Forum der DL-QRP-AG für QRP und Selbstbau im Amateurfunk

Hallo Sebstbau-Gemeinde!

Ich arbeite derzeit am 455 kHz Zweig des HGCR2010 (http://home.pages.at/chirt/Projects/HGCR2010/HGCR2010.htm). Als Filter für AM kommt ein 33-455HT Keramikfilter zum Einsatz, für FM ein LF-H15S. Davon habe ich mehrere, so dass ich auch selektieren kann. Diese Dinger haben ziemlich große Fertigungstoleranzen (1-2 kHz!)
Für SSB/CW/Data mit entsprechender geringeren BW sind die möglichen erhältlichen Filter jedoch sehr rar und teuer. Ich habe daher daran gedacht mit Ladder-Filter aus Keramik-Resonatoren zu experimentieren.

Unterlagen dazu habe ich aber leider nur bei
LA8AK: „Experiments with ceramic resonators“, http://www.agder.net/la8ak/12345/n19.htm
Takahiro Kato, JA9TTT:“Ceramic Ladder Filter Design“, 2004, Radio Experimenter's Blog
gefunden. Beispiele:
http://1.bp.blogspot.com/_NMj-9LgFijY/Su…adder_Match.JPG
http://3.bp.blogspot.com/_NMj-9LgFijY/Su…SR-7DX_Rev1.JPG
F.L. Sauerland:“ Design of piezoelectric ladder filters“, http://www.morganelectroceramics.com/download.php

Zu Quarz-Ladderfilter gibt es eine Menge Unterlagen. Zum Beispiel:
J.A. Hardcsatle, G3JIR: „Ladder Crystal Filter Design“, QST, 11/1980, pp20-23
J.A. Hardcsatle, G3JIR: „Some Experiments with High-Frequency Ladder Crystal Filters“, QST, 12/1978, pp22-24
Wes Hayward, W7ZOI:“A Unified Approach to the Design of Crystal Ladder Filters“, QST, 5/1982, pp21-27
Iacopo Giangrandi: „Crystal ladder filters“, http://www.giangrandi.ch/electronics/cry…alfilters.shtml

Und natürlich die Studien von Horst:
Horst Steder, DJ6EV and Jack A. Hardcastle, G3JIR: „Crystal Ladder Filters for All“, QEX, 12/2009
Horst Steder, DJ6EV:“Klassische und moderne Quarzfilter“
http://fa-nwt.akadns.de/blogs/media/blog…filter_Rev2.pdf
http://fa-nwt.akadns.de/blogs/media/blog…deDishal203.zip

Zu den 455 kHz Filtern habe ich nun zwei Fragen:

1. Allgemein: Wie wird die Anpassung der Filterimpedanz an z.B. 50 Ohm sinnvoll vorgenommen? Das 455HT hat z.B. 2000 Ohm. Das Problem wird auch sein, dass ich Filter mit verschiedener Impedanz in der Filterbank haben werde.

2. Speziell zu den Resonator-Ladderfiltern: Hat jemand Erfahrungen damit? Kennt jemand Unterlagen dazu? Sind die Ergebnisse der Quarz-Ladderfilter-Studien auf die Resonatoren übertragbar?

Zur Zeit stehe ich noch am Anfang der Überlegungen für die 455 kHz Filterbank, so dass ich über jede Anregung und Information dankbar bin. Als Zusatzfrage steht noch an: Wie sollten die Filter geschalten werden (Reed-Relais?, FETs?).

Vielen Dank im Voraus für eure Ideen, Antworten, Anregungen…

Hallo Eric und Horst!

Vielen Dank für Eure Hinweise und Tipps!
TT werde ich noch durchforsten; das Buch habe ich irgendwo als PDF liegen.

Es sollte also mit 455 kHz Keramik-Resonatoren gehen. Seltsam das darüber so wenig zu finden ist....vielleicht hat noch jemand eine Quelle die ich noch nicht entdeckt habe

Ansonsten sind wohl umfangreiche spannende Experimente angesagt

NACHTRAG: Habe gerade gemerkt, dass ich RadCom nur von 91-95, 2000 und 2005 habe. Es fehlen daher gerade der Jahrgang 1999 und 2003 mit den oben genannten TT Artikeln. Vielleicht kann mir jemand damit aushelfen. Vom Buch habe ich nur die alte Version mit den TT bis 1989...

Hallo Bastelfreunde!

Ich habe nun einige Wochen alle mir verfügbare Literatur (Danke an alle Unterstützer!) zu Keramikfilter durchgearbeitet und erste einfache Messungen (gewobbelt mit HFM9/winNWT4) durchgeführt.

Aber auch bei der 455 kHz Filterbank zeigt sich wieder einmal mehr wie Theorie und Praxis voneinander abweichen bzw. wieviele kontroversielle Vorstellungen und Umsetzungen davon existieren.
Einerseits sehe ich da, daß z.B. beim AR-7030 zur Anpassung einfach nur Widerstände drinnen sind und daß zur Umschaltung die 74HC4053 verwendet werden. Anderwerseits wird vielfach von einer FET-Umschaltung abgeraten und bei meinen Messungen habe ich gesehen wie stark das Filterverhalten von der Anpassung abhängt: so ergab sich z.B. die "schönste" Kurvenform bei der Widerstandsanpassung NICHT mit dem Nennwert aus dem Datenblatt, sondern bei dem vielfache höheren Wert.... Usw.!

Ich stehe daher auch bei dieser scheinbar so einfachen "455 kHz-Übung" so ziemlich am Anfang. Drei Themen sind ausschlaggebend:

1. Welche Anpaß-Schaltung wird verwendet (Resonanztransformation, L/C, R, Trafo) und wie wird sie konkret umgesetzt. Ausschlaggebend wird eine Messung (und letzlich der Höreindruck!) sein und nicht die theoretisch beste Variante.

2. Wie wird die Umschaltung der Filter vorgenommen (Dioden, Relais, Einzel-FETs, Analog-Switch)?
Zu 1) und 2) kommt noch dazu, daß die Filter unterschiedliche I/O Impedanz aufweisen.

3. Aufbau von Ladderfilter mit Keramik-Resonatoren:
Für AM/FM verwende ich fertige 6-pol. Filter. Es stehen zur Verfügung LF-H18S, LF-H15S, 55E (CFULB455KE4A), 33-455HT (CFW455HT). Für SSB SSB/CW kommen aber selbstgebaute Ladderfilter (Stichwort: Horst, DJ6EV, Dishal-Software) in Betracht.

Zu allen drei Punkten ergeben sich noch viele Fragestellungen. Ich freue mich vorallem über jeden Praxisbericht, aber auch über jede Idee und Anregung dazu. Literaturhinweise und Links dazu sind natürlich ebenso willkommen.

Lbr Hans-Joachim!
Hallo Reinhold!

@Ha-Jo: Danke für deinen Hinweis auf dein Keramikfilter in funk 11/1983
Das Problem wird wohl vor allem das CW Filter sein mit rundem Top und sehr hoher Durchgangsdämpfung.

@Reinhold: Ja das mit dem CE-Feedback Verstärker habe ich natürlich bereits eingeplant (in der ersten ZF war er vor allem deswegen so praktisch weil er geringe Schwingneigung hat und einen recht einfachen Mixerabschluss nach „vorne“ bildet. Eigentlich wollte ich dort zuerst aber nur Norton einsetzen und nicht den CEFB noch als Last dazu

Das Umschaltkonzept mit 74HC4053 o.ä. sagt mir sehr zu, ansonsten wohl Relais.
Bei den Filtern an sich gehe ich nun zweistufig vor. Zuerst AM/FM Zweig wie geplant mit fertigen Keramikfilter (vorerst auch für SSB/CW) und Schnittstelle für gute SSB/CW Filter. „Rest“ des HGCR2010 fertig gestellt. Danach/parallel dazu schaue ich ob sich nicht am Gebrauchtmarkt etwas ergibt (Mechanisches Filter z.B. und experimentiere mit Keramikresonatoren. Eine PBT Lösung habe ich ebenfalls schon angedacht, aber der Aufwand dafür ist natürlich schon relativ hoch, da zögere ich noch.

Herzlichen Dank für Eure Beiträge!

Hallo

Ich versuche nun die Filterbank mit Analog-Schalter zu schalten. Das Konzept sieht derzeit so aus: http://home.pages.at/chirt/Projects/HGCR…GCR2010_FBK.jpg

Die Anordnung der Schalter mit den FST3125/26 ist jedoch recht ungünstig. Besser geeignet wären wohl Umschalter (SPDT). Es gibt hier einige moderne Ausführungen von Analogschaltern mit sehr guten Werten. Allerdings leider auch mit sehr kleinen SMD Gehäuseformen.
Die SOIC SMD Gehäuse der FST3125/3126 sind noch gut für meine Prototyp Prints geeignet. Alles was kleiner ist verlangt sehr kleine Leiterbahnen. Das Löten selbst wäre kein Problem.

Kennt jemand geeignet Analog-Schalter oder MUX die es noch im SOIC Gehäuse o.ähnlich gibt ?

Hallo Eric, hallo Reinhold!

Danke für Eure Schalter-Vorschläge!
Werde jetzt schauen was habe ich Zuhause, was ist bei den üblichen Verdächtigen erhältlich und mit welchem Gehäuse stehen sie zur Verfügung damit ich sie noch verarbeiten kann.
Die Schalter werden von einem PCF8574P angesteuert der wiederum per I2C vom uC kontrolliert wird.

Martein verwendet übrigens den FSA3157 (so wie im H-Mode Mixer) http://www.xs4all.nl/~martein/pa3ake/hmode/IF_switches.html
Aber die Dinger sind winzig im SC70 Gehäuse.

Hallo Ladderfilter - Experten!

Derzeit versuche ich für den HGCR2010 RX ein 455 kHz SSB Filter aus Keramikresonatoren zu bauen.
Als Resonatoren stehen mir für erste Versuche 20 Stk CSB455KJ58-B0 zur Verfügung. Dies dürfte ein neuerer Typ vom bekannteren CSB455E sein. Dafür gibt Murata folgende Daten an:

Fr = 443,9 kHz
Fa = 457,3 kHz
Rs = 10,1 Ohm
Ls = 7,68 mH
Cs = 16,7421 pF
Cp = 272,761 pF
Q = 2136

Die Oszillatorfrequenz des Resonators wird mit 455 kHz +/- 0.5 kHz angegeben. Das würde bedeuten, dass er ca. 2 kHz etwas unter der Parallelresonanz und ca. 12 kHz über der Serienresonanz des Resonators schwingt.

Ein Netzwerktester-Scan sieht entsprechend aus (siehe Bild). Nebenbei: Schön zu sehen ein weiterer Schwingungsmode bei ca. 645 kHz (vermutlich Thickness Vibration).

Wenn ich nun mit diesem Resonator ein einfaches Filter mit obigen Daten und dem Ladderfilter Programm Dishal von Horst berechne, dann erhalte ich immer eine Mittenfrequenz des Filters UNTERHALB von 455 kHz.

Ein praktischer Versuchsaufbau (5 Resonatoren, 4x 15nF, 2x 6.8nF) ohne Berechnung und Anpassung, einfach mal um zu sehen was rauskommt zeigt folgendes Bild (siehe PDF).
Die Mittenfrequenz liegt etwa bei 442.5 kHz, also etwa bei der Serienresonanz des Resonators und damit UNTERHALB von 455 kHz.

Nun zu meinem Problem: Bedeuteten obige Angaben, dass 455 kHz Resonatoren NICHT für den Aufbau von Filtern mit 455 kHz Mittenfrequenz geeignet sind?
Wenn das so ist, dann bin ich grandios gescheitert, denn Resonatoren mit geeigneten Frequenzen OBERHALB (etwa 467 kHz) kann ich nicht auftreiben


Allerdings bin ich mir keineswegs sicher ob das tatsächlich so ist. Daher die Frage: kann ich mit Resonatoren der Nennfrequenz 455 kHz (wie z.B. der CSB455E) Ladderfilter mit einer Mittenfrequenz von 455 kHz aufbauen?
.

Hallo Selbstbauer!

Danke für Eure Rückmeldungen!

Diese ergeben wieder einen Puzzlestein im KnowHow über Ceramikfilter aus Resonatoren.
In der Literatur und im Web findet sich da kaum etwas. Ich habe die RadCom Technical Topics von 1958 bis 2008 durchforstet und alle verwertbaren Infos zum Thema rausgeholt. Ein japanischer OM hat auch damit experimentiert, aber damit hat es sich. Natürlich kenne ich die papers und die Software von Horst. Von Murata habe ich alle verfügbaren alten und neuen Unterlagen durchgecheckt.

@Horst:
Ziehen wird also auch nicht gehen, d.h. ich benötige Resonatoren mit höherer Nennfrequenz.
Die 455 kHz habe ich einerseits deswegen genommen weil ich für AM schon ein fertiges Filter hatte (allerdings mit 6 kHz BW) und weil der 44.545 MHz Quarz für den XO verfügbar war. Andererseits habe ich den Fehler gemacht anzunehmen es ginge mit 455 kHz Resonatoren, die ich ebenfalls schon zu Hause liegen hatte.
An PTB habe ich ebenfalls vor ca. einem Jahr gedacht (siehe Bild), aber es dann aufgrund der doch höheren Komplexität wieder sein lassen. Das werde ich jetzt wieder aufwärmen….

@Ha-Jo:
Deine Beschreibung sieht für mich so aus wie wenn Du Keramikfilter („Dreibeiner“) gekoppelt hast. Darauf weißt auch die hohe Durchgangsdämpfung hin.
Die Serienresonanz der Kermikresonatoren („Zweibeiner“) ist auch laut Herstellerangaben immer relativ weit unterhalb der Nennfrequenz der Resonatoren. Im Gegensatz zu den üblichen Keramikfiltern bei denen tatsächlich die Nennfrequenz die Mittenfrequenz ist. Genau das war ja mein Denkfehler, da ich irrtümlicherweise annahm bei Resonatoren sei das ebenso. Die angegebene Nennfrequenz der Resonatoren liegt aber weit über der Serienresonanz und knapp unter der Parallelresonanz.

@Heiko:
Danke für dein paper! Bestätigt wunderbar meine eigenen Versuche. Die Arbeit ein 8-Pol Filter praktisch aufzubauen habe ich mir noch nicht gemacht, da ich erst die Frage klären wollte ob ich überhaupt auf die 455 kHz komme.
Die Nebenresonanzen sind keine Überraschung, auch Murata weißt darauf hin und empfiehlt die Verwendung von Bandfiltern zur Anpassung und Unterdrückung der unerwünschten Resonanzen.
Mir ist aufgefallen das im untersuchten Frequenzbereich die durchschnittliche Serienresonanz sowohl bei Deinen 500 kHz Resonatoren als auch bei meine 455 kHz Resonatorversuchen etwa 13 kHz unterhalb der Nennfrequenz liegt und die Parallelresonanz etwa 2-3 kHz oberhalb der Nennfrequenz. In der Anwendung als Ladder-Filter (mit dem Dishal Programm von Horst) scheint die Mittenfrequenz des Filters ungefähr 2-3 kHz oberhalb der Serienresonanz zu liegen. Das würde bedeuten, dass für 455 kHz Filter dann Resonatoren mit einer Serienresonanz von etwa 253 kHz und einer mutmaßlichen Nennfrequenz von 266 kHz benötigt würden. Eventuell könnten die 470 kHz Resonatoren entsprechend gezogen werden…..
Eine Frage noch zu Deinem Papier: Du schreibst aus einer Messung mit dem AADE L/C Meter gingen folgende Werte hervor und listest alle Resonatorparameter auf. Gerade Lm und Cm sind ja so nicht direkt messbar! Wie meinst Du das? Horst u.a. haben zur Messung ja einige Methoden vorgestellt.

Für mich habe ich bislang folgende praktischen Schlüsse gezogen:
1. Abzweigfilter aus Keramikresonatoren sind möglich, auch wenn nicht so hochwertige wie mit Quarzen

2. Aufgrund der vorhandenen unerwünschten Schwingungsmodi der Resonatoren ist die Anpassung zumindest mit LC-Kreisen oder mit Bandfilter vorzunehmen.

3. Die Filtermittenfrequenz liegt UNTERHALB der angegebenen Resonator-Nennfrequenz! Im Bereich von 400-500 kHz und bei Resonatoren der „CSB Serie“ ist die erreichbare Filtermittenfrequenz ungefähr 2 kHz über der Serienresonanz und etwa 13 kHz unterhalb der Resonator-Nennfrequenz angesiedelt.

4. Die Verwendung von den Methoden (und Software wie Dishal von Horst) der Quarzfiltererstellung sind zulässig. Jeder Resonator ist individuell auszumessen, da beträchtliche Schwankungen der Parameter auftreten können. Als Messgeräte sind ein LC-Meter und ein Netzwerktester wohl das Minimum.

Für meine konkrete Arbeit am HGCR2010 RX bleiben mir also nur 3 Varianten übrig:

a) Test der CSB470E Resonatoren auf Tauglichkeit für 455 KHz Filter.
Hat das eventuell schon mal jemand probiert?

b) Änderung der XO Frequenz bzw. der ZF auf etwa 443 kHz und Erstellung aller Filter mit den 455 kHZ Resonatoren. Behagt mir derzeit wenig.

c) Statt einem XO überhaupt wieder auf ein PBT Konzept auszuweichen was einen erheblichen Mehraufwand darstellt, jedoch eine recht charmante Lösung darstellt.

Ob der HGCR2010 jemals fertig wird?

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NACHTRAG Parametermessungen:
http://www.cliftonlaboratories.com/Documents/Crystal Motional Parameters.pdf von Jack R. Smith, K8ZOA
oder von W7ZOI http://w7zoi.net/xtal_methods/xtal_methods.html
und auch hier
http://www.giangrandi.ch/electronics/cry…alfilters.shtml
sowie da
http://www.k8iqy.com/testequipment/pvxo/pvxopage.htm
http://www.k8iqy.com/testequipment/pvxo/…con2002V1R5.pdf

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