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Forum: HF, Funk und Felder Bandpassfilter f=2.4GHz


Autor: Thore E. (Gast)
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Hallo Leute,
ich möchte gerne einen Bandpassfilter in "Coupled Edge" ausführung 
entwickeln.
Als Datei anhang könnt ihr die Schaltung, das Eagle layout(nicht ganz 
massgenau, nur als Bsp) und die Werte der einzelnen Leitungen ansehen.

nun ist meine Frage, on man:
1. Die Anordnung ändern kann,so dass es in ein kleiners Gehäuse passen 
würde und
2. Die 2te Abstufung sein soll,oder ob es keinen Übergang zwischen der 
2te und 3ten "edge" geben sollte, also eine ca 50mm lange "leitung" auf 
die platine geätzt wird.


danke für eure Hilfe

Autor: stripliner (Gast)
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so kann man Dir nicht antworten:
1) substrat ? er, substratdicke, tan-delta  gold/siber/cu etc.
2) es fehlen Ankoppelleitungen in Deinem Design
3) was ist das rote Element?

emu

Autor: Thore (Gast)
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Okay, also  hier die Daten.

1.Es handelt sich um FR4. Er =4.4; tan Delta =0.035.
2.Ankoppelleitungen? Du meinst für z.B. BNC Buchsen?Sollten eigentlich 
die etwas dickeren vor den eigentlichen "Filter Leitungen" sein.Diese 
50OHM.
3.Das rote Elemnet im Bild "Filter Design", oder welches meinst du?
das ist ein Element aus dem Programm Ansoft Designer.

ich habe es angeklickt, weil ich mir da nicht sicher war, ob dort auch 
eine Abstufung sein soll, oder ob diese Leitung einfach an die andere 
"gehänkt" wird.

Beim Simulieren schauts so aus wie angefügt aus.

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Wie genau muss denn die Frequenz stimmen? FR-4 hat ziemliche Variationen 
in den Parametern, selbst bei Bestellungen vom selben Hersteller. tan 
Delta ist uebrigens typischerweise eher um die 0.2, nicht 0.35.

Fuer Er macht es einen deutlichen Unterschied, ob die Leiterbahn gerade 
oberhalb einer Glasfaser verlaeuft oder nicht, und das ist schwer im 
vorhinein festzulegen. Das kann das effektive Er gleich mal um ein paar 
Zehntel verschieben. Eventuell die Bahnen in 45-Grad ueber das Gewebe 
laufen lassen, dann hat man garantiert immer den Mittelwert.

2.4 GHz wird auch schon ein bisschen knapp bezueglich Verlusten in FR-4.

Wenn's gleich beim ersten mal genau klappen soll und reproduzierbar sein 
muss, dann solltest Du eventuell ein besseres, enger spezifiziertes 
Traegermaterial ins Auge fassen (z.B. Rogers 4350 oder Rogers 4003).

Wolfgang

Autor: stripliner (Gast)
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Zum FR4 ist ja schon alles gesagt, Deine Struktur geht nur bei <0.5mm 
Substratdicke, die Durchlassdämpfung wird dann schon so 3-5dB

-- kleineres Gehäuse
Du kannst aus dem Filter durch Falten ein Hairpinfilter machen, dabei 
tauscht Du Länge gegen Breite

-- Abstufung
gleich breite Bahnen kannst Du aneinander hängen

aber Du brauchst jeweils noch ein Abstufung von den 50Ohm 
Anschlussleitungen an die Filter-Ein/Ausgänge

Die gezeigte Simulation scheint verlustfrei gerechnet und wird deshalb 
später der gemessen der Realität nicht entsprechen

Emu

Autor: Thore (Gast)
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hallo und vielen ddank für die hilfe.

Das FR4 nicht das beste HF Material ist, weiß ich.
Ist aber kein anderes da, zumindest kann ich auf 0.5mm FR4 
zurückgreifen.

Eine Dämpfung von 3dB-5dB ist nicht schlimm, der LNA Verstärkt um 23dB.

Die mittenfrequenz sollte natürlich möglichst genau getroffen werden.

ich habe jetzt einen Hairpin Filter entworfen.(vgl. Anhang)


was mir nicht ganz gefällt, sind die Kanten. Da wären doch 45° Kanten 
besser(Wie Wolfgang schon sagte.)
Weiß jemand, wie man die mit Eagle geschickt erstellt?
Was meinst ihr sonst zu Layout?zuleitung sind 50 Ohm.

gruß
Thore

Autor: Peter (Gast)
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>Eine Dämpfung von 3dB-5dB ist nicht schlimm, der LNA Verstärkt um 23dB
Ist das Filter vor dem LNA? Dann ruinierst Du Dir die guten Rauschwerte 
des LNA

>Die mittenfrequenz sollte natürlich möglichst genau getroffen werden.
Da wirst Du mit FR4 Probleme haben! => Nimm Rogers 4xxx oder was 
vergleichbares.

Kleine Frage: Was für eine SW benutzt Du um die Filter zu dimensionieren 
und zu simmulieren?

Autor: Randy (Gast)
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eine Frage: Woher kommen die specs von dem Filter? Was willst du damit 
machen? Willst du einen Filter bauen um des Bastelns willen oder geths 
dir darum ein Gerät zu bauen? Bei 2,4GHz sind Filter fertig erhältlich, 
v.a. wenn um die 80MHz ISM-Bandbreite geht. SAWs im Farnell Katalog oder 
Helixfilter bei Neosid.

HTH
Randy

Autor: Thore (Gast)
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Also ich habe berreits einen Filter von Farnell, der mit auf der Platine 
des LNAs sitzt.Rauschzahl ist ausreichend klein.

Den jetzigen Filter wollte ich rein Interessehalber noch zusätzlich 
bauen.
Das ganze wird eien Semesterarbeit und als kleinen"Bonus" wollte ich mal 
testen, wass sich aus Streifenleitung realisieren lässt.

Momentan haben wir kein Rogers o.ä . hier, und da ich meinen LNA (für 
433MHz und 2.45GHz) auch auf FR4 Basis habe, wollte ich das mal gerne 
probieren.

Als Software benutze ich Ansoft Designer.
Ich werde mal berichten, was draus wird, evtl kaufe ich Privat Rogers 
Material, btw. wo am besten kaufen?

gruß

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Wenn's also bloss aus Interesse zum Spielen ist, dann reicht FR-4 wohl. 
Der Lerneffekt ist derselbe, auch wenn die Frequenz ein bisschen daneben 
ist. Ausserdem koenntest Du ja gleich ein paar Versionen des Filters - 
mit leicht unterschiedlichen nominellen Passbands - auf dem Board 
platzieren, dann ist ziemlich sicher eines dabei, dass die Zielfrequenz 
genau genug trifft. Man kann gleich auch ein paar unterschiedliche 
Layoutvarianten (z.B. gefaltet und gerade) durchprobieren. Solche 
praktische Spielereien sind eine tolle Moeglichkeiten zu lernen - da 
wuerde ich gar nicht unbedingt verkrampft versuchen, DAS PERFEKTE Layout 
zu machen, sondern eher Varianten durchprobieren um zu sehen, wie sie 
die Filtereigenschaften beeinflussen.

Wolfgang

Autor: Thore (Gast)
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Wolfgang M. schrieb:
> da
> wuerde ich gar nicht unbedingt verkrampft versuchen, DAS PERFEKTE Layout
> zu machen

sag das mal meinen Prof;)
aber wie gesagt, ich wollte das gerne austesten.

Kann es sein, dass es generell zu diesem thema rel. wenig Literatur 
gibt?
oder hat jemand eine Buchtip für mich?

Autor: stripliner (Gast)
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schau Dir mal als Buch den Pozar an:
http://www.amazon.com/Microwave-Engineering-David-...

und hier ein paar andere Literaturstellen:
http://library.asti.dost.gov.ph/gsdl/cgi-bin/libra...
http://maxwell.uwaterloo.ca/~myu/publications/WMB-...
http://www.macomtech.com/static/PDFs/TechnicaArtic...


Aus denen solltest Du genug Suchwörter finden können, bzw. genügend 
Anregungen.

Emu

Autor: stripliner (Gast)
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Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ich habe mir die Literaturstellen nicht alle angesehen, aber wie
wär's, vielleicht zum Thema mal einen Wiki-Artikel hier anzufangen,
damit diese Referenzen für die Nachwelt auch ohne Google-Suche mit
den passenden Stichwörtern erhalten bleiben?

Autor: Thore (Gast)
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Hallo Leute,

ich wollte euch die ersten Messungen vom Filter vorzeigen.
An sich nicht schlecht. Mittenfrequenz ist nicht ganz genau getroffe, da 
muss noch nachgebssert werden.

ganz mies ist die Anpassung.liegt das am platine material, oder was 
meint ihr.Breite der Leitung ist an sich schon 50OHM.

Autor: stripliner (Gast)
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Anapassung:
das ist die mech. Höhe des Ankoppelpunktes Deiner 50R-Line an das 
Filter, lies einmal eine der Lit. dann findest Du wie man das 
simuliert/misst

Emu

Autor: Randy (Gast)
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Wurde, glaube ich, noch nicht genannt: Das Referenzwerk bezüglich 
Filter, u.a. Streifenleitungsfilter, ist:
Matthaei - Microwave Filters, Impedance Matching Networks and Coupling 
Structures
Sollte in jeder Uni-Bib zu finden sein.

Randy

Autor: Peter (Gast)
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So übel ist das gar nicht für einen ersten Wurf (ohne Abgleich).

Mit optimierter Ankoppelungen lassen sich die Kringel in die Mitte 
schieben, und wenn die Resonazfrequenzen der Kreise exakt aufeinender 
stimmen, erhällst Du ein schönes Chebyshev-Kleeblatt.

Ich vermute die grösste Abweischung kommt daher, dass Du beim designen 
und simmulieren die FR-4 Verluste nicht mit einbezogen hast.

Autor: Thore (Gast)
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Hi Leute,
also ich wollte euch noch die Finale Version zeigen.
Die Dämpfung in "S21" muss noch um 2dB verringert werden,da das 
verwendete Kabel um 2dB zusätzlich dämpft.

S11/S22 sind gut bis akzebtabel.
Im großen und ganzen eine nette Sache, son' hairpin-filter

Danke für Tips und Tricks

gruß

Autor: Thore (Gast)
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Sorry, ich habe leider das falsche Diagramm für S21 angefügt.
Hier das neue.

evtl. kann ein Mod das oben herein editieren.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Thore schrieb:
> evtl. kann ein Mod das oben herein editieren.

Leider nicht, editieren von Bildern geht nicht.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Tipp:
Diese Welligkeit (zappeln der Kurve) könnte von schlechten 50 Ohm 
Abschlüssen beim Sender und/oder dem Empfänger kommen.

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