Ein paar ganz naive Fragen mit der Hoffnung auf anschauliche Antworten... 1.) Kann man einen normalen Schwingquarz wie beim AVR oder Keramikresonator ohne irgendwas als Filter nehmen? 2.) Was währen typische Bandbreiten für a) 455 kHz Keramikresonator b) 1MHz Quarz c) 10 MHz Quarz? (Pi-mal-Daumen Werte) 3.) Was passiert, wenn man, wie beim Ladder Filter, mehrere Quarze in Reihe hängt? Intuitiv würde ich erwarten, dass der Filter schmaler wird, da bei Fertigungstoleranzen die Durchlassbereiche nicht identisch sind, das Signal nach unten hin also vom höchsten Quarz und nach oben hin vom tiefsten QUarz beschränkt wird. So wie die verschiedenen Beispiele im Internet aussehen ist das aber wohl eher nicht so. 4.) Welche Aufgabe haben die Kondensatoren z. B. hier https://de.wikipedia.org/wiki/Quarzfilter#/media/File:Crystal_ladder.svg ? 5.) Was sind die Pole eines Ladder-Filters? Sind das die Mittelfrequenzen der einzelnen Quarze?
1. Ja, das funktioniert beides, jedoch ergibt ein 32kHz Uhrenquarz ein sehr schmalbandiges Fitler bw<1Hz. 2a. 455kHz Resonator als Ladder-Filter durch die schlechte Güte: bw >= 1kHz 2b. Quarz 1MHZ als Ladder-Filter bw: 50Hz...500Hz 2c. Quarz 10MHZ als Ladder-Filter bw: 500 Hz...5kHz 3. ... mehrere Quarze in Reihe hängt? Die Bandbreite hängt von der Beschaltung durch die Kondensatoren ab. Pro Quarz ereicht man beim Ladder-Filter eine Absenkung des Sperrbereiches um ca. 20 dB. Beim Lattice-Filter ereicht man eher 30 dB. 4. Welche Aufgabe haben die Kondensatoren Je kleiner die Kondensatoren, desto größer die Bandbreite und desto größer die Filter-Impedanz. Breitere Ladderfilter für SSB und AM reagieren sehr empfindlich auch die Impedanzanpassung. > bei Fertigungstoleranzen die Durchlassbereiche nicht identisch Die Quarze müssen entsprechend ausgemessen werden, damit sie zueinender passen. Kauft man 20-30 Stück, ergibt dies genügend Ausbeute für 2-3 Filter. Ausreißer werden für den BFO-Oszillator verwendet. 5. Was sind die Pole eines Ladder-Filters? Jeder LC-Schwingkreis mit ausreichender Güte ergibt einen Pol bei der Resonanz. Das Ersatzschaltbild eines Quarzes besteht aus einer Reihenschaltung von Rs + Cs + Ls und parallel zu Allem ein Cp von meist 3-4pF. Cs und Ls ergeben mit der Serienresonanz und dem dazugehörigen Phasensprung einen Pol. Die Parallelresonanz aus (Cs||Cp) + Ls ergibt einen weiteren Pol. Gruß, Bernd Nachtrag, einige Links http://www.giangrandi.ch/electronics/crystalfilters/xtalintro.html http://www.bartelsos.de/dk7jb.php/quarzfilter-horst-dj6ev http://www.axtal.com/Deutsch/TechnInfo/Quarzkochbuch/
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Angehängte Dateien:
Hier kann gut die Filterwirkung verglichen werden. Die Schaltung mit
einem Quarz ist mit der im Datenblatt angegebenen Lastkapazität
beschaltet. Die Resonanz liegt relativ genau auf 10 MHz.
Die Mittenfrequenz der Filter liegt mit 9998 kHz deutlich unter der
Quarzfrequenz. Die Filter unterscheiden sich hauptsächlich in der
Dämpfung im Sperrbereich.
> Die Parallelresonanz aus (Cs||Cp) + Ls
Falscher Fehler: Cs und Cp sind in Reihe geschaltet, parallel dazu Ls.
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Hallo, wie bei jedem gekoppelten Bandfilter (hier Ladderfilter) bestimmen die Koppel-C's (Ck) und die Abschlussimpedanz (Z) die Filtereigenschaften. Die Werte für Ck und Z werden für die gewünschten Filtereigenschaften (Bandbreite, Filtertyp) durch L und C der Resonatoren bestimmt. Das gilt generell für LC- und Quarzfilter. Die Resonanzbreite der Quarze hat mit der Filterbandbreite absolut nichts zu tun. Sie sollte sogar so gering wie möglich sein (also möglichst hohe Güte), da sie die Durchlassdämpfung des Filters bestimmt. Selbst bei einem klassischen Einzelquarzfilter ist das so, siehe z.B. das Filter im berühmten "Köln"-E52 Empfänger, das eine Maximalbandbreite von ca. 11kHz (ZF 1MHz) aufwies, und das bei ener Quarz-Eigenbandbreite von nur 3-4Hz. Ein Anhaltspunkt ist, dass bei Quarz-Ladderfiltern die maximale Bandbreite ca. 0,1% der Mittenfrequenz betragen kann. Man sollte aber 0,06% nicht überschreiten (Asymmetrie der Filterkurve), d.h. ca. 6kHz bei 10MHz. Hier wurden ja schon entsprechnde Links zu Dokumentationen und Berechnungsprogrammen aufgeführt. Ladderfilter sind leicht zu bauen. Etwas aufwendiger ist die Ausmessung der Quarze, die aber nur einmal durchgeführt werden muss. Ich verwende dann Excel, um die Quarze zu sortieren. Anbei als Beispiel eine Beschreibung von praktisch aufgebauten 10,7MHz Ladderfiltern (mit billigen Quarzen von Reichelt.). MfG, Horst
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