Fragen zu Eigenbau Tiefpassfilter

  • Hallo

    ich möchte mir ein Tiefpassfilter (80m Band) für meine kleine PA bauen. Mit dem LPF Rechner habe ich die Bauteile gerechnet, in der Ausführung mit 7 Komponenten.

    Meine Fragen:

    -kann ich die Spulen als Luftspulen bauen? bei Boards im Netz sehe ich meistens, dass nur die Spulen der höheren Frequenzen Luftspulen sind, die anderen werden auf Ringkernen aufgebaut, warum?

    -wenn ich ein C von 0.78nF brauche, wie genau muss ich diesen Wert einhalten?

    Gruss René,HB9EYB

  • Hallo René,

    ein gutes Neues Jahr 2025.

    a) Man kann die Spulen als Luftspulen bauen, allerdings benötigt man gerade bei den niedrigen Frequenzen eine größere Windungszahl verglichen mit einem Ringkern, was ggf. auf die Güte der Spule drücken kann. Ringkerne haben zusätzlich den Vorteil des geringeren Streufeldes, weil sich das Magnetfeld im Wesentlichen im Kern konzentriert

    b) Nun ja, 0.78 nF wären 2 Stück 390 pF in Parallelschaltung, das sollte kein Problem sein. Ansonsten kann man die Folgen von Abweichungen auch simulieren. Ich verwende meist RFSim99, das gibt ganz brauchbare Resultate

    Grüße von der Bergstrasse, Heiko, DL2VER

  • wenn ich ein C von 0.78nF brauche, wie genau muss ich diesen Wert einhalten

    Hallo René,

    das C ist grundsätzlich unkritisch bzgl. seines genauen Kapazitätswertes. Die Kreise des Bandpassfilters (je nach Design) müssen sowieso abgestimmt werden. Dies geschieht über die entsprechende Induktivität durch ziehen oder stauchen der Windungen. Ein VNA ist hier sehr hilfreich.

  • Ich verwende meist RFSim99, das gibt ganz brauchbare Resultate

    Ich ebenfalls, bin damit immer gut klar gekommen. Ein von mir simuliertes Bandpassfilter für KW verhielt sich nach dem Aufbau wie gefordert und die Simulation konnte zusätzlich mit meinem NanoVNA bestätigt werden.

    73 de Volker https://dl3lk.darc.de/

    DOK M19 / Feld Hell Club #6008 (Zum Avatar: Hatte ich beruflich mit zu tun)

  • Hallo

    Ich habe neulich auch einige Tiefpassfilter gebaut. Allerdings für 10m und 20m ... dabei habe ich mich grob an diese Werte gehalten: https://dk4sx.darc.de/ft817_pa.htm (unten auf der Seite)

    ...und da ich keine Ringkerne greifbar hatte habe ich die Spulen hiermit berechnet: https://www.electronicdeveloper.de/InduktivitaetLuftEinl.aspx und aus vorhandenem Kupferlackdraht über einem Bohrer gewickelt... Die Keramik-Cs kamen aus dem Sortimentkasten. Das Feintuning (Drücken und Ziehen der Spulenwindungen) machte ich dann mit dem NANOVNA ... ich habe tolle Werte erzielt. Die Durchgangsdämpfung liegt bei ca 0,5 dB

    Bei ebay habe ich dann Weißblechgehäuse mit Buchsen gefunden...

    Viele Spaß und Erfolg - Armin

  • Hallo

    ich danke allen für die Infos und Unterstützung.

    Meine PA macht max. 200W. In meiner Bastelkiste habe ich T106-2 Ringkerne, 1mm Kupferlackdraht und WIMA Kondensatoren der Baureihe FKP2, 400V und 2.5% Toleranz.

    Was meint ihr dazu, ist dies eine brauchbare Wahl?

    73 de René,HB9EYB

  • Für 80m und 200W werden deine Teile ausreichen. Gönne den bewickelten Ringkernen einen Mindestabstand von leitenden Flächen. Die Orientierung stehender Ringkerne darf man in Folge immer jeweils um 90° verdrehen.

    Viel Erfolg!

    Jochen

  • Ringkerne brauchen untereinander und zu anderen leitenden Flächen nur minimalen Abstand, da der Magnetismus im Ringkern geschlossen ist. Das ist kein Vergleich zu Luftspulen.

    73, Peter - HB9PJT

  • Hallo,

    meinen ungefragten Senf zu den Pulverringkernen (Txx-2, 6, 10):
    Da diese Kerne eine relativ geringe Permeabilität von µr=10, 8, 6 besitzen, existiert sehr wohl ein Streufeld in der Größenordnung um ~10%-15% außerhalb des Kerns (im Gegensatz zu Ferritkernen mit hohem µr). Daher ist die bei den Zylinderspulen sehr gute Entkopplung der 90° Zickzackanordnung bei den Ringkernen nicht zu empfehlen - siehe Bild. Auch das direkte Aufsetzen auf eine leitende Fläche führt daher zu einer Güteverminderung durch Wirbelströme. Hier hilft aber schon der Absatnd von ca. 1,5mm durch eine nichtleitende Fläche des PCB. Ist evtl. bei breitbandigen TP-Filtern nicht ganz so kritisch wie bei Bandfiltern.

    Das geringe µr erlaubt ja auch die Variation der Induktivität durch Wicklungsabstände. Wurde hier schon mal diskutiert:

    Ringkern wickeln. Abstand der Wicklungen - Forum für QRP und Selbstbau im Amateurfunk
    Hi, Bei Spulen ist ja bekannt, daß man die Induktivität durch Stauchen und Strecken verändern kann. Wie verhält sich das auf einem Ringkern. Wenn ich z.B. 2…
    www.qrpforum.de

    Viel Spaß und 73, Horst

  • Hallo Peter,

    oh jeh, die damaligen Messungen liegen über ein Dutzend Jahre zurück.
    Ich habe deshalb heute mal wieder zwei T68-6 bewickelt und quick'n dirty in einem fliegenden Aufbau mit dem NWT in den verschiedenen Positionen durchgemessen. Die hohen Dämpfungswerte sind nicht relevant, da hier nur die sehr niederohmigen Induktivitäten als Trafos und nicht als Schwingkreise gemessen wurden. Man sieht aber, dass die 90° Abwinklung praktisch keinen Unterschied zur linearen Anordnung zeigt (Pos 1,2). Die Kerne wurden jeweils mit 3mm Abstand in ihren Positionen gemessen. Bei Pos 4 und 5 dürfte die kapazitive Kopplung einen deutlichen Einfluss haben.

    Die Verkopplung erscheint sehr gering, aber bei Schwingkreisen mit höherer Güte und entsprechenden Resonanzströmen kann sie schon eine Rolle spielen.

    Ist eigentlich ein totgerittenes Pferd und wurde schon mehrfach im Forum angesprochen.

    73, Horst

  • Hallo zusammen und allen noch ein gesundes Jahr 2025,


    interessant finde ich, dasss die Anordnung 3 (90° gedreht und Mittelachsen auf einer Linie) ein deutliches Resonanzverhalten zeigt: Die Durchgangsdämpfung bei ca. 18 MHz ist um ca. 25 dB größer als bei 5 MHZ und um ca. 18dB größer als bei 30 MHz.

    Dazu meine Fragen an die erfahreneren Mess- und HF-Spezialisten: Woran liegt das? Bildung eines Schwingkreises mit der Koppelkapazität (Dann müsste sich die Resonanzfrequenz über den Abstand variieren lassen)? Frequnzabhängige Dämpfung des Aufbaus (kann ich eher nicht glauben, dann müsste sowas auch bei den anderen Aufbautyper auftreten)?

    Und: Wie wirkt es sich aus, wenn der rechte Kern beim Aufbau 3 um 90° nach rechts gekippt wird, also der zweite Kern in längsrichtung zum ersten kern liegt und nicht `mehr steht? Dann sollte die Koppelkapazität kleiner werden und sich der Effekt zu höheren Frequenzen verschieben.

    Und: Hat dieser Resionanzeffekt im praktischen Aufbau eine Bedeutung?

    Fragen über Fragen auf deren Antworten ich gespannt warte, denn man lernt durch solche Diskussionen hier im Forum immer noch dazu :)!

    vy 72 de DH8DAP, Frank aus Schwelm nr Wuppertal, JO31PG

    Ich bin Westfale von Geburt und Europäer aus Überzeugung!

    http://www.golf19.de

  • Hallo Frank,
    ja, da fehlt tatsächlich noch die von dir vorgeschlagende Variante. Ich habe das noch gemessen und in das Schirmbild eingefügt (schwarze Kurven 6,6a). Sieht wie 1 bzw. 2 aus. Hier scheint auch kapazitive Kopplung die Kurve stark zu beeinflussen. 6a zeigt den Verlauf mit einer Abschirmung. Ich vermute, dass auch die magnetische Kopplung durch Wirbelströme der Kupferfolie beeinträchtigt sein kann.

    Um daher für genauere Messungen kapazitive von magnetischer Kopplung zu trennen, ist ein sog. elektrostatischer Schirm (Faraday-Schirm) notwendig. Der besteht aus vielen dünnen parallelen Leitern, um Wirbelströme weitgehend zu vermeiden. Das haben wir früher mühsam mit Drähten hergestellt. Heute kann man das ja bequem ätzen (so ca. 0,15mm breite Leiterbahnen im 0,5mm Abstand.

    Aber ich klinke mich jetzt aus diesem Thema aus. Vielleicht kann das ja einer von euch Jüngeren die Messungen methodisch besser mit einem etwas stabileren Aufbau (und evtl. auch als Schwingkreise) durchführen, z.B. mit einem VNA. Nach über 70 Jahren HF-Bastelei sind da meine Neugier und Antrieb doch ein bisschen erlahmt. Vielleicht schmeißt sogar jemand die ganzen Hypothesen mit exakteren Messungen über den Haufen... ;)

    Viel Spaß im Neuen Jahr, Horst

  • Hallo Horst,

    auch von mir vielen Dank. Auf die Schnelle habe ich auch ein paar Untersuchungen gemacht. Ein Streufeld außerhalb eines Ringkerns kann man messtechnisch nachweisen. Ich habe hier mit Sonden gearbeitet. In der Literatur findet man nur einen Hinweis (Taschenbuch der Hochfrequenztechnik) im Sinne von kaum Relevanz bei Ringkernen, Wortlaut müsste ich nochmal nachlesen. Habe dann zusätzlich einen zweiten Ringkern bewickelt und einen LCR Meter angeschlossen. Ich konnte aber bei Näherung der beiden Ringkerne aus unterschiedlichen Richtungen kaum Änderungen bei der Induktivität noch bei der Güte @3,8MHz feststellen.

    Am Ende bleibt die Frage, muss man bei benachbarten Ringkernen einen besonderen Abstand oder eine bestimmte Anordnung wählen? Für die Realisierung von Filtern bis 30MHz scheint mir die praxisorientierte Antwort nein zu sein. Untermauert wird die Annahme, dass sich weder bei kommerziellen Lösungen noch bei Hobbylösungen das eine Rolle zu spielen scheint. Einfach mal bei Google Bilder nach entsprechenden Filtern suchen. Dort sieht man mannigfaltig Ringkerne neben Ringkerne.

    vy 73 de Dirk, DH4YM

    Edited once, last by DH4YM (January 7, 2025 at 9:30 PM).

  • Hallo Peter,

    oh jeh, die damaligen Messungen liegen über ein Dutzend Jahre zurück.
    Ich habe deshalb heute mal wieder zwei T68-6 bewickelt und quick'n dirty in einem fliegenden Aufbau mit dem NWT in den verschiedenen Positionen durchgemessen. Die hohen Dämpfungswerte sind nicht relevant, da hier nur die sehr niederohmigen Induktivitäten als Trafos und nicht als Schwingkreise gemessen wurden. Man sieht aber, dass die 90° Abwinklung praktisch keinen Unterschied zur linearen Anordnung zeigt (Pos 1,2). Die Kerne wurden jeweils mit 3mm Abstand in ihren Positionen gemessen. Bei Pos 4 und 5 dürfte die kapazitive Kopplung einen deutlichen Einfluss haben.

    Die Verkopplung erscheint sehr gering, aber bei Schwingkreisen mit höherer Güte und entsprechenden Resonanzströmen kann sie schon eine Rolle spielen.

    Ist eigentlich ein totgerittenes Pferd und wurde schon mehrfach im Forum angesprochen.

    73, Horst

    Danke Horst, dass Du Dir die Zeit genommen hast und dies ermittelt hast. Wenn ich Dich richtig verstehe, ist es nicht so kritisch beim Abstand von 3 mm bei der Anwendung eines Tiefpassfilters?

    73, Peter - HB9PJT

  • Hallo,

    ich hatte gar nicht mit so viel Reaktionen gerechnet, danke. Eigentlich war der Ausgangspunkt nur die Frage, ob die bei Zylinderspulen so effektive 90° Zickzack-Anordnung auch bei Ringkernen funktioniert (tut sie nicht, siehe Kurven 1,2).

    Aber, Ringkernspulen haben natürlich von allen Ausführungen das mit Abstand kleinste magnetische Streufeld (nur Topfkernspulen sind noch besser).

    Ich hatte bei meinen Filtern als Faustformel einen Abstand der RK-Spulen von so mindetens 1/3 des Kerndurchmessers angesetzt und meistens die Konfiguration 3 gewählt. Hat immer gut hingehauen. Wie eng man die Kerne packt, hängt natürlich auch davon ab, wie groß die Sperrdämpfung sein soll. Bei 50-60db dürfte das unkritisch sein. ABER, so ein Filter sollte grundsätzlich durchgemessen werden. Ich bin sicher, dass dies bei kommerziellen Aufbauten und hoffentlich auch bei guten Bausätzen erfolgt ist. Weiterhin ist es wichtig, die Filterkurven bis weit oberhalb der Nutzfrequenz auszumessen. Da warten oft böse Überraschungen auf den Konstrukteur (Dämpfungseinbrüche).

    Mein Mantra für Filter (egal, ob LC oder Quarz) liegt aber ganz woanders:
    Für höhere Sperrdämpfungen bis zu 100db gilt hauptsächlich: Massefläche, Massefläche, durchgehende breite Massefläche mit kurzen Verbindungen zu den Bauteilen und breit damit verbundene Abschirmungen, falls notwendig. Diese Probleme mit Verkopplungen durch Streuinduktivitäten dünner Massedrähte war ja auch hier im Forum schon öfter ein Thema, wie beispielsweise hier:

    HB9EFY
    September 9, 2022 at 2:31 PM

    Anbei noch Bildchen eines Filters (für eine Diskussion in einem anderen Forum), bei dem absichtlich die Zuleitungen der Kondensatoren sehr lang gehalten wurden, um Dreckeffekte/Eigenresonanzen aufzuzeigen. Die traten ulkigerweise nicht wie erwartet so bei 80MHz, sondern erst bei 250MHz auf. HF ist schon etwas Besonderes. 8)

    Was will ich damit sagen?
    Einfach erst mal nix blind glauben, sondern selbst probieren und messen, messen...
    Jede Überraschung ist ein Gewinn.

    So, jetzt ist es aber genug mit dem langen Geschwätz
    73, Horst