Verluste in LPF

Wenn du mal lachen willst, das sagt die KI:

T36-6 Ferritkerne (oft T36-N87 oder ähnliche) können je nach Anwendung, Wicklung, Kühlung und Frequenz deutlich über 1 kW, oft sogar mehrere kW handhaben, sind aber primär für Schaltnetzteile (SMPS) in mittleren Leistungsbereichen (z.B. 100W bis 500W+, oft in Flyback- oder Push-Pull-Trafos) gedacht; die genaue Leistung hängt stark vom Material (z.B. N87 für hohe Frequenzen), der Wicklung (Luftspalt, Drahttyp) und der Wärmeableitung ab, daher müssen spezifische Berechnungen für die jeweilige Applikation durchgeführt werden.

Kann mir aber nicht vorstellen, das die schon in die Sättigung gehen, 10-20 Watt sollten die doch abkönnen...

Moin,

die üblichen Wattmeter messen die Summe aller Signale. Also nicht nur das Nutzsignal. Wenn Dein TRX viele unerwünschte Signale oberhalb der Nutzfrequenz aussendet wird das Summensignal höher sein als nach der Filterung. Sofern die Durchlaßkurve des LPF-Filters korrekt ist (nicht zu früh begrenzt), wird nun nur das bereinigte Nutzsignal durchgelassen. Welches dann logischerweise geringer ist. Das Filter funktioniert korrekt.

Ein Spektrumsanalyser oder selektiver Leistungsmesser wäre hilfreich.

Manche Power-Meter können ein Signal mit Oberwellen nicht korrekt messen. Wenn dann ein LPF eingeschleift wird, zeigen sie einen grossen Verlust, der aber nicht der Wahrheit entspricht. Du könntest Dein LPF mit einem anderen TRX messen, welcher ein LPF hat.

Spulenverluste in der von Dir gemessenen Grössenordnung würdest Du als Wärme sofort bemerken.

73, Peter - HB9PJT

Quote from DL1SKD

Der nanoVNA misst mit einer sehr kleinen Leistung und da scheint alles OK zu sein.
Bei höherer Leistung sind die Verlauste auch höher. Hier habe ich nun die Spulen in Verdacht, speziell die Kerne. Diese scheinen mir doch recht klein zu sein.

T37-6 sind Eisenpulverkerne von 7,8 mm Durchmesser mit einem maximalen Flux von ca 4 mT bei 14 MHz und von 5,7 mT bei 7 MHz, das ist schon eine Menge. Die Kerne sind zwar gefühlt etwas klein, aber die gleichen Kerne werden im QMX Tiefpassfilter für Leistungen über 5 W eingesetzt.

Eisenpulverkerne sind im Gegensatz zu Ferriten recht linear und vertragen einen viel höheren Flux, bevor sie sättigen. Der vermutete Zusammenhang zwischen Verlusten und Aussteuerung würde IMHO erst bei der Sättigung, der Überschreitung des maximal erlaubten Flusses ganz abrupt einsetzen. Da bin ich bei Arno, das sehe ich bei 3 W und 7 MHz noch nicht erreicht.

73, de Günter

Hallo,

ich sehe es anhand der Beobachtungen an meinem QMx/QMX+ so:
Die Ausgangsleistung aus dem Trafo ist insbesondere auf den unteren Bändern sehr oberwellenhaltig, faktisch Rechteck. Dadurch sinkt die Leistung nach dem Filter auf Werte bis um 2 Drittel der Eingangsleistung. Dieser Unterschied reduziert sich zu höheren Frequenzen hin. Weiterhin sollten die Filter im Zusammenspiel mit der Endstufe abgeglichen werden, insbesondere ab 14MHz aufwärts. Ein Wobbeln nur der Filter mit einem Generator und dann Nutzung im QMX hat bei mir nie optimale Ergebnisse gebracht.
Insgesamt sind also die QMX-Filter an die Eigenheiten der Endstufe (Gegentakt, Schaltbetrieb) angepasst, und das scheint mir (?) nicht in jedem Fall 50 Ohm - 50 Ohm zu sein. Es besteht eine deutliche Beeinflussung der Filter durch die Endstufe.
Habe inzwischen mitbekommen, dass es ein HM-TRX ist. Das könnte Einfluß haben, falls der Eigenbau-TRX eine andere Endstufe benutzt.

73 Reiner

Quote from DL1SKD

Damit könnte ich doch dann berechnen welche Leistung aus der PA an sich kommt, oder habe ich da irgendwo einen Denkfehler ?

Nur wenn du bei der Leistungsberechnung auch die Kurvenform berücksichtigst. Die einfache Formel für rein sinusförmige Signale gelten nicht für oberwellenhaltige Kurvenformen. Ein weiterer Punkt wurde bereits angesprochen. Bei den einfachen Schaltendstufen ist das Tiefpassfilter Teil der Lastimpedanz der Endstufe. Wird die verändert, gelten auch veränderte Bedingungen für die Leistung, die die PA abgibt.

In Ermangelung eines Spektrum Analyzers tut es auch ein einfacher SDR mit dem man die Harmonischen untersucht. Dessen relative Skalengenauigkeit ist meist sehr hoch und reicht aus, um dem Leistungsverlust durch Harmonische auf die Spur zu kommen.

Quote from DL8LRZ

Habe inzwischen mitbekommen, dass es ein HM-TRX ist

Das sagt mir nichts, gibt es dazu Info?

73, de Günter

Quote from DL8LRZ

Habe inzwischen mitbekommen, dass es ein HM-TRX ist.

Quote from DL4ZAO

Das sagt mir nichts, gibt es dazu Info?

Vielleicht könnte das HomeMade heißen? https://github.com/StefanKDS/FT8_Transceiver_QRP Anfang Jannuar gefunden.

Quote from DL4ZAO

Bei den einfachen Schaltendstufen ist das Tiefpassfilter Teil der Lastimpedanz der Endstufe. Wird die verändert, gelten auch veränderte Bedingungen für die Leistung, die die PA abgibt.

Habe mich heute mittag gewundert, warum eine Mini-Endstufe (nom.100mW@3.3V) plötzlich fast 200mW lieferte statt der 140mW, die ich vor
wenigen Monaten gemessen hatte - gleiche DC-Versorgung, Dummy-load und Scope.
Dann kam mir Günter's post in den Kopf. Da ich die Endstufe für einen anderen OM entworfen hatte (für einen pico-Ballon) hatte ich seinerzeit
die Ausgangsleistung mit einem Standard 5-pole Tiefpass gemessen. Zu Hause benutze ich zusätzlich einen 6m-Band Tiefpass, um UKW BCI
zu vermeiden. Gerade nachgemessen macht +1.7 dB Unterschied!

73

Peter/DL3PB

Hätte kleine Buchstaben nehmen sollen. hm - homemade

Hallo Stefan,

Quote from DL1SKD

Von den 3 Watt die ich in den LPF rein gebe kommen nur 1,5W wieder raus ( als Antenne ein 50Ohm Dummyload und als Ton den "Tuning" Ton von WSJTX ).

das Filter wird wie gewünscht funktionieren. In den 3 W Sendeleistung sind diverse Oberwellen enthalten, die am Dummyload eine Summenleistung ergeben. Nach dem Filter sind am Dummyload nur die Grundwelle und die stark gedämpften Oberwellen als Summenleistung messbar.

Es wäre günstig, wenn Du einen Spektrumanalysator nutzen kannst. Dann misst Du zuerst an einem nachgeschalteten entsprechend belastbaren Dämpfungsglied den Leistungspegel des gewünschten Ausgangssignals. Wenn Du dann das Filter am Senderausgang einfügst, sollte der Leistungspegel des gewünschten Ausgangssignals nur um die mit dem VNA messbaren 0,23 dB niedriger sein.

73/72 de Ingo, DK3RED - Don't forget: the fun is the power!

Hallo Stefan,

Du müsstest die mit dem Leistungsmesser am Dummyload gemessene Leistung von 1,5 W auch mithilfe des VNA nachvollziehen können, wenn auch nicht nach einer einzelnen Messung und mit etwas rechnen. Dazu müsstest Du neben der Dämpfung der Grundwelle (0,23 dB) auch die einer möglichst großen Anzahl von Oberwellen messen.

Die Dämpfung der 1. Oberwelle (14 MHz) beträgt laut Deiner Messung 41 dB, sodass diese Oberwelle kaum zum Ergebnis beiträgt. Noch höhere Dämpfungen und somit noch weniger werden die anderen ungeradzahligen Oberwellen zum Ergebnis beitragen.

Ich vermute, dass die geradzahligen Oberwellen wesentlich weniger gedämpft sind. Ich nehme hier einfach einmal folgende Werte an:
Die Dämpfung der 2. Oberwelle (21 MHz) beträgt nur etwa 5 dB.
Die Dämpfung der 4. Oberwelle (35 MHz) beträgt nur etwa 10 dB.
Die Dämpfung der 6. Oberwelle (49 MHz) beträgt nur etwa 15 dB.

Wenn der VNA angenommen 0 dBm (1 mW) abgibt, dann ergibt sich folgende Rechnung:
Grundwelle (7 MHz): 1 mW (0 dBm) um rund 0 dB gedämpft ergibt 0 dBm = 1 mW
2. Oberwelle (21 MHz): 1 mW (0 dB) um 5 dB gedämpft ergibt -5 dBm = 0,316 mW
4. Oberwelle (35 MHz): 1 mW (0 dBm) um 10 dB gedämpft ergibt -10 dBm = 0,1 mW
6. Oberwelle (49 MHz): 1 mW (0 dBm) um 15 dB gedämpft ergibt -15 dBm = 0,0316 mW

Der nachfolgend verwendete Faktor 750 ist das Verhältnis der Sendeleistung (3 W) zur Summe der 4 berücksichtigten Signale des VNA (4 x 1 mW = 4 mW).

Summe der zugeführten Signale = 4 x 1 mW = 4 mW x 750 = 3 W
Summe der gemessene Signale = rund 1,5 mW x 750 = 1,125 W

Die berechneten 1,125 W liegen schon recht nahe an den von Dir am Dummyload gemessenen 1,5 W.

Dieser Wert entsteht aber nur, wenn die geradzahligen Oberwellen nur wenig gedämpft an den Filterausgang gelangen. Ich kann Dir daher nur raten, nicht nur die Dämpfung der 1. Oberwelle zu beachten, sondern zumindest auch die 2. Oberwelle (21 MHz) wesentlich stärker zu dämpfen. Die Pegel der anderen geradzahligen Oberwellen rutschen dann automatisch weiter nach unten.

73/72 de Ingo, DK3RED - Don't forget: the fun is the power!

Quote from DL8LRZ

Hätte kleine Buchstaben nehmen sollen. hm - homemade

Keine Sorge Reiner, dann hätte ich es auch nicht verstanden. Mir war einfach die Abkürzung nicht geläufig. Das ist oft ein Problem bei Abkürzungen, man kann nicht davon ausgehen, dass sie allgemein geläufig sind. Ich kenne Home-Made z.B. als DIY für "do it yourself". Das ist im angelsächsischen Sprachraum üblich, in Deutschland oft unbekannt.

73 de Günter

Richtig, Günter. Als ich hier ind Forum einstieg, schrieb man allgemein von hm, DIY kannte kaum einer. Seit aber preisgünstige Bauelemente zunehmend aus CN kommen, ist es offensichtlich umgedreht, seitdem kenne ich das DIY. Außerdem gab es durchs Internet auch zunehmend Bauanleitungen aus dem englischen.

Übrigens hat Hans mal geschrieben, dass die Filter der QMX auf Unterdrückung der 2. Oberwelle ausgelegt sind, da die erste OW von der Gegentaktendstufe weitgehend unterdrückt wird.

73 Reiner

Quote from DL8LRZ

Übrigens hat Hans mal geschrieben, dass die Filter der QMX auf Unterdrückung der 2. Oberwelle ausgelegt sind, da die erste OW von der Gegentaktendstufe weitgehend unterdrückt wird.

Ja, das ist eine erwünschte Eigenschaft von symmetrisch angesteuerten Gegentaktendstufen, dass sich die geradzahligen Oberwellen gegenseitig aufheben. Abhängig vom Grad der Symmetrie kann das viele dB ausmachen.

73, de Günter