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Forum: HF, Funk und Felder AADE Filterberechnung - Bug?


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Autor: Rolf (Gast)
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Hallo

Bei dem Programm AADE Filterdesign 4.5 verstehe ich etwas nicht.
Wenn man hier z.B. ein Coupled-Resonator-Bandpass-Filter als 
Chebyshev-Charakteristik entwirft, werden die Ein- und 
Auskoppelkondensatoren unterschiedlich groß berechnet.
Da das Filter auf beiden Seiten mit 50 Ohm abgeschlossen ist, müssten 
diese Kondensatoren meiner Meinung nach genau gleich groß sein.
Im Anhang sieht man eine Skizze dazu.
Bei der Simulation fällt auf, dass der Durchlassbereich leicht schief 
ist. Das verschwindet, wenn man für Dipole11 den Wert von Dipole3 
übernimmt.
Macht man es umgekehrt, wird es noch schlimmer als vorher.

Ist das nun ein Bug im Programm?

Und gibt es mittlerweile modernere Programme zur Filterberechnung? Über 
Empfehlungen würde ich mich freuen.

Autor: tesari (Gast)
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Rolf schrieb:
> Da das Filter auf beiden Seiten mit 50 Ohm abgeschlossen ist, müssten
> diese Kondensatoren meiner Meinung nach genau gleich groß sein.

Ja, die Filterhälften müssten spiegelbildlich gleich sein. Die Kurve 
passt allerdings zu den krummen Werten, inkl. der sehr hohen 
Durchgangsdämpfung.

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Ich habe mal die Blindwiderstände nachgerechnet, für die Schwingkreise 
mit 1nF und 220nH sind beide 13-15 Ohm. Die Koppelkondensatoren von 5pF 
sind demgegenüber wesentlich hochohmiger, das 200-fache. Die 
Unterschiede der Einkopplung verstehe ich auch nicht. Die hohe Dämpfung 
könnte aus der Wahl der Darstellung liegen, AADE rechnet je nach 
Einstellung den 2*50 Ohm Spannungsteiler mit.

Autor: Rolf (Gast)
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Danke für die Antworten!

Gibt es denn eine andere Software, mit der man gut HP-, TP- und 
Bandpassfilter berechnen kann?

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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"filter design software" gesucht:

http://www.iowahills.com/
die wurden hier schon mal empfohlen, Iowa Hills Software Digital and 
Analog Filters

weitere Fundstellen mit Linksammlungen:
https://listoffreeware.com/free-filter-designer-software-windows/
https://www.dxzone.com/catalog/Software/Filter_Design/
https://rf-tools.com/lc-filter/

Autor: Helmut S. (helmuts)
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"filter design software" gesucht:

Im Qucs-Simulationsprogramm ist auch ein Filter-designer drin.
Tools -> Filter Sythessis

Ein Ableger vom Original mit deutscher Sprache, V2.5.7
http://dd6um.darc.de/QucsStudio/index.html

Qucs
https://sourceforge.net/projects/qucs/files/qucs-binary/0.0.19/

Autor: Eric (Gast)
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Rolf schrieb:
> Gibt es denn eine andere Software, mit der man gut HP-, TP- und
> Bandpassfilter berechnen kann?

Das beste dazu was ich kenne ist Elsie
http://www.tonnesoftware.com/elsiedownload.html
Eric

Autor: HST (Gast)
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Wie hier schon erwähnt, ist so ein Filter symmetrisch aufgebaut. Keine 
Ahnung, woran der Fehler bei AADE liegt.
Die Kreis-Koppel-Cs sind bei typischen Tschebychev- oder 
Butterworth-Filtern übrigens unterschiedlich groß.

Bei kapazitiver Hochpunktkopplung ist die Filterkurve grundsätzlich 
etwas asymmetrisch (hochfrequente Flanke ist flacher).

Allerdings wäre eine angenäherte Rechteckkurve ohnehin kaum 
realisierbar, da hier die Spulengüte mit 1000 angesetzt wird. Anbei 
Kurven (Designbandbreite 150kHz, r=0,5db) mit Güten von 1000 und 200.

MfG, Horst

Autor: Rolf (Gast)
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Vielen Dank für die Programm-Empfehlungen!

Eric schrieb:
> http://www.tonnesoftware.com/elsiedownload.html

Elsie (LCinstall285.exe) sieht ansich gut und sehr umfangreich aus. Kann 
man dort bei der Filterberechnung auch eigene Spulengrößen und sowohl 
z(in) als auch z(out) selber vorgeben? (also wie bei AADE)

Bisher habe ich nur gesehen, dass man dort z(in) frei wählen kann.

Autor: eric (Gast)
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Rolf schrieb:
> Kann
> man dort bei der Filterberechnung auch eigene Spulengrößen und sowohl
> z(in) als auch z(out) selber vorgeben? (also wie bei AADE)

Ich meine JA, kann man , Du meinst sicher Werte von Spulen und deren 
Güte
Und ich meine auch die Zin&out kann man wählen...bin aber nicht ganz 
sicher

Eric
PS: die Version ist ja frei und du kannst es selbst ausprobieren

Autor: Rolf (Gast)
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HST schrieb:
> Allerdings wäre eine angenäherte Rechteckkurve ohnehin kaum
> realisierbar, da hier die Spulengüte mit 1000 angesetzt wird. Anbei
> Kurven (Designbandbreite 150kHz, r=0,5db) mit Güten von 1000 und 200.

Vielen Dank auch an Horst für die Simulation!
Da geht mir ein Licht auf.

Von mir berechnete und gebaute Band-Filter:
ein 160m-Bandfilter, an den Bandenden sehr steilflankig
ein 80m-Bandfilter, an den Bandenden steilflankig
ein 40m-Bandfilter, an den Bandenden noch halbwegs steilflankig
ein 30m-Bandfilter, Filterkurve stark verrundet
ein 20m-Bandfilter, Filterkurve stark verrundet

Habe lange überlegt, woran die Verrundung bei 30m und 20m liegen könnte. 
Bei steigender Frequenz hat hier wahrscheinlich die Spulengüte 
nachgelassen und zur Verrundung geführt.

Autor: Rolf (Gast)
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eric schrieb:
> Eric
> PS: die Version ist ja frei und du kannst es selbst ausprobieren

Danke Eric! Habe es schon installiert und ausprobiert, sieht wirklich 
gut aus, sehr fettet Programm. Habe nur die Optionen zum 
Werte-Selber-eingeben noch nicht gefunden für I und z(out).

Autor: eric (Gast)
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Rolf schrieb:
> Habe nur die Optionen zum
> Werte-Selber-eingeben noch nicht gefunden für I und z(out).

na, das sieht man doch gleich vorn
siehe die Bilder
eric

Autor: HST (Gast)
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Hallo Rolf,

hier noch ein paar Anmerkungen, falls du dich für weitere Details zur 
Berechnung von guten L/C-Bandpässen interessierst.

Eric hat dir ja genügend Tips für die Anwendung von "Elsie" gegeben. 
Noch ein Hinweis: Elsie erzeugt auch komplette .asc-Files für LTSpice 
und sog. S2P-Files. Aber auch Elsie verwendet für die Berechnung 
verlustlose Filterkoeffizienten, was bei schmalen Bandfiltern eben zu 
der starken Verrundung bei den üblichen Kreisgüten führen kann.

Es gibt aber eine Designmethode, die es in Grenzen erlaubt, trotz der 
Kreisverluste auch bei schmalen BFs einen Flat-Top zu erreichen - 
allerdings auf Kosten einer etwas erhöhten Dämpfung. Sie verwendet die 
sog. "Predistorted k & q parameters". Diese Parameter wurden von A. 
Zverev schon vor >50 Jahren in entsprechenden Tabellen publiziert (im 
Buch "Handbook of Filter Synthesis").

Da die Berechnung damit ziemlich mühsam ist, hatte ich vor Jahren 
Excel-Arbeitsblätter zur bequemen Berechnung solcher Filter für 
verschiedene Topologien erstellt (3 und 4-polige Filter für Butterworth 
und Tcheby 0,1db). Jörn Bartels, DK7JB hat die z.T. noch etwas 
überarbeitet und eine deutsche Kurzanleitung geschrieben. Du kannst dir 
den Kram ja unter diesen Links ansehen:

https://www.bartelsos.de/dk7jb.php/anleitung-bandpaessen
https://www.bartelsos.de/dk7jb.php/bandpaesse-horst-dj6ev

Jörn hat auch solche Filter für die Amateurbänder in seinem Projekt "TRX 
2012" akribisch berechnet, simuliert, aufgebaut und durchgemessen:

https://www.bartelsos.de/dk7jb.php/selbstbau-trx-2012

(Eric, das ist schon wieder 7 Jahre her!)

Sorry für die Länge - ich hoffe, dass das für dich von Interesse ist
MfG,  Horst

Autor: Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)
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Hallo zusammen, hallo Rolf.

Ich kann meine Ansicht weder begründen noch erklären.
Horst ist da ein viel grösserer Experte.

Das Filter ist in sich nicht symmetrisch; also gibt es für Ein- und 
Ausgang
unterschiedliche Cs für die Anpassung.
In meinem Bastelleben habe ich mich immer für 3-, 5-, 7-polige 
Anordnungen
entschieden, es war irgendwie immer einfacher. Mit den gradzahligen war 
es
immer umständlicher. Vielleicht liegt es an den mathematischen Modellen, 
die hinter Butterworth und Chebyscheff stecken; ich weiss es nicht.
Rechne doch mit z.B. 'RFSimm99' das Filter einfach mal nach.
Oder 'bau' dir doch mal mit AADE oder ELSIE ein 3- oder 5-poliges und
vergleiche.
Vielleicht ist auch ein viel?-poliger Tiefpass ausreichend.
Rechnen.., rechen.
Ich hoffe. du willst das nicht mit SMD... machen.


'RFSimm99' findet man noch überall im Netz.
Einfach, aber ausreichend!

Viel Glück
73
Wilhelm

: Bearbeitet durch User
Autor: HST (Gast)
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Hallo,

ein kleiner Exkurs zur Klarstellung:

Bei Tief- und Hochpassfiltern erfordern geradzahlige Polzahlen 
unterschiedliche Impedanzen für Ein- und Ausgang - bei ungeradzahligen 
ist Zin=Zout.

Bei Bandfiltern sind Zin und Zout immer gleich, unabhängig von der 
Polzahl (Butterworth und Tchebychev) - wobei verlustlose Resonatoren bei 
der Berechnung vorausgesetzt werden. Bei realen Verlusten treten dann 
eben eine erhöhte Dämpfung und mehr oder weniger starke Verrundung auf.

Bei speziellen Filtern, wie z.B. Linear-Phase, Legendre, Gauss usw. sind 
Zin und Zout ungleich.

Wenn beim Design von Buttw & Tcheby die Verluste berücksichtgt werden 
("predistorted parameters"), wird Zin ebenfalls ungleich Zout.

Ich habe mal ein Bild mit den k&q Parametern für ein 4-poliges Filter 
angehängt. Dort sieht man in der ersten Zeile für verlustlose 
Komponenten, dass die Verteilung der Koppelfaktoren symmetrisch ist (und 
damit auch Zin=Zout). Bei den weiteren Zeilen mit realen Qu werden sie 
aber unsymmetrisch, wobei bei steigenden Verlusten das Verhältnis 
Zin/Zout immer weiter ansteigt (und natürlich auch die Dämpfung "I.L.").

Der Bau von guten mehrpoligen LC-Filtern mit Bandbreiten <10% ist 
durchaus möglich, aber kein Selbstläufer, wie die Beschreibungen im o.g. 
Link von DK7JB ("TRX2012", Band 3) zeigen.

MfG,  Horst

Autor: Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)
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Hallo zusammen, hallo Horst.

Danke für die Aufklärung, wieder etwas schlauer geworden.

Die Sache mit den 'predistorted Filters' von Herrn Zverev kannte ich, 
hab ich mir aber erspart. Auch mit theoretischen Werten erreicht man mit 
guten
Bauteilen ordentliche Werte. Ich muss damit kein Geld verdienen; und 
wenn es dann nicht ganz genau passt, auch egal.
Ich habe mir auch das  Zverev Buch geleistet, nachdem es nicht mehr 400$ 
kostete. Ist für einen Laien schon Hardcore. Drauf gekommen durch Wes 
Hayward  'Introduction to RF-Design'. Hier ist ja schon nur das Kapitel 
über Filter mehr als das ganze Buch wert. Man braucht schon einen guten 
Taschenrechner
und viel Geduld, um die Beispiele nachvollziehen zu können.
Am besten ist seine 'Tack Hammer' Methode, um Filter u. ä. nachrechnen 
zu können. Diese Methode wurde schon in den 70er Jahren im 'Ham Radio 
Magazin' beschrieben. Nachgerechnet auf HP97, nachprogrammiert auf Sharp
PC1245 (1304 Basic-Bytes! free). Manch schöne Stunde mit rechnen 
-lassen- verbracht. Viel gelernt und nicht dümmer geworden.
Heute gibt es RF-Sim99, wieviel einfacher doch alles.

73
Wilhelm

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