Ich brauche einen 100MHz Tiefpassfilter (3. oder 5. Ordnung) und frage mich, ob SMD-Ferrite prinzipiell hierfür geeignet sind oder ob die Toleranzen für eine Filteranwendung von üblichen HF-Ferriten eher zu groß sind und man daher besser "echte" Induktivitäten verwenden soll? Oder gibt es andere Gründe, die gegen Ferrite sprechen? Weitere Frage: Welche Komponenten verwendet man für einen Filter in diesem Frequenzbereich überhaupt? Sind da spezielle RF Komponenten notwendig oder geht es mit normalen NP0 0603 Kondensatoren und Induktivitäten, deren Resonanzfrequenz über den zu erwartenden (eingangs) Frequenzen sind auch? Was ist bei AC-Koppelkondensatoren zu beachten?
Moin, Ich frage mich, wozu du bei den Frequenzen ueberhaupt noch Ferrit brauchst? Die Induktivitaeten fuer einen TP in dem Frequenzbereich mit den ueblichen Abschlussimpedanzen sollten klein genug fuer "Luft"spulen sein. Sollte der TP allerdings eher sowas nicht-nachrichtentechnisches sein, z.b. Saeuberung von Betriebsspannungen, kanns wieder anders aussehen. Dann ist's vielleicht besser, die HF, die nicht durch den TP durchkommen soll, als Wirbelstrom im Ferrit zu verheizen, als sie zurueckzureflektieren. Gruss WK
Wird der Tiefpass auch zum Senden benötigt und falls ja: wie ist die Sendeleistung? Davon hängt es ab, ob teure High-Q Kondensatoren nötig sind. Kondensatoren: Bei diesen Frequenzen passt es nach meiner Erfahrung mit "normalen" SMD Kondensatoren, hier ein Beispiel einer Bastelei mit 432 MHz Hochpass: https://muehlhaus.com/support/ham/hpf432 Am Ende der Seite ist auch eine Berechnung bezüglich Spannungsfestigkeit bei 1W Leistung am Eingang. Spulen: Die Notwendigkeit von Ferritspulen sehe ich hier nicht. Die "normalen" SMD-Luftspulen sollten vom Wertebereich ausreichen. Es gibt auch Varianten mit relativ dicken Drähten, wenn die Güte kritisch ist. Bei meinen Kundenprojekten simulieren wir mit den S-Parametern der konkreten SMD-Spulen, weil die Werte wegen der Eigenresonanz oft über den DC-Nennwerten liegen. Murata usw stellen gute zuverlässige S-Parameter zur Verfügung.
Es ist der Filter hinter einem Empfänger (Leitungsgebunden, kein Funk, macht aber keinen Unterschied). Die Signale sind ziemlich klein, im 10mV Bereich bis max. 250mV. Wann ist die Güte bei einem Filter kritisch? Ich habe sie beim Filtern eher als nachteilig in Erinnerung und gehört, dass bei Filtern geringe Güte weniger Probleme verursacht(?) Ab welchen Frequenzen braucht es spezielle Kondensatoren als AC-Koppelkondensatoren?
Moin, Luky S. schrieb: > Wann ist die Güte bei einem Filter kritisch? Wenn du das Filter schlecht designed hast. Luky S. schrieb: > Ab welchen Frequenzen braucht es spezielle Kondensatoren als > AC-Koppelkondensatoren? Wenn deine AC-Koppelkondensatoren soviel Serieninduktivitaet oder andere Dreckeffekte bei solchen Frequenzen haben, dass du sie nicht mehr vernachlaessigen kannst. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Ich frage mich, wozu du bei den Frequenzen ueberhaupt noch Ferrit > brauchst? Nun ja, von den Induktivitäten her wären zum etwaigen Abgleich eher dünne Alu-Stabkerne zum Einschrauben angesagt. Aber das Problem ist ein geometrisches, denn gerade bei Luftspulen muß man darauf achten, daß es einem bei 100 MHz nicht einfach quer durch die Luft vom Eingang auf den Ausgang koppelt und das ganze Filter dann sozusagen eine 'Luftnummer' ist. Gilt auch für jeglichen Versuch, dort etwas mit dem Oszi o.ä. zu messen. W.S.
Luky S. schrieb: > Wann ist die Güte bei einem Filter kritisch? Ich habe sie beim Filtern > eher als nachteilig in Erinnerung und gehört, dass bei Filtern geringe > Güte weniger Probleme verursacht(?) Nun geht bei mir der Trollalarm los... Die Güte der L und C entscheidet über die Selektivität und Einfügungsdämpfung. Die idealen verlustlosen Filterberechnungen sehen IMMER wunderschön aus, aber wenn man die realen Verluste der Bauteile mit berücksichtigt werden die Flanken abgerundet (ggf bis zur Unbrauchbarkeit) und die Einfügedämpfung steigt. Die Güte der SMD Kondensatoren ist für deine Anwendung bei 100 MHz unkritisch, bei den Spulen kann es anders aussehen. Poste doch mal deine Schematic mit konkreten Werten.
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Die Quelle (im Prinzip ein Videoverstärker) hat 75Ohm Ausgangsimpedanz, die 50R Eingangsimpedanz ist real eine SMA Buchse mit Koaxkabel zur Auswerteschaltung.
Luky S. schrieb: > Ab welchen Frequenzen braucht es spezielle Kondensatoren als > AC-Koppelkondensatoren? Um den Teil auch noch zu beantworten: die reinen KOPPELkondensatoren (DC-Block) sind eher unkritisch. Die kleinen SMD-Bauformen funktionieren auch bei 5 GHz noch prima. Ein Anwendungsfall für HF-Kondensatoren können die C im eigentlichen Filter sein, weil in den Schwingkreisen Spannungs- bzw. Stromüberhöhung auftritt. Dort verwendet man ggf. HF-Kondensatoren mit besonders niedrigem Verlustwiderstand (hohe Güte Q) weil die Verlustleistung am Innenwiderstand des C sonst bei hohen Leistungen ausreicht damit das Bauteil sich selbst auslötet. Bei deinen Frequenzen und Pegeln ist das aber alles völlig unkritisch.
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Luky S. schrieb: > Die Quelle (im Prinzip ein Videoverstärker) hat 75Ohm Ausgangsimpedanz, > die 50R Eingangsimpedanz ist real eine SMA Buchse mit Koaxkabel zur > Auswerteschaltung. Prima, so kann man konkret antworten. Ich habe dir deine Schaltung mit "realen" Murata-Bauteilen incl. Verlusten und Eigenresonanz gerechnet, siehe Anhang
Anstelle der Typencodes in der Simulation kannst du diese nehmen, die sind alle lieferbar: 36pF in 0402: GRM1555C1H360JA01D 24pF in 0402: GRM1555C1H240GA01D 100nH in 0402: LQW15ANR10J0Z
Danke @Simulant Zur Einschätzung: Wie verhalten sich die Würth Bauteile 744761210GA bzw. 7447860210G (da habe ich Samples da) im Vergleich zu den Murata Induktivitäten? Sind die brauchbar? Tue mir da schwer das einzuschätzen.
Zum Glück hat auch Würth die Modelle (*.s2p) auf der Webseite. Ich habe jetzt nur schnell die Spule getauscht in deine 744761210GA, weil ich die für das kritischere Bauteil halte. Ergebnisse sind fast identisch zur Murata-Spule, das kann man also so machen. Im Layout sollte es auch keine Überraschungen geben bei diesen Bauteilwerten, das sieht alles gutmütig aus. Viel Erfolg!
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Generell sind bei so breitbandigen Filtern die Güten der Bauteile und auch der Einfluss der Eigenresonanzen der Induktivitäten relativ unkritisch. Auch Abweichungen der Bauteilewerte haben nur geringe Auswirkungen (bei schmalbandigen Bandfiltern ist das natürlich viel kritischer). Anbei ein Modell (mit "Elsie" erstellt), bei dem von den exakten Werten zugunsten von Normwerten abgewichen wurde. Außerdem wurde die Spulengüte mit nur 50 angesetzt plus einer recht hoch angesetzten Eigenkapazität von 0,5pF (--> SRF=700MHz). MfG, Horst
Sorry, hatte übersehen, dass von 50 auf 75 Ohm transformiert werden soll. Das Modell ist dann ja nur Makulatur. Ansonsten gilt natürlich die Gutmütigkeit solch breiter Filter.
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HST schrieb: > Ansonsten gilt natürlich die > Gutmütigkeit solch breiter Filter. Ja, das stimmt schon. Ich arbeite trotzdem gerne mit den S-Parametern der konkreten Bauteile, dann hat man die parasitären Eigenschaften erfasst und es passt auch in schmalbandigen Filtern.
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Hab's nicht lassen können - hier die 50-->75 Version. S11 ist ein kleines bisschen schlechter, aber es ist aber immerhin ein 5-Polfilter.
Simulant schrieb: > Luky S. schrieb: >> Wann ist die Güte bei einem Filter kritisch? Ich habe sie beim Filtern >> eher als nachteilig in Erinnerung und gehört, dass bei Filtern geringe >> Güte weniger Probleme verursacht(?) > > Nun geht bei mir der Trollalarm los... Die Annahme kam vermutlich aus der EMV-Bereich, wo man manchmal verlustbehaftete Ferrite möchte, um HF in Wärme zu verwandeln.
Simulant schrieb: > Ja, das stimmt schon. Ich arbeite trotzdem gerne mit den S-Parametern > der konkreten Bauteile, dann hat man die parasitären Eigenschaften > erfasst und es passt auch in schmalbandigen Filtern. Wenn s2p Daten vorliegen, ist das natürlich sehr sinnvoll. Ich gehe bei solch unkritischen Filtern der Einfachheit halber vom worst-case aus, da in vielen Fällen keine s2p Daten vorhanden sind. Für schmalbandige Filter (b=2-10%) messe ich aber grundsätzlich alle kritischen Bauteile mit dem VNA (Qu und SRF) aus, da selbst kleine Abweichungen innerhalb der Spezifikationstoleranzen ziemlich schnell Probleme machen. Bei dem 100MHz-TP braucht man übrigens bei der angegebenen Leistung auf Resonanzströme wegen der extrem niedrigen Betriebsgüte keine Rücksicht zu nehmen. Hier muss man hauptsächlich auf ein gutes Layout achten (Massefläche usw.), damit es keine Dämpfungseinbrüche im Sperrbereich gibt. Und die sind leider kaum zu simulieren. Stroganov schrieb: > Die Annahme kam vermutlich aus der EMV-Bereich, wo man manchmal > verlustbehaftete Ferrite möchte, um HF in Wärme zu verwandeln. Plausibel, oder man kennt den Unterschied zwischen Leerlauf- und Betriebsgüte nicht. MfG, Horst *Wetter kalt und neblig, da hockt man halt am Kombuder ;-))*
Wie wäre es mit einem rein mechanischen Aufbau aus Messingrohr? "Tubular Lowpass Filter" heißt das. https://www.mikrocontroller.net/articles/QO-100_der_erste_geostation%C3%A4re_Amateurfunkumsetzer#Ausgangstiefpass Das habe ich neulich verfasst, für 100 MHz wird es vermutlich etwas groß. Mit dem Onlinerechner kann man das mal probieren. Die Transformation auf 75 Ohm ist da allerdings nicht vorgesehen. Mit den Standardeinstellungen kommt heraus "Overall Length: 1614.4 mm" das ist allerdings auch ein 9-stufiges Filter. http://f1frv.free.fr/main3e_Filtres_LP_fichiers/F1NSU_LPF_9-POLES_144.jpg ein Tiefpass für 144 MHz.
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HST schrieb: > Hier muss man hauptsächlich auf ein gutes Layout achten > (Massefläche usw.), damit es keine Dämpfungseinbrüche im Sperrbereich > gibt. Und die sind leider kaum zu simulieren. Doch, mit den richtigen Simulatoren geht das schon. Oben hatte ich ein Beispiel eines Hochpass verlinkt, wo die Induktivitäten komplett als Layoutelemente realisiert waren. Messung und Simulation (EM-Simulation + S2P der Bauteile) passen sehr gut, wenn man alles (in dem Fall auch das Gehäuse) berücksichtigt. Christoph db1uq K. schrieb: > Wie wäre es mit einem rein mechanischen Aufbau aus Messingrohr? Das Hauptziel des scheint hier die Transformation von 50 auf 75 Ohm mittels Pi-Glied zu sein, nicht die Tiefpassfunktion. Mit den drei SMD-Bauteilen für insgesamt 50 Cent ist das gut gelöst, mehr Aufwand wäre dann nicht nötig.
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Überzeugende Bilder, aber leider hat nicht jeder solche Tools. Ich auch nicht. Allerdings dürfte der Aufwand z.B. bei mehreren Luft- oder Ringkernspulen doch schon sehr hoch und etwas unsicherer werden. Simulant schrieb: > Das Hauptziel des scheint hier die Transformation von 50 auf 75 Ohm > mittels Pi-Glied zu sein, nicht die Tiefpassfunktion. Wenn das der Fall sein sollte, geht's sogar noch einfacher, siehe Bild. Aber jetzt reicht es wohl, war mal wieder eine hübsche Übung. MfG, Horst
Danke für alle Tipps und Simulationen, ich komme tatsächlich eher aus dem Leistungselektronik / EMV Bereich, und da haben wir dissipative Filter (Ferrite, Komponenten mit absichtlich höherem Innenwiderstand, Snubber, ...) Gibt es freie Programme zumindest zum anschauen der S-Paramerter Dateien? Oder gar freie Berechnungssoftware? Die Aufgabe die ich hier habe ist neu für mich, daher auch die "Anfängerfragen"... Es soll nur ein Ausgangssignal von einem 75Ohm Videoverstärker gefiltert werden und dann über SMA Buchse und ein paar m Koaxkabel in einem 50Ohm Messystem weiterverarbeitet werden.
Nur für die Transformation wären für ein "minimum loss pad" nur zwei Widerstände nötig. https://www.microwaves101.com/encyclopedias/l-pads R1=43.3 R2=86.6 Attenuation (dB)=-5.72 dB.
Christoph db1uq K. schrieb: > Nur für die Transformation wären für ein "minimum loss pad" nur zwei > Widerstände nötig. ...und wäre auch noch breitbandig. Ich weiss ja nicht, ob nur die 100MHz und/oder die Tiefpasseigenschaften wichtig sind? 73 Wilhelm
Tiefpassfilter ist wichtig und der eigentliche Gtund hinter der Frage. Anderer Ansatz: wäre ein aktives Filter mit einem schnellen OPAMP hier eine mögliche Lösung? Ich hätte nichts gegen eine (minimale) Verstärkung an dieser Stelle einzuwenden.
Moin, Luky S. schrieb: > Es soll nur ein Ausgangssignal von einem 75Ohm > Videoverstärker gefiltert werden und dann über SMA Buchse und ein paar m > Koaxkabel in einem 50Ohm Messystem weiterverarbeitet werden. Ich wuerd' mich bei sowas fragen: * Warum soll da das Ausgangssignal gefiltert werden; was ist da drinnen, was nicht reinsoll? Wie stark muss es gedaempft werden? * Eine breitbandige Anpassung per LC ist nicht moeglich, kannst du mit entsprechender Welligkeit im Durchlass leben, oder doch eher Widerstandsanpassung wie von db1uq vorgeschlagen. * Was misst das 50Ohm Messsystem? Kannst du mit den Phasen/Amplitudenverzerrungen durch das Filter leben? Was ist da kritisch? Und erst wenn diese Fragen klar sind, dann so Sachen wie - was fuer Bauteile nehm' ich her. Gruss wK
Für Messungen von 75 Ohm Vierpolen mit 50 Ohm Messgeräten werden zwei Minimum Loss Pads gern benutzt, breitbandig und beidseitig angepasst. Am 50 Ohm Vektoranalyzer kann man beide direkt hintereinander geschaltet zur "Through" Kalibrierung benutzen, dann werden automatisch die 2* 4,7 dB Verlust herausgerechnet. Die gemessene Rückflussdämpfung verbessert sich allerdings um diesen Betrag.
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Dergute W. schrieb: > * Eine breitbandige Anpassung per LC ist nicht moeglich, kannst du mit > entsprechender Welligkeit im Durchlass leben, oder doch eher > Widerstandsanpassung wie von db1uq vorgeschlagen. Das geht durchaus, wie man oben beim 5-Pol TP-Filter sehen kann. Die Welligkeit über den gesamten Durchlassbereich ist <1db, wobei das Filter noch nicht optimiert ist. Die Gruppenlaufzeit-Verzerrung ist <10nsec (GLZ 6nsec bis max. <16nsec am Übergang zum Sperrbereich). Ansonsten schließe ich mich deinen Ausführungen/Fragen voll an
Moin, HST schrieb: > Das geht durchaus, wie man oben beim 5-Pol TP-Filter sehen kann. Naja, also "richtige" Anpassung gibts dann immer nur bei einer Handvoll Frequenzen, dazwischen halt mehr oder weniger daneben, was dann eben Beulen in diversen Eigenschaften des Filters macht. Also per Trafo oder R-Netzwerk ist die Anpassung schon "schoener" - und da ist eben jetzt die Frage, ob sowas im hier vorliegenden Fall beruecksichtigt werden muss oder ob's "grad wurscht" ist. Gruss WK
Es handelt sich um ein digitales Taktsignal, und zwar genauer um die Hüllkurve von einem On/Off Keying Signal. Leider sind da aber noch Störungen drauf, und zwar sowohl Rauschen als auch sehr kurze Störpulse mit <1/20 der Bitlänge. Die will ich natürlich wegfiltern, bevor es zur nächsten Stufe geht. Wenn das Signal verzerrt wird ist das gar nicht kritisch, die anschließende Komparatorstufe muss damit nur umgehen können.
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