Bandfilter und ihre Tücken

  • Hallo allen OM,

    für einen KW RX baute ich Bandfilter nach der Struktur von Bild1 auf. Zum Test der Selektion machte ich mir einen Testaufbau auf einem Stück Lochrasterplatine. Wichtig war mir eine möglichst geringe Duchgangsdämpfung auf den Afu-Bändern und symmetrisches Sperrverhalten zu erreichen.

    Nun zu dem Problem.
    Wie man auf Bild 2 erkennen kann, so ergibt sich eine Verschlechterung der Sperrdämpfung bei dem Platinenaufbau. Hier nur exemplarisch die Darstellung des Filters für 40m(rot -Übertragungsverhalten bei Lochrasteraufbau: blau - Messung auf der Sammelplatine). Das Layout der Sammelplatine ist Bild3 zu entnehmen. Bei den hier gezeigten Darstellungen war die Oberseite der Platine ohne Cu-Beschichtung. Versuche mit einem Folgemodell mit durchgehender Massefläche oben und reichlich Durchkkontaktierungsaderendhülsen (kurz: DKAEH) ergab nur eine bescheidene Absenkung der Messwerte um ca. -12dB im Sperrbereich. Die Tendenz im Sperrbereich blieb erhalten.
    Mittels Filterdesign (AADE) kann man erkennen, dass die Impedanz im Sperrbereich unterhalb des Durchlassbereiches hochohmig und oberhalb niederohmig ist.Im Durchlassbereich sind meine aufgebauten Filter nahe an 50 Ohm.
    Bild4 zeigt alle Filterkurven auf einen Schlag.

    Wie ist nun weiter zu verfahren, damit man die eigentlichen Filtereigenschaften beibehält? Welche Schaltungsergänzugen (am BF und/oder der Sammelplatine) sind erforderlich?

    Vielen Dank.

    vy 73
    Andy
    DK3JI

  • Hallo Andy,

    interessantes Problem. Hast Du auch ein Photo von dem Filter?

    Du könntest natürlich einen 30 MHz-Tiefpassfilter hinter Deine Filterbank hängen...

    73 Daniel DM3DA

  • Jaaaa, ich meinte auch 50 MHz. Ist das überhaupt ein Problem, wenn Du die UKW-Signale "nur" mit -30 dB bedämpfst? Hast Du denn Signale über 50 MHz im Spektrum?

    73 Daniel DM3DA

  • Schöne Bank. Das war bestimmt viel Arbeit. Wenn Du einen UKW-Tiefpassfilter dahinter hängst, dann wäre es vielleicht sinnvoll, den auch im UKW-Stil zu bauen. Also: Luftspulen, Glimmer-Cs und geschlossenes Weißblechgehäuse. Und möglichst kurze Verbindungsdrähte.

    73 Daniel DM3DA

  • Hallo Andreas,

    die sehr schlechte Sperrdämpfung liegt wohl an der durchgehenden Masse auf der Sammelplatte. Der Signalstrom fließt zwar durch das Filter, der Rückstrom jedoch nicht ausschließlich über die Masse des eigentlichen Filters sondern zum Teil auch über die Masse der Sammelplatte. Um dies zu beheben müsstest du auf der Sammelplatte die Eingangs- von der Ausgangsmasse trennen ( z.B. mit einer Fräse). Auf der Lochrasterplatine ist das von Haus aus schon gegeben, deshalb die guten Werte. Diese Methode ist z.B. auch bei den VHF-Roofingfilterkits von Inrad zu finden, in der zugehörigen Beschreibung ist schön erklärt warum die Platinenmasse nicht durchgehend ist.

    vy 72/73, Reinhold.

  • Hallo Andreas und die Runde

    übersehe ich da etwas , wo finde ich die Schaltung der Dioden mittels der Du Deine Bandfilter
    schaltest. Würde sagen, mache mal eine Messung mit nur einer gesteckte Platine.
    Dazu mal eine Vergleichsmessung ohne Schaltdioden . Da ich selber schon so einige Eigenbauten
    mit Schaltdioden ( unter anderem 1N4007 ) angefertigt habe, bin ich sehr an Deinem Ergebnis
    interessiert. Den Dämpfungsverlauf, den Du dargestellt hast , sieht mir bei den hohen Frequenzen
    fast nach Übersprechen aus. Ursache könnten Kapazitäten sein, Schaltströme der Dioden...
    oder ... oder...

    73 de

    Manfred , dl3arw

  • Hallo die Runde

    habe mal kurz ein paar Fotos von meiner Konstruktion des Bandfilterblocks gemacht. Dazu noch eine Skizze zur Diodenumschaltung.
    Habe 3 Bandfilter kapazitiv im Hochpunkt gekoppelt , die Einkopplung / Auskopplung als kapazitiver Spannungsteiler womit sich die
    Durchgangsdämpfung gut anpassen läßt. Habe von den 3-fach Bandfiltern zwei hinter einander geschaltet und dazwischen ein
    rauscharmer MMIC . Je Bandstreifen erhalte ich etwa 14dB Durchgangsverstärkung, es sollte ja auch der Sendezweig darüber
    laufen. Die ZF beträgt bei diesem Projekt 455KHz , die Oszillatoren sind mit Drehko und werden mittels DAFC gehalten.
    Als Mischer fungiert ein SL6440 !
    so und nun noch die Fotos ....und Skizzen zur Zusammenschaltung .

    Falls ich Zeit finde und es jemanden interessiert, könnte ich mit dem NWT noch Messungen durchführen.

    73 de

  • Hallo miteinander,

    die Umschaltung der BF ist bei mir mittels Relais auf den BF Modulen realisiert. Die schalten das unbenutzte Filter gegen Masse. Diese Technik ist sehr verbreitet.Den Versuch mit einer aufgetrennten Masse kann ich ja einfach durchführen, indem ich noch einen zweiten Steckplatz auf der Rasterplatine errichte. Den Gedanken hatte ich bereits, ihn aber noch nicht in die Tat umgesetzt. Bevor ich also die Fräse anwerfe, ist das der schnelle Weg diesen Zusammenhang aufzuklären.

    Danke für Eure Gedanken

    vy 73
    Andy
    DK3JI

    AK

  • Hallo Andy

    tut mir leid , aber hatte wohl die verkehrte Brille auf, dass ich die Relais nicht erkannt habe.
    In einem noch liegendem Projekt habe ich dann ebenfalls Relais verwendet,
    je eines am Ein- und Ausgang . Kann dort aber noch nicht messen, ist noch
    nicht einsatzbereit .

    73 de

    Manfred , dl3arw

  • Hallo Andy

    Vorschlag...
    Die Masseschleife von Eingang zu Ausgang beseitigen. Also laut Deiner zeichnung der Leiterplatte auf der
    Ausgangsseite jeweils den Pin 1 freimachen , alle Pin1 der Ausgangsseite miteinander verbinden.
    Die Leiterbahn Ausgang zu den Pins 1/2 auftrennen und nun einen Trenntrafo ( FT-Kern ) einsetzen.
    Windungszahl 1 zu 1 . Den Trenntrafo schließt Du nun mit der Primärseite an die Stiftleiste Pin 1
    und Pin 2/3 an. die Sekundärseite einmal zur Masse und einmal zum Ausgangspunkt.
    So hast Du eine Potentialtrennung und wenns funktioniert weiß ich , wie meine neue Baugruppe
    aussehen soll !!!
    Aber zuvor solltest Du mal bei Deinem Testaufbau , wo es die guten Ergebnisse gab , auf der
    Lochplatine vom Eingans und Ausgangskabel jeweils den Schirm , der ja Masse ist , mit einander
    verbinden , schaue mal ob dann das Ergebniss auch noch gut ist . Dort kannst Du auch mal den
    vorgeschlagenen Trenntrafo überprüfen.

    Noch einen schönen Sonntag !

    73 de

    Manfred , dl3arw

  • Den Versuch mit einer aufgetrennten Masse kann ich ja einfach durchführen, indem ich noch einen zweiten Steckplatz auf der Rasterplatine errichte. Den Gedanken hatte ich bereits, ihn aber noch nicht in die Tat umgesetzt. Bevor ich also die Fräse anwerfe, ist das der schnelle Weg diesen Zusammenhang aufzuklären.

    Weitere Möglichkeiten:

    1. Da die Impedanz des Filters im VHF-Bereich niederohmig ist muss die Masse des BP-Filters, soweit wie möglich, zur Masse der Sammelplatine werden. D.h. die Karten über die ganze untere Länge mit der Sammelplatinenmasse verlöten. Da das bei der einseitigen Version schlecht geht müssten in der Sammelplatine zahlreiche Löcher enlang der Karten gebohrt und eine Masseverbindung induktivitätsarm über kurze Drahtstücke gemacht werden.

    2. Die Filter so "umstricken" damit die Filterimpedanz im VHF-Bereich hochohmig wird, wodurch die unterschiedlichen Massen, bedingt durch das induktivitätsreiche Stecksystem, keine große Rolle spielen. In deinem Fall ist das machbar und bedeutet die Parallelkapazitäten am Ein- und Ausgang der Filter zu entfernen und alle anderen Bauteilewerte neu zu berechnen bzw. bestücken.

    vy 72/73, Reinhold.

  • Hallo miteinander,

    ich habe etliche Versuche zur Verbesserung des Übertragungsverhalten im Sperrbereich für meine Filterbank durchgeführt.

    Ausgehend von diversen Masseführungen auf der Lochrasterplatine (einfacher Draht, breite aber getrennte Massepfade zwischen den Steckpositionen, miteinander verbundene breite Masspfade) habe ich quick and dirty ein Tiefpass aufgebaut, dessen Auswirkungen ich heute zeige. Die Detailmessungen zu der Lochrasterplatine folgen in Kürze, da ich erst noch ein Aufbaufoto machen muss. Wie immer war im entscheidenden Moment der Akku leer.

    Die Filterbank wurde bisher nicht weiter bearbeitet. Um es aber schon jetzt vorwegzunehmen, hat es sich für mich erwiesen, dass ich die Masse zwischen Ein- und Ausgang auf der Sammelplatine auftrennen muss. Das geht erst, wenn ich mir neue Trennscheiben besorgt habe.

    Danke nochmals für die Hinweise


    vy 73
    Andy
    DK3JI

  • Hallo Andy,

    ... Um es aber schon jetzt vorwegzunehmen, hat es sich für mich erwiesen, dass ich die Masse zwischen Ein- und Ausgang auf der Sammelplatine auftrennen muss. Das geht erst, wenn ich mir neue Trennscheiben besorgt habe.

    probiere es mal mit einem scharfen Teppichmesser. Das gibt zumindest einen schmalen Spalt und eine galvanische Trennung.

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

  • Hallo allerseits,

    ich habe Ingo's Tip befolgt und weil ich neugierig war gleich auch wieder gemessen. Dabei stellte sich zudem heraus, dass je nach Anzahl der gesteckten Module Veränderungen im Sperrverhalten messbar sind. Klar- muss ja auch, denn die an der Sammelplatine gemachte Fräsung( Ritzung) wird durch die Massebahn eines jeden Moduls gebrückt. Folglich werde ich versuchen diese so entstandene Miniloop durch Masseauftrennung auf den Modulen abzubauen. Ich werde in Kürze berichten.

    Schönen Tag

    vy 73
    Andy
    DK3JI

    AK

  • Hallo Andy,

    hast Du auch berücksichtigt, dass Du ja eine Stromversorgungsleitung vom Eingangs- zum Ausgangsrelais auf den Modulen gelegt hast? Über die kann, wenn sie nicht verdrosselt und verblockt ist, ebenfalls die HF vom Ausgang zum Eingang wandern.

    Mach doch mal einfach den Versuch und löte aus einem Modul nur die Spulen aus und messe ohne Spulen. Dann kannst Du sowohl den Einfluss der Masseführung, also auch eine mögliche Kopplung der Spulen erkennen.

    Ein zusätzliches Problem der Grundpaltte ist auch, dass die Relais auf den Modulplatinen angeordnet sind und nicht auf der Grundplatte. Wenn z. B. nur das erste Filter gesteckt ist, sind die offenen Leitungen zum am weitesten entfernten Modul Stubs, die parallel zu Ein- und Ausgang des ersten Filters liegen. Diese verstimmen das Filter. Das bedeutet, dass man eigentlich alle Filter auf der Grundplatte fein diemnsionieren müsste. Das ist aber ein Problem, das auch professionelle Hersteller nicht professionell angehen. Im Prinzip müssten auf der Grundplatte an Ein- und Ausgang alle Relais zu einem engen Cluster zusammengestezt werden, sodass die Verbindungsleitung (Stub) so kurz wie irgend möglich wird. Von den Relais augehend können dann sauber dimensionierte 50-Ohm-Leitungen zu den Steckplätzen der Filter führen. Solche Leituneg verstimmen die Filter dann nicht und haben geringe Dämpfung.

    Da normalerweise solche mehrkreisigen symmetrischen Filter eine gute Weitabselektion aufweisen, ist die Lösung mt einem zusätzlichen Tiefpass nur suboptimal - es muss auch ohne gehen.

    73, Uli, DK4SX

    (ich hoffe das Forum bleibt online nach meinem Kommentar.....)

  • Hallo miteinander,

    heute habe ich meine Ritzerei an den Platinen vorerst beendet. Insgesamt kam das zustande, was ich erwartet habe. Es war eine Verbesserung gegenüber dem ganz zu Anfang gemachten Aufbau. Meine zweite Sammelplatine, die an der Oberseite durchgängig eine Massefläche darstellt habe ich mit 2 Bandfiltern bestückt und diese dann (soweit wie es das Layout hergab) mit Cu-Streifen verbunden. Der Anstieg zu den "höchsten" Frequenzen ist auf diese Anbindung zurückzuführen. Mit Sicherheit sind die paar "fummeligen" Steckverbindungen auch nicht der Weisheit letzter Schluss. Dafür waren sie preiswert.

    Wer also experimentieren will, der sammelt so seine Erfahrungen. Ich hatte auch den Ehrgeiz möglichst viele BF auf einer Eurokarte unterzubringen. Ich stelle aber fest, dass das mehr Schwierigkeiten bringt, als das es nutzt. Bestimmt können die BF auch im RX ihren Dienst tun. Mir lag daran, mal möglichst viele Randaspekte der Masseführung rund um diese Baugruppe mit Messungen auszuloten. Wer mehr Kurven sehen will (vor allem rund um die Versuche mit der Lochrasterplatine) möge sich bitte melden.


    vy 73
    Andy
    DK3JI

  • Sehr interressant und lehrreich diese Informationen und Erfahrungen.
    Das macht hoffentlich diejenigen etwas nachdenklich, die mit saloppen Bemerkungen wie "Kurzwelle ist ja nur Gleichstrom" schnell bei der Hand sind.

    vy73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • wieder eine sehr lehrreiche Diskussion. Viele neue Erkenntnisse für mich. Hab so etwas ähnliches wie Andreas geplant, muss wohl beim Layout etwas umdenken. Ein schönes Beispiel für den Aufbau zeigt PA3AKE hier. Hier gibts bestimmt Anregungen, wie man den Aufbau verbessern kann.

    Andreas: kannst du mir bitte die Werte für das 40m Filter mailen. Danke