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Forum: HF, Funk und Felder LC-Tiefpass dimensionieren: Z_in=0 / Z_out=leerlauf


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Autor: asd (Gast)
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Hallo,

normalerweise hält man sich beim Dimensionieren von LC-Filtern an 
bestimmte Ein- und Ausgangsimpedanzen. Und mir ist auch klar dass es 
schon aus prinzipiellen Gründen einer der Impdanzen endlich sein muss, 
also nicht Null oder unendlich. Aber jetzt hab ich die Situation dass 
ein Filter zum redesign ansteht, der ein DC-10kHz Signal in eine 
HF-Abschirmkabine einführt, die oberhalb von 10MHz dicht sein muss 
(Größenordnung 100dB).
Dafür wird bisher ein 7 pol Tiefpass verwendet (selbstgebaut).
Das S21 vom Tiefpass schaut nicht wirklich gut aus, mit vielen 
Resonanzspitzen im Übergangsbereich und recht Wellig im 
Durchlassbereich. Das hab ich mit 50 Ohm am Ein- und Ausgang gemessen, 
was jetzt auch nicht den wirklichen Verhältnissen entspricht. Aber in 
der Simulation kann man das gut nachvollziehen, und bei den echten 
Impedanzverhältnissen ist es in der Sim (nur konzentrierte Bauteile in 
LTSpice) eher noch schlimmer. Die Messung am NWA kann ich in der Sim in 
etwas nachvollziehen.
Es funktioniert wohl deswegen weil zwischen Nutzfrequenzbereich (<10kHz) 
und Sperrbereich (ab 10MHz) 4 Dekaden liegen und der Bereich dazwischen 
eher egal ist.
Aber wie würde man einen guten Filter konstruieren? Das muss doch an 
sich besser gehen als dieses wellige Schlamassel? Der jetzige Filter hat 
lauter gleiche L und C Werte und ist sehr Wellig und hat viele 
Resonanzspitzen im Übergangsbereich.
Wie könnte man das optimieren? Jetzt wo sowieso was neues konstruiert 
werden muss, will ich die Bauteilauslegung besser machen.

Die Situation ist doch nicht so ungewöhnlich:
Der Signalgenerator hat im relevanten Filter-Übergangbereich (0,1-10MHz) 
eine Impedanz von quasi Null (Ausgangs-C), dann ein paar Meter 50 Ohm 
Kabel, dann der Filter, dann wieder ein paar Meter Kabel (ca. 100 Ohm 
symm), dann als Last eine Spule (im relevanten Frequenzbereich des 
Filter-Übergangs schon recht hohe Impedanz >200 Ohm bzw. die 
Serienresonanz ist da sicher auch irgendwo).
Also irgendwie keine greifbaren Impedanzverhältnisse für die üblichen 
Filtertabellen. Was macht man in dem Fall? Gibt es da eine 
Standard-Vorgehensweise?
Quelle ---Koaxkabel----+- L -+- L -+- L -+----Kabel-----+
   GND ------------+   |     |     |     |              |
                   |   C     C     C     C         Spule hohe Induktivität 
                   |   |     |     |     |              |
                   +---+-----+-----+-----+----Kabel-----+
                                         |
           GND an HF-Kabinen-Einführung ---

Autor: Günter Lenz (Gast)
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asd schrieb:
>Das hab ich mit 50 Ohm am Ein- und Ausgang gemessen,

>Der Signalgenerator hat im relevanten Filter-Übergangbereich (0,1-10MHz)
>eine Impedanz von quasi Null

>Spule hohe Induktivität

Das sind wiedersprüchliche Angaben, also wie denn nun?
Wenn am Ende der Leitung nur eine Spule mit hoher Induktivität
ist gibt es Reflektionen, wo soll denn dann die Energie hin?

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Die LC-Berechnungsprogramme bieten auch Filter an mit einseitig offen 
oder Null, zumindest angenähert.
Ich habe das schon zur Berechnung von Diplexfiltern (Frequenzweiche) 
benutzt, die werden an der "Null"-Seite parallelgeschaltet:
Beitrag "Re: Rechtecksignal in Tiefpassfilter"

Autor: Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)
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Hallo zusammen,

danke  Christoph.

Dann hat sich ja mein 'Saal' doch noch gelohnt, den ich mir vor
30 Jahren habe schenken lassen. ;-)

73
Wilhelm

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Ja das ging noch ganz ohne Computer und Stromversorgung. Aber z.B. mit 
dem AADE Filterprogramm und vielen anderen ist es auch möglich.
Beitrag "AADE Filterberechnung - Bug?"
da hatten wir es gerade von solchen Programmen.

Autor: asd (Gast)
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> Die LC-Berechnungsprogramme bieten auch Filter an mit einseitig offen
> oder Null, zumindest angenähert.

Aber leider nicht gleichzeitig r1=0 und R2=unendlich, was ich hier aber 
angenähert so habe.

asd schrieb:
>>Der Signalgenerator hat im relevanten Filter-Übergangbereich (0,1-10MHz)
>>eine Impedanz von quasi Null

>>Spule hohe Induktivität

> Wenn am Ende der Leitung nur eine Spule mit hoher Induktivität
> ist gibt es Reflektionen, wo soll denn dann die Energie hin?

Ja, leider ist das so. Wo soll die Energie hin. Aber die 
Impedanzverhältnisse sind eben so. Die Frage ist: wie konstruiert man 
unter diesen Umständen einen Filter mit schöner Filterkurve?

asd schrieb:
>>Das hab ich mit 50 Ohm am Ein- und Ausgang gemessen,

Den Filter alleine (ausgebaut!) hab ich der einfachheit halber mit 50 
Ohm am Ein- und Ausgang gemessen. Da hatte er Resonanzspitzen im 
Übergangsberiech. Die hatte er in der Sim unter diesen Verhältnissen 
auch.  Deswegen gehen ich davon aus dass die Messung und die Sim schon 
übereinstimmen.
In der sim waren unten den realen Impedanzbedingungen diese Resonanzen 
sogar noch schlimmer. Deswegen die Überlegung was man am Filter ändern 
könnte. Die Messung unter den realen Impedanzverhältnissen werde ich 
auch noch machen (wenn ich die Messgeräte nochmal ausleihe).

Autor: Helmut S. (helmuts)
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> >>Der Signalgenerator hat im relevanten Filter-Übergangbereich (0,1-10MHz)
>>eine Impedanz von quasi Null

Welcher Generator hat das?
Die haben doch praktisch alle 50Ohm Innnenwiderstand.

> Deswegen die Überlegung was man am Filter ändern könnte.

Einfach einen Widerstand an den Ausgang packen.

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