ... :)

Falls Interesse besteht, kann ich ja mal den Verlauf des Projekts 
dokumentieren ... :)

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Das weis ich jetzt jedenfalls, und gehe nun zum nächsten Teil meines
> Projekts über: den S/E Umschalter.

Ein PNP-Transistor wäre m.M.n. deutlich einfacher. Die PTT kann, ohne 
zusätzlichen Aufwand, direkt vom steuernden TRX betätigt werden und es 
wird nur die Steuerleitung aber kein extra Betriebsspannungsanschluß für 
das S/E-Relais benötigt.

[KaKo (Gast)]

Wolfgang S. schrieb:
>> Was macht man damit?
>> Propagandasendungen die unabhängig von der Sendereinstellung
>> in fast jedem Rundfunkempfänger gehört werden?
> Amateurfunk.

Das ist ZF-Funk. Verstößt gegen den Ehrenkodex des Funkamateurs.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Robert M. schrieb:
> Ein PNP-Transistor wäre m.M.n. deutlich einfacher. Die PTT kann, ohne
> zusätzlichen Aufwand, direkt vom steuernden TRX betätigt werden und es
> wird nur die Steuerleitung aber kein extra Betriebsspannungsanschluß für
> das S/E-Relais benötigt.
Nein das klappt nicht. Der PTT Ausgang vom TRX (TS590SE) kann nur 10mA - 
oder verstehe ich was falsch?

[Josef L. (Gast)]

Nochmal zum Filter und dessen Masseproblem: Was mir selber nicht bewusst 
war, aber jetzt durch Simulation und Messung voll bestätigt wurde, ist 
der Riesenunterschied zwischen separater und gemeinsamer Masse!

Anbei 1. Bild: Jeder der 3 Kondensatoren über eine Induktivität von 0nH 
(grüne Linie), 50-100-150-...-500nH separat mit Masse verbunden, ist 
selbst im schlechtetsten Fall hier bis 5MHz noch besser als 70dB 
Dämpfung. Es macht auch nichts aus wenn die Induktivitäten 
unterschiedlich sind, es ergeben sich dann nur unterschiedliche 
Polstellen.

Im 2. Bild sind alle 3 Kondensatoren unten verbunden und gemeinsam über 
1 Induktivität von 0 (grün) bis 500nH auf Masse gelegt. Das ist selbst 
bei 50nH schon unbrauchbar - erst mit völlig surrealistischen 0,1nH ist 
es besser als bei 3x 500nH mit separater Masse!

Natürlich hat man bei räumlich ausgedehnten realen Bauteilen immer eine 
Mischform von beidem.

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Nein das klappt nicht. Der PTT Ausgang vom TRX (TS590SE) kann nur 10mA -
> oder verstehe ich was falsch?

Mit passenden Transistor-Vorwiderständen liegt der Strom deutlich unter 
10mA.

Der TS-590SG hat mehrere Möglichkeiten für PTT an der Remote-Buchse: 
Low- oder high-aktive Halbleitervarianten oder aber ein (relativ leises) 
Relais.

http://rin3.blogspot.com/2014/12/how-to-key-your-amplifiers-with-ts-590g.html?m=1

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Danke für den Link. Wie kann ich mir jetzt die leitung 12V sparen? Die 
10mA reichen für einen Transistor (siehe mein Schaltplan) aber nicht 
fürs Relais.

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Danke für den Link. Wie kann ich mir jetzt die leitung 12V sparen?

Nicht sparen sondern ersetzen. Mit einem high-side Schalter würde ein 
Relaisanschluß nach GND führen. Masse ist, im Gegensatz zu +12V, überall 
im Sendekonverter verfügbar was das Layout bzw. die Verdrahtung 
vereinfacht, insbesondere wenn Schalttransistor und Relais räumlich 
getrennt sind.

Ein low-side Schalter funktioniert genauso gut. Der 1 kOhm 
Basisvorwiderstand kann auf 10k erhöht werden. Etwas HF Entkopplung 
(10nF o.ä.) am PTT-Eingang und parallel zum S/E-Relais kann auch nicht 
schaden. Die TX-LED ist in deiner Schaltung übrigens verpolt gezeichnet.

Wolfgang S. schrieb:
> Die
> 10mA reichen für einen Transistor (siehe mein Schaltplan) aber nicht
> fürs Relais.

Die im Kenwood verbauten Transistoren können 100mA, empfohlen wird aber 
nur max. 10mA. Wenn dich Relais-Geklicker nicht stört, könntest du auch 
das TX-Relais im Kenwood verwenden um damit dein S/E-Relais direkt zu 
schalten.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Aber das ist doch egal, ob ich mit 12V oder Masse den Sender umschalte?
Warum soll ich das ändern?

[Robert M. (r0bm)]

Wolfgang S. schrieb:
> Aber das ist doch egal, ob ich mit 12V oder Masse den Sender umschalte?
> Warum soll ich das ändern?

Von Sollen war keine Rede.

[Wolfgang S. (wolfgangsch)]

Du hast ja schon mit recht viel Aufwand lange und breit erklärt wie ich 
das machen kann. Vielen Dank dafür. Darum muss ja deine Version einen 
Vorteil gegenüber meiner Version haben.
Diesen Vorteil habe ich noch nicht erkannt (weil ich einfach zu wenig 
Ahnung habe).

Aber ich nehme schon mal mit:
- 10nF Kondensator zu ableiten "wilder HF" CHECK
- LED falsch rum CHECK
- Spannungsteiler anpassen CHECK