Bias Tee 100kHz bis 6Ghz

Wenn "akzeptable Grösse" eher klein als gross meint und Steckverbinder 
nötig oder gewünscht sind, kommt vielleicht sowas in Frage: 
https://www.apitech.com/brands/inmet--weinschel/inmet-brand/bias-tees/general-purpose-bias-tees/

Peter H. schrieb:
> Ich suche einen Bias Tee für den oben genannten Frequenzbereich.
> Hat das
> hier schon jemand so nachgeaut:
> https://www.analog.com/en/app-notes/an-2061.html ?
>
> Für diesen Bereich sind fertige in akzeptabler größe wirklich schwer zu
> finden. So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen.
> Strom wird nur 100mA benötigt.

Ein Bias-Tee ist eine DC-HF Weiche. Neben der RF-Durchgangsdämpfung ist 
der Haupt-Kennwert die RF-DC Entkopplung. Die sollte >40dB betragen.

100µH geben bei 100 kHz gerade mal einen Blindwiderstand von 68 Ohm. In 
einem 50 Ohm System ergibt das gerade mal einige dB Entkopplung. Ein 
Bias-T über so viele Oktaven von VLF bis 6 GHz mit ausreichender DC-RF 
Entkopplung zu realisieren ist nicht trivial.

Peter H. schrieb:
> So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen

Du könntest auch mehrere Spulen kaskadieren, um eine hohe Impedanz im 
DC-Pfad zu erreichen. Erst kleine Werte (um die hochfrequentesten 
Signale zu sperren) und dann größere Werte, so ist auch die konische 
Spule zu Beginn der Appnote konzipiert.

ABER

Du darfst auch den HF-Pfad nicht vergessen, die C dort müssen 
niederohmig sein über den ganzen Frequenzbereich. Das ist nicht ganz 
trivial.

Peter H. schrieb:
> Für diesen Bereich sind fertige in akzeptabler größe wirklich schwer zu
> finden. So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen.
> Strom wird nur 100mA benötigt.

Über so einen weiten Frequenzbereich wird man das nicht sinnvoll 
einstufig aufbauen können. Eine einzelne 100 µH-Induktivität wird sich 
bei 6 GHz wohl nicht mehr hinreichend wie eine Induktivität verhalten. 
Außerdem liegt dann die Resonandfrequenz der Induktivität mit den 
Abblockkondensatoren der Versorgung im Nutzband, was Einbrüche Verlauf 
von S_21 gibt.

Man muss das also mehrstufig realisieren und die Resonanzen sinnvoll 
bedämpfen, ohne zu viel Gewinn zu verheizen. Anbei einmal ein Beispiel 
eines Bias-Tees für einen MMIC-Verstärker, der aber nur von 1 MHz bis 
ca. 4 GHz funktionieren soll. Das klappt ganz gut mit einer 0805- (10 
µH) und einer 0603-Induktivität (100 nH); der Verlauf von S_21 
entspricht praktisch dem Datenblatt des GVA-84+ (im Schaltplan steht 
GVA-81+, was aber nicht zutrifft). Das ganze erfordert aber etwas 
Ausprobieren. Bis 6 GHz sollte kein Problem sein, die Herausforderung 
sind die 100 kHz.

Sorry für die schlechten Handy-Fotos, das war nicht zur Publikation 
vorgesehen.

Andreas S. schrieb:
> Wie man anhand des von mir aufgeführten Videos und auch einiger
> anderer Publikationen erkennt, werden für solche Anwendungen oft
> kegelförmige Spulen eingesetzt, deren induktive und kapazitive
> Eigenschaften sich über die Länge ändern, so dass damit auch Resonanzen
> deutlich reduziert werden. Bei der nachfolgenden Stufen darf man auch
> nicht einfach nur LC-Filter hintereinanderklatschen, sondern muss gerade
> die Induktivitäten mit passend dimensionierten Widerständen überbrücken,
> um hierdurch ebenfalls Resonanzen zu reduzieren.
> Ein Hersteller solcher Spulen ist Piconics:
> https://www.piconics.com/conical/

Sag mal bist du dir sicher, dass du die Induktivitäten mit Widerständen 
überbrücken willst? Das macht einem die Anpassung kaputt und die 
Induktivität bei DC auch ziemlich sinnfrei. Wo ist deine Rechnung oder 
Quelle für diesen Ansatz?

Danke Andreas für den link. In der appnote sind Widerstände in Reihe zu 
den Kapazitäten nur die Widerstände parallel zu den Induktivitäten 
verstehe ich nicht so ganz.

Hanno S. schrieb:
> Sag mal bist du dir sicher, dass du die Induktivitäten mit Widerständen
> überbrücken willst? Das macht einem die Anpassung kaputt und die
> Induktivität bei DC auch ziemlich sinnfrei.

So lange der Wert dieser Resonanzdämpfer-Widerstände größer ist als der 
induktive Widerstand der Drossel über den Nutzfrequenzbereich ist er 
sehr sinnvoll und macht auch keine Anpassung kaputt. Das kapazitive 
Übersprechen über die Windungskapazität ist viel kritischer als ein 
Widerstand parallel zur Spule mit Werten im Kiloohmbereich.

Auf was es beim Breitband Bias-T ankommt ist hier anschaulich erklärt:

http://wb9jps.com/Gary_Johnson/Bias_Tee_files/Bias_Tee_Design_V2R.pdf

Gerhard H. schrieb:
> Coilcraft und Minicircuits haben die kegelförmigen Spulen jetzt
> auch,
> nachdem das Piconics-Patent ausgelaufen ist. Das ist immer noch nicht
> wirklich billig, aber €35 für so eine Spule muss man nicht mehr
> bezahlen.
> Bevor man gnadenlos große Spulen / tiefe Eckfrequenzen will, sollte
> man sich überlegen, was ein Kurzschluss von Vdd an der richtigen Stelle
> einem phemt antun kann, per Selbstinduktion.
> Gruß, Gerhard

Was meinst du damit genau? Ein Kurzschluss an vdd soll wo entstehen?

Gerhard H. schrieb:
> Überlege mal, wenn eine mH-Spule 100 mA führt und Du schliesst die
> Versorgungsspannung mit der Scope-Probe kurz nach Masse an irgend-
> einem fummeligen 0402-Kondensator, oder das Netzteil zieht die Not-
> bremse.
> Dann besteht die Spule erst mal auf ihren 100 mA und die Spannung
> auf der Transistor/DUT-Seite macht völlig unerwartete Sprünge &
> Polarität bis es wieder passt.
> Klar, nicht für immer. Aber der Transistor lebt dann auch nicht
> für immer.
>
> Gerhard

Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen. Frage mich nur 
ob die dann meine Anpassung wieder zerstört.

Peter H. schrieb:
> Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen.

Das funktioniert nicht. Schau Dir mal das Bild in 
Beitrag "Re: Testsender/Generator für 40MHz-Band" zu den 
Spannungsverhältnissen am Kollektor/Ausgang des MMIC an. Die Diode 
klemmt dann die positive Halbwelle.

Dass die Sperrschichtkapazität ebenfalls keine Verbesserung der 
Schaltung bewirken wird (eine weitere ungewollte Resonanz), wurde ja 
schon gesagt.

Peter H. schrieb:
> Gerhard H. schrieb:
>> Überlege mal, wenn eine mH-Spule 100 mA führt und Du schliesst die
>> Versorgungsspannung mit der Scope-Probe kurz nach Masse an irgend-
>> einem fummeligen 0402-Kondensator, oder das Netzteil zieht die Not-
>> bremse.
>> Dann besteht die Spule erst mal auf ihren 100 mA und die Spannung
>> auf der Transistor/DUT-Seite macht völlig unerwartete Sprünge &
>> Polarität bis es wieder passt.
>> Klar, nicht für immer. Aber der Transistor lebt dann auch nicht
>> für immer.
>>
>> Gerhard
>
> Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen. Frage mich nur
> ob die dann meine Anpassung wieder zerstört.

Es geht ja auch nicht darum die Diode direkt an die RF Leitung zu 
klemmen. Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH 
Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann 
höher. Da kommt dann eine Diode hin. Wie will man das denn sonst so 
breitbandig hinbekommen?

Peter H. schrieb:
> Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH
> Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann
> höher. Da kommt dann eine Diode hin.

Dann klemmt die Diode eben vornehmlich niedrigere Frequenzen. Es kommt 
auf das gleiche hinaus: funktioniert nicht.

> Wie will man das denn sonst so breitbandig hinbekommen?

Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.

Mario H. schrieb:
> Peter H. schrieb:
>> Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH
>> Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann
>> höher. Da kommt dann eine Diode hin.
>
> Dann klemmt die Diode eben vornehmlich niedrigere Frequenzen. Es kommt
> auf das gleiche hinaus: funktioniert nicht.
>
>> Wie will man das denn sonst so breitbandig hinbekommen?
>
> Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.

Also TVS Dioden direkt an die Versorgungsseite nahe bei dem Bias Tee?

Peter H. schrieb:
>> Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.
>
> Also TVS Dioden direkt an die Versorgungsseite nahe bei dem Bias Tee?

Ich würde sicherstellen, dass die Versorgungsspannung  nicht zu schnell 
abfällt, z.B. mit Elko und Diode, wenn das nicht durch das Netzteil 
sichergestellt ist.

Gegen den genannten Kurschluss direkt an der Versorgung des 
Transistors/MMICs hilft das natürlich auch nicht. Andererseits lege ich 
meine Schaltungen nicht gegen beliebige Kurzschlüsse auf der Platine 
aus.

Frickel F. schrieb:
> Alles in allem würde ich mal sagen, es wäre machbar, aber...
>
> Ferritperlen häkeln dürfte deutlich schneller gehen. :D

Es kommt eben darauf an, was man erreichen will. Wenn man nicht um jedes 
zehntel dB kämpft oder einen ultra-flachen Frequenzgang haben möchte, 
dürften es in dem Frequenzbereich, der den TO interessiert, auch 
Bauteile von der Stange tun.