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Forum: HF, Funk und Felder Bandpass erweitern - Filterexperte gesucht


Autor: Carsten K. (kreye)
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Hallo!

Ein 2m Funkgerät soll neu abgeglichen werden, was soweit auch geklappt 
hat. Leider hat sich aber herausgestellt, dass der Bandpass auf der 
Empfangsplatine zu eng ist. Zwar lässt sich die Frequenz verschieben, 
aber entweder fehlt oben ein Stück, oder unten.

Anbei der Schaltplan des betroffenen Bereichs. Durch Messung konnte 
bestimmt werden, dass der rot markierte Bereich der Übeltäter ist. Der 
Bandpass besteht aus einem Messinggehäuse 7x4cm, welches durch 
Zwischenwände in drei Bereiche eingeteilt ist. Jeder Bereich enthält 
eine Spule und einen einstellbaren Kondensator. Die beiden Zwischenwände 
besitzen unterschiedlich große Fensterchen. Der reale Aufbau entspricht 
also ziemlich genau der schematischen Zeichnung im Schaltplan.

Nun die Fragen:
- Wie nennt sich ein solcher Bandpass?
- Wie arbeitet er?
- Und was müsste man verändern, um ihn doppelt so breit zu machen?
- Oder optional: Wie könnte man ihn komplett deaktivieren (Überbrücken 
hilft nichts)?

Vielen Dank im Voraus!

Kreye

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Was passiert denn, wenn man die drei Kreise auf drei verschiedene
Frequenzen abstimmt?

Ansonsten könnte man noch versuchen, ob man die Kreise (oder einen
davon) bedämpfen kann.  Ich würde mit dem mittleren Kreis anfangen,
dort einen Widerstand vom den ,heißen' Punkt (zwischen L und C)
nach Masse.  Wert?  Keine Ahnung, ich würde wohl mit 1 kΩ anfangen
zu experimentieren.

Autor: Carsten K. (kreye)
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Sehr ausschlaggebend ist irgendwie wohl der Kreis in der Mitte. Hier 
bestimmt man die tatsächliche Mittenfrequenz des Bandpasses. Über den 
rechten Kreis (Ausgang) kann man maximal etwas Feintuning machen - ohne 
Einfluß auf die Mittenfrequenz. Die Einstellungen des linken Kreises 
(Eingang) wirken sich fast gar nicht aus.

Ich dachte erst, es sind einfach drei Bandpässe, die man steuern und 
schön nebeneinander legen kann. Dem ist aber nicht so. Die 
Bandpass-Charakteristik entsteht wohl im mittleren Kreis.

Den Widerstand kann ich gerne mal in den mittleren Kreis als Dämpfung 
reinhängen. Aber ob das hilft? Zur Zeit ist der Empfang in den 
Randbereichen des Bandpasses zu schwach - dann wird er doch generell 
noch schwächer? Vielleicht müsste ich den mittleren Kreis ganz ausbauen?

Autor: Peter (Gast)
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Das ist ein 3-kreisiges Helix-Filter. (Welche Frequenz und Bandbreite?)

Das Filter wird schon seinen Sinn+Zweck haben, ich denke nicht dass Du 
es einfach weglassen kannst.

Die Kreise bedämpfen oder unterschiedlich Abstimmen führt zu keinem 
keinem vernünftigen Filterverlauf.

Du müsstest die Kopplungen erhöhen (verdoppeln). Die grösse der Ein- und 
Auskopplung wird vermutlich über die Impedanz festgelegt 
(Spulananzapfung) die Kopplung zwischen den Kreisen durch die 
Fenstergrösse.

So auf die Schnelle wirst Du da nix hinbasteln können, um ein schönes 
Bandpassfilter hinzukriegen, braucht's schon einiges an Übung und 
Knowhow.

Gruss Peter

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi,  Carsten,

Du: "Nun die Fragen:
- Wie nennt sich ein solcher Bandpass?
- Wie arbeitet er?
- Und was müsste man verändern, um ihn doppelt so breit zu machen?
- Oder optional: Wie könnte man ihn komplett deaktivieren (Überbrücken
hilft nichts)?"

1. Dreikreisiges Helix-Bandfilter. Die Spulen sind wie Helix-Kreise 
gezeichnet, näheres unter diesem Stichwort. Diese Kreise sind recht 
verlustarm und daher von hoher Güte. Eine Koaxialleitung mit einem 
offenen und einem geschlossenen Ende schwingt auf Lambda/4. Ein 
Kondensator am offenen Ende erniedrigt die Resonanzfrequenz, ebenso die 
Wendelung des Innenleiters.
2. Jeder Helix-Kreis aus Spule und C ist in Resonanz. Jede Spule wird in 
einer eigenen Kammer angeordnet sein, vermutlich mit Öffnungen zur 
Kopplung an die Nachbarspule.
3. Alle drei Kreise gemeinsam "richtig" abstimmen. Die Abstimmung des 
zweikreisigen Bandfilters ist schon nicht leicht, weil die Drehung an 
der einen Spule wegen der Kopplung schon die nächste Spule beeinflusst.
Beim dreikreisigen Bandfilter ist das noch schwerer. Als Student habe 
ich mich mit dem Abgleich eines mehrkreisigen TF-ZF-Bandfilters verdammt 
schwer getan, trotz Polyskop.
Beobachtest Du einen Könner dabei, geht das fix, aber du hast keine 
Ahnung, wie er die beste Abstimmung gefunden hat.
4. Überbrücken geht sowieso nicht, weil das Helix-Filter zugleich den 
ersten Transistor versorgt. Die Abgleichanleitung für dreikreisige 
Filter ist im Internet-Forum nicht zu vermitteln, und wo immer mir das 
einigermaßen gelangt, wusste ich das Wie hinterher auch nicht mehr. Such 
Dir im Ortsverein des DARC einen Könner mit der passenden Ausrüstung. 
Lerne von ihm. Überbrücken, dafür wäre mir die Schaltung zu schade, denn 
die hat wohl ein Könner gemacht, und ein dreikreisiges Helix-Bandfilter 
an dieser Stelle ermöglicht Dir weit bessere Empfindlichkeit und Dynamik 
als simplere Lösungen.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Peter schrieb:

> Du müsstest die Kopplungen erhöhen (verdoppeln).

Könnte man das nicht durch Einbau einer Koppelspule machen?

Hab's mal versucht, im Bild einzuzeichnen.

Autor: Peter (Gast)
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>> Du müsstest die Kopplungen erhöhen (verdoppeln).

>Könnte man das nicht durch Einbau einer Koppelspule machen?

Theoretisch "Ja", aber die Koppel-Spule müsste parallel zu den Windungen 
der Resonantor-Spule liegen. Doch wenn man dann die H-Felder betrachtet, 
sieht man dass die Kopplung durch die zusätzlichen Koppelspule um 180° 
verdreht ist, sie wirkt also der Original-Kopplung entgegen! Somit 
müsste die Koppelspule 3 mal so stark koppeln, um schlussendlich die 
doppelte resultierende Kopplung zu haben.

@Carsten: Welche Frequenz und Bandbreite hat das Filter? Könntest Du 
einige Fotos posten auf denen Details zu erkennen sind? Ich könnte es 
mir angucken und überlegen, ob sich was machen lässt.

Autor: Peter (Gast)
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Vielleicht so was ähnliches....

Autor: Carsten K. (kreye)
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Hallo

erstmal vielen Dank für die schnellen Antworten! Tolle Sache!

Prima, dass das Kind schon mal einen Namen hat - dreistufiger Helix 
Filter.

Wenn ich Wolfgang richtig verstanden habe, müsste sich das Problem durch 
richtige Abstimmung lösen lassen. Werde das also nochmal über die drei 
verstellbaren Kondensatoren versuchen (Analyzer und Signal Generator 
vorhanden). Allerdings sind die Induktivitäten (Luftspulen) nicht 
verstellbar.

Peter und Jörg, die Erhöhung der Induktivität klingt sehr spannend! 
Sowas in der Richtung schwebte mir vor. Ich hatte bereits die Fenster 
zwischen den Kreisen testweise verkleinert, um die Wirkung zu testen. 
Das war einfacher als eine Vergrößerung (ich hätte ja das Messing 
aufschneiden müssen). Die Verkleinerung wirkte dämpfend, die Bandbreite 
wurde aber nicht schmaler.

Es geht um den AFU-Bereich 144-146MHz. Stelle ich die MF auf 145MHz, 
dann kommen die Relais schon recht schwach rein (S9 erwartet, real S0). 
Fotos kann ich heute Abend machen. Der Aufbau entspricht aber ziemlich 
genau dem Schaltplan.

Peter, Deinen Anhang kann ich irgendwie nicht öffnen.

Vielen Dank

Carsten

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ein Dreikreisfilter hat insgesamt sieben Abgleichpunkte: außer den drei 
Resonanzfrequenzen die beiden Kopplungen zwischen den Kreisen und die 
beiden Einkopplungen. Jörgs Vorschlag vergrößert die beiden Kopplungen, 
damit das Filter wieder angepasst ist, müssen möglicherweise auch die 
Einkopplungen noch geändert werden. Es gibt so ein Abgleichverfahren, 
bei dem der Reihe nach die einzelnen Kreise bedämpft werden. Goggle nach 
"dishal's method", da kommen einige Fundstellen.

Autor: Carsten K. (kreye)
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Hier kommen die versprochenen Bilder.

Bild 1 von oben ....

Autor: Carsten K. (kreye)
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... und Bild 2 etwas schräg von der Seite. Hier sind auch die Fenster in 
den Trennwänden sichtbar. Bin erstaunt, wie gut die Kamera das 
hinbekommen hat.

"dishal's method" schaue ich mir mal als nächstes an, vielen Dank.

Carsten

Autor: Peter (Gast)
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Anbei nochmals mein Bildchen, diesmal im "lesbaren" Format. Das mit der 
(angedeuteten) zusätzlichen indiktiven Kopplung wird wohl eher nicht 
realisierbar sein.

Nur mittels Abstimmen kannst Du die Mittenfrequenz "schieben" aber Du 
kriegst keine wesentliche Änderunge der Bandbreite hin. Die 
Filterbandbreite ist durch die "Kopplungen" der Resonaten fix 
festgelegt.

Die Ein- und Auskopplung kannst Du aber einfach erhöhen indem Du die 
Anzapfung von der 2. Windung auf die 3. oder 4. Windung umlötest.

Mit den Kopplungen zwischen den Resonatoren wird es schwierig (mechnisch 
gesehen). Du müsstest die Koppel-Fenster in etwa doppelt so gross (lang) 
machen, bzw die Länge nach oben und unten gleichmäsig vergrössern. 
(Proportionen beibehalten!) Da hilft nur fleissiges experimentieren und 
immer wieder abgleichen am Network Analyzer.

Ich entwickle selber Bandpassfilter bis in den 2-stelligen GHZ Bereich 
und mach sowas ebenfalls empirisch! Natürlich habe ich Simmulationstools 
mit denen ich die Messresultate in einem Model nachbilde, um dann 
festzulegen, was ich für den nächsten Iterationsschritt ändern muss. 
Aber auch so brauche ich trotz Erfahrung meisten 3..5 Versionen bis das 
Filter optimal ist.

Es ist sicher nicht einfach, die Zwischenwände zur Bearbeitung 
rauszubringen, vermutlich sind diese vernietet und verlötet. Eventuell 
kannst Du probehalber die Wände mal ganz weglassen und versuchen das 
Filter so abzugleichen.

Good Luck!

Autor: Arno H. (arno_h)
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Wenn er die Anzapfungen umlötet, ist die Anpassung flöten.
Meines Wissens heisst diese Kopplungsart Strahlungskopplung und ist in 
erster Linie durch den Querschnitt der Koppelöffnung bestimmt.
Vergrößerung wie Peter schrieb, sollte also festere Kopplung und somit 
größere Bandbreite ergeben.
Sind die Abstimm-Cs eigentlich am Anschlag?

Arno

Autor: Carsten K. (kreye)
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Ich habe gerade die Anzapfung testweise auf die 3. Windung verlegt, und 
zwar sowohl am Eingang und am Ausgang. Resultat war (wieder mal) nur 
eine deutliche Dämpfung, Auswirkungen auf die Breite hatte es nicht.

Die Verbreiterung der Fenster wird wohl ein ziemlich invasiver Eingriff. 
Grund: Die Wände sind weder gelötet (wie der Deckel) noch genietet, 
sondern geschweißt. Zumindest gibt es an jeder Seite zwei dunkel 
verfärbte kreisrunde Stellen im Messing, wo man möglicherweise Strom 
durchgejagt hat.

Und die Wände sitzen seeehr fest, ich verbiege ehr das Messing der 
Außenwand, als dass ich die Zwischenwand gelöst bekomme. Seit Ihr Euch 
sicher, dass das dann eine Verbreiterung des Bandpasses mit sich bringt? 
Wenn ich die Wände auseinander gerissen habe, gibt es kaum ein Zurück.

Wäre es stattdessen möglich, den mittleren Kreis als Ausgang zu nehmen, 
und den jetzigen Ausgangskreis totzulegen?

@Arno: Mit den Abstimm-Cs bestimme ich hauptsächlich die Mittenfrequenz. 
Insbesondere mit dem mittleren C. Drehe ich dies ganz raus oder rein (an 
den Anschlag), dann liegt die Mittenfrequenz viel zu hoch oder zu 
niedrig.

Schönen Abend

Carsten

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ich meinte die beiden äußeren Abstimm-Cs, sorry.
Zum Probieren vor Einsatz von Flex und Plasmabrenner:
vielleicht bringt eine erhöhte kapazitive Kopplung was. Von den beiden 
äußeren Kreisen in Höhe Koppellochmitte einen Draht analog 
Drahtdurchmesser der Helix bis kurz vor die mittlere Spule ragen lassen. 
Korrekturen müssten durch Kürzen des Drahts möglich sein.
Allerdings keine tolle Lösung bei mobiler Anwendung.

Arno

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Oder eben halt die von mir beschriebene induktive Kopplung mal
probieren.  Kommt auch ohne Flex aus. ;-)

Autor: Carsten K. (kreye)
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Danke für die vielen Vorschläge, ohne Flex auszukommen. :)

@Jörg: Sehe ich das richtig, dass ich für Deine Lösung zwei kleine 
quadratische Schleifen legen muss, die jeweils an der einen Seite der 
Messing-Wand beginnen, durch das Fenster gehen und an der anderen Seite 
wieder an der Wand enden? Die Schleifen liegen dann aber auf Masse, ist 
das so richtig?

@Arno: Für Deine Lösung muss ich also einen kleinen Draht jweils an die 
Mitte (?) der Eingangs- und Ausgangsspule löten. Der Draht würde jeweils 
durch das Fenster gehen und kurz vor der mittleren Spule enden, richtig? 
Sozusagen eine kleine Antenne.

Vielen Dank

Carsten

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Carsten K. schrieb:

> @Jörg: Sehe ich das richtig, dass ich für Deine Lösung zwei kleine
> quadratische Schleifen legen muss, die jeweils an der einen Seite der
> Messing-Wand beginnen, durch das Fenster gehen und an der anderen Seite
> wieder an der Wand enden? Die Schleifen liegen dann aber auf Masse, ist
> das so richtig?

Ja, das ist gewissermaßen auf jeder Seite eine ,,Spule'' mit einer
halben Windung.  Die Kopplung erfolgt rein magnetisch.

Das funktioniert zumindest bei normalen Streifenleitern, die sind
allerdings dann parallel zur Koppelwicklung.  Bei deinen Helixfiltern
hast du ja noch ,,gewickelte'' Spulen, eventuell müsste man dann
stattdessen wirklich eine Koppelwicklung drumrum legen.

Allerdings überlagert sich das natürlich dann alles mit der Kopplung
durch das Fenster hindurch...

Autor: Carsten K. (kreye)
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Habe gerade den Vorschlag vom Peter (19.05.2009 09:49) mal umgesetzt - 
der war am Einfachsten. Und es hat geklappt, das Filter ist nun 
wesentlich breiter!

Ich habe einen isolierten Draht genommen, ihn in einer dreifachen Acht 
um die drei Spulen gewickelt, und die beiden Enden miteinander verlötet. 
War zwar etwas Fummelkrams, aber ansonsten völlig problemlos. Sieht nun 
wie auf Peters erstem Vorschlag aus (19.05.2009 09:49).

Zunächst einmal gab es einen ordentlichen Gewinn, und zudem ist der 
Filter nun mehrere MHz breit. Bin mal gespannt, wie sich der Empfang nun 
im realen Einsatz verändert, und ob es vielleicht noch unerwünschte 
Randeffekte gibt. Schlechtere Störsicherheit usw.

@Jörg: Dein Vorschlag könnte etwas kompliziert in der Umsetzung werden. 
Das Messing-Gehäuse leitet die Wärme sehr gut, ein Anlöten der 
Koppelspulen an die Wände könnte also schwierig werden, da ich das ganze 
Gehäuse erhitzen muss.

@Arno: Dein Vorschlag klingt recht einfach, allerdings bin ich mir noch 
nicht so sicher, dass ich das richtig verstanden habe. Wenn es Dich 
interessiert, probiere ich ihn gerne aus. Allerdings brauche ich noch 
eine etwas genauere Beschreibung.

Vielen Dank an alle für die Vorschläge!

Carsten

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Carsten K. schrieb:

> @Jörg: Dein Vorschlag könnte etwas kompliziert in der Umsetzung werden.
> Das Messing-Gehäuse leitet die Wärme sehr gut, ein Anlöten der
> Koppelspulen an die Wände könnte also schwierig werden, da ich das ganze
> Gehäuse erhitzen muss.

Nicht umsonst war UHF-Technik früher als ,,Klempnerarbeit'' verschrien. 
;)

Autor: Wastlmichl (Gast)
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Hallo
Früher nannte man diesen Abgleich wobbeln.
Wenn ich davon ausgehen darf, daß früher das mal schon funktioniert hat,
so muß wohl das Ding abgeglichen werden.
Um ein Filter in der Durchlaßkurve abzugleichen ( daß auch die 
Durchlass-Bandbreite stimmt),benötigt man einen
Wobbelsender und einen Oszi.- So haben wirs halt immer gemacht und es 
hat auch funktioniert. Heute hört und sieht man nichts mehr davon.
Man braucht`s halt auch nicht mehr.In der Regel.

Wastlmichl

Autor: Michael M. (michaelm)
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Moin,
..und auch Wobbeln will -abgesehen von der Ausrüstung- gelernt sein ;-) 
.

@Carsten: Ich würde an Deiner Stelle nicht weiter versuchen, das BF zu 
vergewaltigen, sondern eher Dir jemanden zu suchen, der einen richtigen 
Messplatz für sowas hat (z.B. Funkamateure).
Grundlagenwissen über solche Filtertechniken mit praktischen Anleitungen 
gibt's hier:
www.darcverlagshop.de/amateurfunksoftware__B%C3%BCcher%C2%A0Technik%C2%A 
0UKW%C2%A0_02.03.02.html
Grüße Michael

Autor: Carsten K. (kreye)
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Naja, wie bereits oben geschrieben, habe ich einen Signalgenerator (HFG 
9300) und einen Spectrum Analyzer (SM-5005). Damit kann ich zwar nicht 
wobbeln, aber von Hand die Durchlasskurve abfahren.

Ich glaube nicht - und das wurde hier ja auch bestätigt - dass hier ein 
reines Abstimmungsproblem vorlag. Das Filter war einfach zu eng 
konzipiert, durch die drei Abstimm-Cs war da nichts zu machen. Auch 
nicht durch einen Experten. Um das Problem richtig zu lösen, hätte man 
die Fenster verbreitern müssen. Dazu hätte ich aber wahrscheinlich 
besser einen Klempner fragen müssen ...

Ansonsten haben mir die hier vorgebrachten Vorschläge bereits sehr 
geholfen. Der Vorschlag von Peter hat schon sehr gut funktioniert, und 
Arne's Vorschlag hätte vielleicht auch geklappt, wenn die Fenster an 
einer anderen Stelle sitzen würden.

Aber wie gesagt, der Vorschlag vom Peter war einfach umzusetzen, und 
funktioniert bislang tadellos. Guter Empfang im ganzen Bereich, also 
alles gut!

Viele Grüße

Carsten

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