Fehler im Schaltplan: L2/C2a+C2b ist nicht mit +12V verbunden! Hallo, im Anhang befindet sich eine Schaltung von einem Frequenzverdreifacher. Ein Oszillator mit Grundfrequenz 13,56MHz wird im C-Betrieb betrieben. Die 2te Oberwelle (40,68MHz) soll durch den Bandfilter /Übertrager(?) ausgesiebt werden. Meine Fragen hierzu: Wie nennt sich das Gebilde bestehend aus 2 Schwingkreisen L1/C1 und L2/C2a+C2b korrekt: Bandfilter? Übertrager? ... Wie sind die Spulen gekoppelt (Bedeutung der beiden Pparallelen unterbrochenen Striche? Wie ist das mechanisch aufgebaut? In der Schaltungsbeschreibung würde die Herstellung der Windungen mit L1 = L2 angegeben. Mit der App Coil32 ergibt sich nach Eingabe dieser Baudaten 0,358uH bis 0,585uH. Je nachdem was man als Windubgsabstand eingibt. Jetzt soll das Bandfilter ja 40,68MHz ausfiltern. Wäre es ein Schwongkreis würde man nach Schwingkreisformel mit 22pF und 40,68MHz das L bestimmen. Jetzt ist das aber ein gekoppeltes Bandfilter. Ich weiß nicht wie ich da rangehen kann, um das Gebilde auseinanderzunehmen. L2/V2a+C2b beeinflusst ja L1/C1. Man kann beide ja nicht isoliert betrachten. Wie berechnet man , wenn nicht vorgegeben, den wirklichen Wert von L1 und L2. Grüße Marco
Marco S. schrieb: > Fehler im Schaltplan: Die µFaräder an den Spulen werden dir keine Freude bereiten. Sollten eher PicoFaräder sein ...
Die Kondensatoren sind alle pF. 22pF und 100pF.
1. Nennt sich 2-Kreis Bandfilter (oder auch Resonanzübertrager) 2. Die gestrichelten Linien symbolisieren Eisenpulver-Kerne zum L-Abgleich. (siehe "Kern grün") 3. Beide Kreise müssen auf die GLEICHE Resonanzfrequenz 40,68MHz abgestimmt sein. Das heißt: bei 22pF L1= 0,696µH, bei 18pF (22p/100p) L2= 0,85µH Der Sekundärkreis ist für eine niederohmige Anpassung angelegt: ü= ~30:1 (100pF/18pF)^2 Die Kopplung im Vorschlag ist eine rein magnetische, d.h., beide Spulen müssen einen bestimmten Abstand voneinander haben. Suche mal (Wikipedia usw.) nach Bandfilterkopplung: unterkritische, kritische (Flachkopplung), überkritische Kopplung.
HST schrieb: > Das heißt: bei 22pF L1= 0,696µH, bei 18pF (22p/100p) L2= 0,85µH Bedeutet das tatsächlich: Ich kann den linken und den rechten Kreis getrennt als eigenen Schwingkreis voneinader dimensionieren. Man muss dann nur noch die Spulen in Nähe zueinander bringen, so dass beide des gleiche Magnetfeld durchflutet und fertig ist das Bandfilter? So einfach? Die Stärke der Kopplung berinflusst laut Anhang die Bandbreite? Screenshot von www.jogis-roehrenbude.de. Frage: Was beeinflusst dann, wenn ich die Spulen abgleiche? Was ist für die Resonanzhöhe verantwortlich? Wofür braucht man denn dann Formeln mit Gegeninduktivität wie M = Wurzel (L1 × L2), wenn (hier) Gegenindukzivitä keine Rolle spielt? Grüße Marco Schramm
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Durch nachrechnen kam ich drauf, dass wenn man 2 Paralelschwingkreise mit gleichen L und C parallel koppelt, die Resonanzfrequenz gleich bleibt. Siehe Anhang. Grüße Marco
Marco S. schrieb: > Siehe Anhang. Also ich bezweifle dass die Parallelschaltung zweier gleicher Kondensatoren die halbe Kapazätät ergibt. Analog dazu die Induktivitäten .... umgekehrt ...
Fachlaie schrieb: > Also ich bezweifle dass die Parallelschaltung zweier > gleicher Kondensatoren die halbe Kapazätät ergibt. Stimmt L || L = 1/2 L C || C = 2C
Du stimmst bei sehr loser Kopplung beide Kreise auf maximale Ausgangsspannung bei der 2. Oberwelle 40,68MHz ab. Dann erhöhst du die Kopplung solange bis die Ausgangsspannung gerade nicht mehr weiter ansteigt. ( Ab hier wird die Bandfilterkurve mit zunehmender Kopplung breiter ). Jetzt noch mal beide Schwingkreise vorsichtig auf Maximun abgleichen, und fertig ist der Abgleich. Ralph Berres
Seid ihr sicher, dass L2 die Speisung kurz schliessen soll ? Allenfalls ein spezieller Mode wo die Spule an der Saettigung betrieben wird ?
Joggel E. schrieb: > Seid ihr sicher, dass L2 die Speisung kurz schliessen soll ? stimmt ist auf alle Fälle falsch. Die Verbimdung zwischen dem Hochpunkt von L2 und der Betriebsspannung muss unterbrochen werden. Ralph Berres
L2 / C2a+C2b ist nicht mit 12V verbunden! Im Anhang zu thread1 ist das falsch eingetragen. Habe im Text darauf hingewiesen (1ter Satz, Tthread 1). Ich erweitere die Fragen: Berechnungsprogramm für Bandfilter? Simulationprogramm für Bandfilter? Grüße Marco Schramm aus Diez a.d. Lahn
Marco S. schrieb: > Berechnungsprogramm für Bandfilter? Das ist keine Frage sondern ein Satz-Fragment mit Fragezeichen. Marco S. schrieb: > Simulationprogramm für Bandfilter? Das ist keine Frage sondern in Satz-Fragment mit Fragezeichen.
Hallo zusammen, hallo Marco. Schöner als der Horst (HST) hätte es dir niemand so kurz und knapp erklären können. Danke Horst. > Berechnungsprogramm für Bandfilter? Sicher gibt es so etwas. Den AADE Filter Designer gibt es leider nicht mehr. Aber ELSIE von Tonne Software: Vielfältige Möglichkeiten, aber: die Struktur, die du uns oben präsentiert hast, lässt sich so ohne weiteres mit den mir bekannten Programmen nicht darstellen. Da ist ja schon ein Haufen Rechnen implementiert. Die Jungs vor Jahrzehnten haben so etwas mit Sicherheit schon berechnet, aber alles zu Fuss und in Einzelteilen. Überlege mal, allein die Kopplung zwischen den Kreisen zu berechnen; und das mit Papier, Bleistift und einem Rechenschieber. Da war sicher auch viel Empirie und Erfahrung bei. > Simulationprogramm für Bandfilter? Nicht nur Bandfilter. Im einfachsten Fall: RF-Sim99. Gibt es schon lange nicht mehr, findet man aber überall im Netz. Ansonsten ohne Geld! LT-Spice von Analog Device. Die Möglichkeiten fast unendlich. Das aber nicht umsonst, das Einarbeiten ist mühsam. Andere Vorschläge habe ich weggelassen. 73 Wilhelm
Ich hatte in Erinnerung, dass das physikalische Modell in RFSim99 nicht richtig funktioniert. Eine unabhängige Sim mit SPICE bestätigt aber die Ergebnisse aus RFSim.
Hallo, zur Info bzgl. RFSim99: Der funktioniert durch einen massiven SW-Fehler nicht bei symmetrischen (Brücken-) Schaltungen. Ansonsten konnte ich bisher keinen Fehler feststellen. MfG, Horst
Hallo Marco, anbei was zum Spielen mit LT-Spice. Deine Schaltung mit einem default Transistor und einer Kopplung zwischen L1/L2 von 0.985. Besser kriegt man es auf normalen Ringkernen (nicht Schalenkernen!) nicht hin. Den Schaltplan LC-Kopplung.asc von der .txt Endung befreien und mit "Open File" im LT-Spice Programm öffnen und mit RUN starten. Dann die Probe (Tastkopf) z.B. auf die Leitung zu RL führen und die Leitung anklicken. Damit siehst Du die Spannung auf dieser Leitung. Bei Strömen wird der Tastkopf zu einer kleinen Schleife, wenn Du an einem Punkt Ströme messen willst. Z.B. am RE (Tastkopf über RE führen und dann Rechts-Klick). Markus
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ich habe das mal ein bischen optimiert. Die Kopplung war vieeeel zu fest. Jetzt ist es ein Verdreifacher wie gewünscht.
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Hallo Ralph, es ging mir dabei um LT-Spice in seiner Anwendung und nicht um eine fertige Lösung, deswegen die Ansteuerung mittels Rechteck. Marco sollte etwas zum Probieren bekommen und seine eigenen Erkenntnisse aus der Simulation ziehen, deshalb die angefügte Variante. Schön aber dass Du ihm auch die Generator Sinus-Variante zur Verfügung gestellt hast. Jetzt hat er ja reichlich Input zum Simulieren. Markus
Markus W. schrieb: > Marco sollte etwas zum Probieren bekommen und seine > eigenen Erkenntnisse aus der Simulation ziehen, deshalb > die angefügte Variante. Naja man sollte ihn nicht am langen Arm verhungern lassen. Für ihn zielführender ist es zunächst mal nachbaubare Schaltungen vorzufinden. Er muss erst mal viel Erfahrungen durch Nachbau bewährter Vorlagen sammeln. Sonst findet er nie den Anfang. Ralph
Marco S. schrieb: >Meine Fragen hierzu: >Wie nennt sich das Gebilde bestehend aus 2 Schwingkreisen L1/C1 und >L2/C2a+C2b korrekt: Bandfilter? Übertrager? ... Sind L1 und L2 auf einen Kern, kannst du daß als Übertrager betrachten und ist im Prinzip nur ein Schwingkreis. Sind L1 und L2 zwei Spulen und mit Abstand induktiv gekoppelt ist es ein Bandfilter. Das macht man um eine nahezu rechteckige Durchlaßkurve zu erzielen. (kritische Kopplung) >Wie berechnet man , wenn nicht vorgegeben, den wirklichen Wert von L1 >und L2. Mit der Thomsonschen Schwingungsformel. https://www.mikrocontroller.net/attachment/213771/Schwingkreisparameter.gif http://dodo.fb06.fh-muenchen.de/maier/PraktikumPh4/Anleitungen/GSK_WS1314.pdf https://www.radiomuseum.org/forum/die_hoecker_beim_zweikreis_bandfilter2.html
Günter Lenz schrieb: > Sind L1 und L2 auf einen Kern, kannst du daß als Übertrager > betrachten und ist im Prinzip nur ein Schwingkreis. Es sind nach wie vor zwei magnetisch gekoppelte Schwingkreise. Nur sind die Höcker soweit auseinander das du sie nicht mehr siehst. Günter Lenz schrieb: > Sind L1 und L2 zwei Spulen und mit Abstand > induktiv gekoppelt ist es ein Bandfilter. Du meinst sicherlich magnetisch gekoppelt? Bei induktiver Kopplung wäre eine Induktivität zwischen beide Kreise geschaltet. Günter Lenz schrieb: > Das macht man > um eine nahezu rechteckige Durchlaßkurve zu erzielen. > (kritische Kopplung) Das ist richtig. Nur muss die Kopplung dafür winzig klein sein. So 0,01 etwa. Sonst hast du in der Mitte wieder eine ziemlich tiefe Einsattelung. Im übrigen. Wenn man bei einen magnetisch gekoppelten Bandfilter die Kopplung langsam von 0 aus erhöht, wird die Resonanzkurve erst allmählich höher ( vorausgesetzt beide Kreise haben die selbe Resonanzfrequenz. Ab einer bestimmten Kopplung erhöht sich die Kurve nur noch wenig. Stattdessen wandern die Resonanzfrequenzen beider Kreise um etwa den gleichen Betrag nach links und nach rechts. Das heist die Kurve wird breiter, um irgendwann ein flaches Dach zu bekommen. Bei weitere Erhöhung der Kopplung wandern die Höcker noch weiter aus der Mittenfrequenz und in der Mitte entsteht eine Einsattelung. Ralph Berres
HST schrieb: > Hallo, zur Info bzgl. RFSim99: > > Der funktioniert durch einen massiven SW-Fehler nicht bei symmetrischen > (Brücken-) Schaltungen. Ansonsten konnte ich bisher keinen Fehler > feststellen. > MfG, Horst Ich habe das physikalische Modell des verlustlosen Übertragers in RFSim99 kurz untersucht. Das Modell funktioniert tatsächlich nur für kleine Koppelfaktoren k ausreichend gut (s.a. 40MHz Bandfilter Bsp. mit k=0,11 weiter oben). Je näher sich k dem Ideal (k<1) nähert desto mieser das Ergebnis. Im Anhang sieht man die Unterschiede zwischen einer SPICE Netzwerkanalyse (Übertrager mit k=0,99) und RFSim99 Netzwerkanalysen mit dem physikalischen Modell (Übertrager mit k=0,99) und einer Ersatzschaltung (T-Modell). Der Übertrager ist für eine Rückflussdämpfung > 20dB kompensiert.
Hallo tesari, danke für die interessante Info. Ich hatte im RFSim99 immer nur das ideale Trafo-Modell für Impedanztransformationen angewendet. In meinem uralten ARRL-Radio Simulator gibt es ja das sog. MUI-Modell, mit dem man den Koppelgrad ohne Fehler einstellen kann. Aus Neugier habe ich eine vorhandene BF-Topologie modifiziert, indem ich dort die Fußpunkt-Koppelinduktivität durch das physikalische Trafo-Modell ersetzt habe. Die Wicklungen liegen hier als kleine Induktivitäten in Reihe mit den Kreisinduktivitäten. Hier scheint es keine sichtbaren Probleme bis zu k=0,99 zu geben - siehe Anlage. Allerdings bin ich zu faul, zu analysieren ob die Frequenzverschiebung bei starker Überkopplung (k=0,95) normal ist. Weiterhin habe ich nicht überprüft, wie der effektive Koppelgrad (k*Qb) des Bandfilters mit den eingestellten Werten des Trafos (Teilinduktivität) korreliert. Es ist sowieso für einen Einsteiger schwierig, diesen Zusammenhang zwischen der Betriebsgüte Qb der gekoppelten Kreise und dem Kopplungsgrad in den Griff zu bekommen, obwohl das ja ganz simpel aussieht: (k*Qb=1 -->kritische Koppl., <1 -->unterkritisch, >1 -->überkritisch) Noch viel Spaß, Horst
HST schrieb: > (k*Qb=1 -->kritische Koppl., <1 -->unterkritisch, >1 -->überkritisch) ?????? meinst du jetzt einen reinen Trafo oder ein Bandfilter? Bei einen Bandfilter ( also zwei magnetisch gekoppelte Schwingkreise gleicher Frequenz ) ist der Kopplungsfaktor für die kritische Kopplung ( Flat Top ) so bei etwa 0,01. Das hängt auch stark von der Güte der Einzelkreise ab. Je kleiner die Güte der Einzelkreise desto größer muss man die Kopplung für Flattop machen, desto breiter wird das flache Dach auch. Bei einen reinen Trafo ( ohne Kondensator parallel ) ist dagegen eine möglichst feste Kopplung anzustreben. Dein Beispiel ist kein rein magnetisch gekoppelter Schwingkreis, sondern der Trafo stellt einen Induktivität im Fusspunkt der beiden Schwingkreise da. Die in deinen Beispiel festgestellte Frequenzverschiebung nach unten ist Normal, weil du zwei Schwingkreise induktiv im Fusspunkt gekoppelt hast. Du hättest genauso gut auch die beiden Fusspunkte zusammenfassen können und statt dem Trafo eine Spule veräänderlicher Induktivität nehmen können. Das gleiche Verhalten ( wandern des unteren Höckers nach unten ) hättest du auch mit einen Koppelkondensator zwischen den beiden Kreisen am Kopfpunkt erreichen können. Ralph Berres
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Hallo Ralph, da oben steht ja auch das Produkt "K*Qb", ist also immer abhängig von der Betriebsgüte (b3/fm), was die Sache ja auch etwas verzwickter macht. Diese normierte Schreibweise war früher üblich, siehe z.B. Telefunken Laborbuch Bd.1. Bei Qb=100 ist 0,01*100 -->k=1, bei Qb=50 und k=1 --> K= 1/50 -->0,02. Ich habe hier die Groß- und Kleinschreibung von k & K zur Unterscheidung genommen. Bei einer induktiven Fußpunktkopplung verändert man die Größe von Lk (in Serie mit L1&L2), daher ist dort die Frequenzverschiebung erklärbar (das gilt ja auch für die kapazitive Fußpunkt- oder Hochpunkt-Kopplung durch die Veränderung von Ck). Im obigen Beispiel mit dem Trafo-Modell bleibt aber die Induktivität (100nH) auf beiden Seiten konstant. Jetzt hast du mich doch gezwungen, meinen ARD Simulator anzuwerfen und das gleiche Filter mit variablem Koppelfaktor ("MUI"-Modell) zu untersuchen. Im angehängten Bild sieht man, dass sich die Mittenfrequenz nur bei hoher Überkopplung ganz leicht sogar nach oben verschiebt. Das im oben gezeigten Beispiel des Trafo-Modells im RFSim99 ist also nur bis zu leichter überkritischer Kopplung brauchbar. War mal wieder lehrreich für mich. BTW, W7ZOI hat sehr schön im Buch "RF-Design" die genauere Berechnung u.a. des 2-Kreis-Bandfilters beschrieben. Weitere Artikel über Filterberechnung von ihm sind auch im Internet-Archiv zu finden - für dich sicher nix Neues. MfG, Horst
HST schrieb: > Aus Neugier habe ich eine vorhandene BF-Topologie modifiziert, indem ich > dort die Fußpunkt-Koppelinduktivität durch das physikalische > Trafo-Modell ersetzt habe. Die Wicklungen liegen hier als kleine > Induktivitäten in Reihe mit den Kreisinduktivitäten. Hier scheint es > keine sichtbaren Probleme bis zu k=0,99 zu geben - siehe Anlage. > Allerdings bin ich zu faul, zu analysieren ob die Frequenzverschiebung > bei starker Überkopplung (k=0,95) normal ist. Leider funktioniert auch in deinem Bsp. das physikalische Modell nicht wie gewünscht (s. Anhang) und führt, insbesondere für k=0,95, zu einem stark abweichenden Amplitudengang. Es scheint, dass sich im physikalischen Modell, mit steigendem Koppelfaktor k, auch die Induktivität des Übertragers unzulässigerweise mitvergrößert. Gut zu sehen an der stark überkritischen Kopplung für k=0,95 und der Frequenzverschiebung der Filtermitte. Auch in meinem Bsp. mit dem Breitbandübertrager ist das gut zu beobachten. Es gibt massive Unterschiede bezüglich Bandbreite/Mittenfrequenz zwischen T-Modell/SPICE und dem physikalischen Modell.
Jupp, stimme mit deinen Ausführungen völlig überein. Bei meinem Modell wurde der Fehler nur etwas kaschiert, weil die Trafo-Induktivität nur rund ein Fünfzigstel der Gesamtinduktivität betrug. Nach den Ergebnissen denke ich, dass im Modell schlicht vergessen wurde, im Ersatzschaltbild für die Kopplung, nämlich die variable Gegeninduktivität mk von der Induktivität L1&L2 entsprechend zu subtrahieren. Nur so bleibt die Gesamtinduktivität für alle Werte für k bzw. mk konstant. Das kann ich hier im ARD-Simulator schön verifizieren, da der in der Netlist Formeln wie (L1-mk) erlaubt. Ob das im RFSim99 möglich ist, weiß ich nicht, da ich den selten verwende. MfG, Horst P.S. Ich konnte es nicht lassen - siehe Anhang
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