Forum: HF, Funk und Felder DIY Transient / Power Limiter


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von No Y. (noy)


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Guten Abend an alle "nicht Gleichspannungstechniker" (bin bisher aber 
einer (Embedded Linux HW Entwickler).

Ich hab mir einen Spectrum Analyzer (Siglent 3.2GHz) "gegönnt" und bin 
nun dabei mir hilfreiche / nötige "Erweiterungen" zu bauen / kaufen.

Nachdem ich aus dem eevblog mir das LISN desgin angepasst habe möchte / 
benötige ich noch einen Transient / Power Limiter.

Der LISN aus dem eevblog hat bereits den Limiter drin und ich möchte 
gerne noch einen separaten bauen der nicht nur 9khz - 300MHz (clone des 
HP Limiters) abdeckt sondern eher den oberen Bereich (bis 3.2GHz) wenn 
man mit Antennen arbeitet.

Dazu habe ich mir bei Mouser :
MADL-011021-14150T
MADP-011029-14150T

Bestellt. In dem einen Datenblatt ist ein Beispielschaltplan für einen 
Transient Limiter gezeigt. Aber zum einen verstehe ich dort nicht die 
"Widerstände" und auch die Angabe das die Dioden mit lambda/4 Abstand 
gesetzt werden sollen. Ich möchte ja einen großen Bereich ( am besten 
"DC" bis 3.2GHz. Daher auf welches Lambda? Und weiterhin hätte ich 100nF 
100V als AC Kondensatoren eingesetzt. Sind 100nF "groß" genug um ggf. 
10MHz bis 3.2GHz abzudecken? Dann würde ich den HP clone siehe hier:
https://www.eevblog.com/forum/projects/transient-limiter-for-spectrum-analyzer-protection/

Um die "PIN Dioden" Stufe erweitern? Geht das oder erreiche ich mit den 
0805er / 1N4148 Dioden die 3.2GHz nicht mehr?
Zusätzlich würde ich die PIN Dioden Stufe einzeln aufbauen in einem Alu 
Gehäuse und mit meinen SMA "6GHz Kauf- Attentuatoren"  verwenden wollen.

Später hab ich den RF-Explorer Power Limiter entdeckt ( 
https://j3.rf-explorer.com/menu-the-news/111-rfepl). Ist quasi das was 
ich auch "bauen" will nur mit dem Attentuator extern damit ich nicht 
fest die 6db immer drin habe. Oder sollte ich den RF Explorer kaufen für 
die ca.45€? Wäre halt schade um die 10€ für die ungenutzten PIN Dioden 
und den permanenten 6dB Attentuator...

von Ralph B. (rberres)


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da hätte ich aber schon mehr Vertrauen in z.B.
Ebay-Artikel Nr. 203014416688

vielleicht taugt das China Teil was

Ebay-Artikel Nr. 174244333866

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
von No Y. (noy)


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Naja einen alten gebrauchten Limiter nur weil Rostig & Schwer drauf 
steht? Gerade so Begrenzer" können ja schon einen weg haben / gequält 
worden sein...

Das China Dingen ist nix. Hab da schon so einen gekauft ohne Alu Gehäuse 
aber auch mit 10Mhz - 6GHz beworben. Im eevblog forum hab ich Bilder 
drin was da drin verbaut ist...denke das wird nicht wirklich was anderes 
in denen sein..

von Petra (Gast)


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Viel ist bei den (R&S) Limiter nicht drinn. Du brauchst ein (mindestens) 
10dB Dämpfungsglied um die von der Diode begrenzte Leistung zu 
verbraten. Und die Diode muss extrem schnell und kapazitätsarm sein.
Der SMA Begrenzer dürfte von der Leistung stark limitiert sein. Für eine 
LISN reichen üblicherweise 30MHz. Nimm einen R&S ESH3-Z2 und Du bist bis 
30MHz auf der sicheren Seite.

von No Y. (noy)


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Für das LISN hab ich einen.
Hier das "original":
https://doc.xdevs.com/doc/HP_Agilent_Keysight/HP%2011947%20Operations%20&%20Service.pdf

Hier die Umsetzung:
https://www.eevblog.com/forum/projects/5uh-lisn-for-spectrum-analyzer-emcemi-work/75/


Werde den jetzt nochmal als "einzel" Transient Limiter aufbauen.

Mir geht es aber eher um den Bereich > 30MHz.
Wenn ich mal Antennen verwende. Daher ja auch die Frage nach diesem 
RF-Explorer
"DC"-3GHz Power Limiter.

Ich wollte mir nun einen Limiter bauen mit den oben genannten Dioden:

MADL-011021-14150T
MADP-011029-14150T


Jetzt wäre z.b. die Frage muss ich einen Hochpass davor setzten? Die 
Dioden sind ja für den Bereich 10MHz bis 6GHz gedacht. Was passiert wenn 
ich da ein Signal mit 10kHz draufgebe? Daher Muss z.b ein LC Hochpass 
100nF/4nH für ca. >8MHz davor?

Muss ich einen Tiefpass auch vorsehen um Signale <6 GHz zu halten? Oder 
ist das egal?

Im Datenblatt der einen Diode ist folgendes angegeben als Transienten 
Limiter:
https://cdn.macom.com/datasheets/MADL-011021-14150T.pdf Seite 5

Hier sind die Widerstände wohl intern in der Diode?


Irgendwo hatte ich noch was zum Abstand zwischen den Dioden gefunden 
irgendwas mit Lamda/4 aber finde das gerade nicht mehr.

Hier: file:///home/noy/Downloads/pin-limiter-design-guide.pdf

Verstehe das aber noch nicht so ganz..

Oder halt doch das RF Explorer Dingen kaufen...?

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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No Y. schrieb:
> Hier: file:///home/noy/Downloads/pin-limiter-design-guide.pdf
Hier mal ein Link, der nicht auf Deine lokale Platte zeigt:
https://www.richardsonrfpd.com/docs/rfpd/PIN_Limiter_Design_Guide.pdf

Irgendwie scheinen mir Deine Ausführungen etwas konfus zu sein.

Den Limiter nimmt man, um den empfindlichen Eingang des 
Spektrumanalysators zu schützen.
Eigentlich will man den Limiter nicht im Signalpfad haben, da er das 
Signal verfälscht.
Die hohen Transienten entstehen, wenn man das DUT ein-(oder aus-) 
schaltet und man dabei noch den Spekki an der LISN angeschlossen hat.

Mit einer 'normalen' Antenne treten üblicherweise keine hohen 
Transienten auf (außer vermutlich in der EMV-Messkammer und bei 
Blitzentladungen in der Nähe).

Wenn du keine Möglichkeit hast, deine selbstgebauten HF-Schaltungen zu 
vermessen (VNA), dann würde ich auf gekaufte Teile mit spezifizierten 
Daten bzw. Messprotokollen zurückgreifen.

von No Y. (noy)


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Hi,
sorry ist immer spät momentan wenn ich mal zum "Hobby" komme.

Also es geht mir um folgendes:
Ich habe einen Siglent SVA1032X (Spektrum Analyzer und VAN (S11,S21)) 
somit kann ich die "Designs" vermessen / Nachprüfen.

Ich möchte einen Limiter bauen den ich als Sicherheit möglichst immer am 
Eingang  ggf. auch im TG haben kann. Wenn ich einen LISN Anschließe habe 
ich bereits einen Limiter integriert (selbstbau LISN).

Nun möchte ich halt auch einen Limiter sicherheitshalber drin haben wenn 
ich den "VNA" benutze oder einen Directional Coupler / SWR Bridge beim 
vermessen von Antennen und ganz allgmein wenn ich mal Antennen (hab mal 
verschiedene besorgt, für verschiedene Frequenzen) anschließe.

Es gibt den RF Explorer Power Limiter fertig zu kaufen, dieser hat aber 
immer 6dB fest integriert daher lieber der Eigenbau. Zumal die anderen 
RF Explorer sachen scheinbar nicht ganz so überzeugend sind..Würde gerne 
mal wissen was darin verbaut ist. Habe aber keine Bilder/Teardown 
gefunden. Nichtmal ein richtiges Datenblatt...


Daher habe ich mir folgende PIN Dioden gekauft:

https://cdn.macom.com/datasheets/MADL-011021-14150T.pdf (example page 5)
https://cdn.macom.com/datasheets/MADP-011029.pdf

Jetzt sind für mich folgende Fragen aufgetaucht:
1. Wie verhalten sich die PIN Dioden unterhalb der angegebenen 10MHz - 
6GHz?

2. Welchen Wert sollten meine AC Koppelkondensatoren haben? Angenommen 
die Dioden sind auch bei unter 10MHz nutzbar. Mein SA/VNA geht ab 9kHz 
bis 3.2GHz.
Reichen da 100nF? Falls die Dioden nicht bei unter 10MHz nutzbar sind, 
reichen 100nF für >=10MHz bis z.B. <=3.5GHz  am Eingang? Werde 0402 
Kondensatoren verwenden, einen 50 Ohm CPWG (JLCPCB 4 Lagen Design) 
verwenden und da ganze in eines der 25x25x40mm Alugehäuse aus China 
stecken.

3. Habe die maßer für den CPWG hier berechnet:
http://wcalc.sourceforge.net/cgi-bin/coplanar.cgi?wc_unit_menu_1_0=nH&wc_unit_menu_1_1=inch&wc_unit_menu_2_0=mOhm&wc_unit_menu_2_1=inch&wc_unit_menu_3_0=pF&wc_unit_menu_3_1=inch&wc_unit_menu_4_0=uMho&wc_unit_menu_4_1=inch&wc_unit_menu_7_0=dB&wc_unit_menu_8_0=dB&wc_unit_menu_8_1=inch&wc_unit_menu_12_0=mil&wc_unit_menu_11_0=ns&wc_unit_menu_13_0=inch&w=0.202&wc_unit_menu_0_0=mm&s=0.15&l=3.09292&wc_unit_menu_5_0=mm&tmet=0.035&rho=3e-08&wc_unit_menu_9_0=Ohm&wc_unit_menu_9_1=m&rough=0.001&wc_unit_menu_10_0=mil&h=0.1&es=4.05&tand=0.01&freq=3&wc_unit_menu_6_0=GHz&analyze=Analyze&withgnd=on&Ro=49.3035&elen=19.517
Hier scheint aber nicht die Soldermask mit einbezogen zu werden. Sollte 
ich somit besser die Trace komplett ohne Soldermask machen? Oder wie 
spielt das in den CPWG rein? Vernachlässigbar?

4. Wenn die Dioden nicht bei <10MHz gehen (wüsste gerade nicht warum..)
sollte ich dann einen Hochpass >=8MHz oder mehr an den Eingang setzen? 
So quasi 100nF und 4nH 0402? In dem Skyworks / Macom Beispielschaltplan 
(seite 5 in dem einen Macom Datenblatt ist ein Multi Stage Limiter 
gezeigt..)

5. Die Widerstände in dem Beispielschaltplan, sind keine realen oder? 
Das ist die Trace / intern in den Dioden oder?Leider keine Infos dazu im 
Datenblatt.

6.Wie schon genannt sind hier 
(https://www.richardsonrfpd.com/docs/rfpd/PIN_Limiter_Design_Guide.pdf ) 
noch Infos die ich nicht verstehe:
Man soll die beiden Dioden in einem Multistage Limiter im Abstand 
Lambda/4 setzen. Aber welches Lambda in meinem Fall? Ich möchte ja wenn 
möglich 9kHz bis 3.5GHz abdecken..

Vielleicht weiß hier ja jemand ein paar Antworten..?

von Bernd (Gast)


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No Y. schrieb:
> Nun möchte ich halt auch einen Limiter sicherheitshalber drin haben wenn
> ich den "VNA" benutze oder einen Directional Coupler / SWR Bridge beim
> vermessen von Antennen und ganz allgmein wenn ich mal Antennen (hab mal
> verschiedene besorgt, für verschiedene Frequenzen) anschließe.

Solange du den VNA an passiven Bauteilen nutzt, brauchst du keinen 
Limiter. Der verfälscht dir doch das Ergebnis.
Das Ausgangssignal, was aus dem VNA rauskommt, verkraftet der auch am 
Eingang (sonst wäre es arger Pfusch).

Wenn man einen Verstärker mit dem VNA vermessen will, nimmt man ein 
Dämpfungsglied, was die entsprechende Leistung abkann.

Da du die Spektrummessungen vermutlich nicht neben einer starken 
Sendeanlage durchführst, brauchst du auch bei den Antennenmessungen 
keinen Limiter.

Besorge dir lieber einen Satz Dämpfungsglieder.
Da dein Gerät bis 3 GHz geht, reichen ggf. auch welche, die aus 
diskreten Widerständen aufgebaut sind:
Beitrag "China-Abschwächer"

von No Y. (noy)


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Machen wir es mal anders....

Ich möchte einfach weil ich diese Dioden gekauft habe, einen Limiter 
aufbauen egal ob ich den brauche oder nicht...
Es gibt ja sogar ein "Schaltplan" im Datenblatt.
Dazu habe ich nun oben spezifizierten Fragen. Wer kann da welche von 
beantworten?

von HF-Werkler (Gast)


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Hallo,
"weil ich die Dioden gekauft habe" ist keine gute Begründung, diese auch 
dauerhaft im Messpfad zu nutzen, ohne die Nachteile zu sehen. Du 
schreibst selbst, dass du bisher wenig Kontakt zu HF-Technik hattest. 
Daher ist es durchaus sinnvoll, dich darauf hinzuweisen, dass deine 
Fragen ev. nicht die Richtigen sind.

Einen Limiter im Signalpfad eines Spektrumanalysators zu belassen ist 
keine gute Idee. Der Limiter erzeugt dir schon deutlich unter der 
angegebenen P1dB Mischprodukte/Harmonische, die eigentlich garnicht da 
sind. Besser ist ein Abschwächer am Eingang passend zur maximalen 
Eingangsleistung deines Aufbaus und dem maximal zulässigen 
Eingangssignals des Messgerätes. Abschwächer bekommt man mit geringem 
Aufwand recht "gerade" über Frequenz hin.

Die passiven Bauteile und deren Auswahl haben einen starken Einfluss auf 
die Qualität der Schaltung. Im HF-Bereich sind 100nF bei 3 GHz u.U. 
schon induktiv und haben Selbstresonanzen.

Ohne Wissen/Verstehen über die HF-Eigenschaften der verwendeten Bauteile 
und Materialien wird der Aufbau bestenfalls ein Bastelprojekt und 
reduziert die Genauigkeit des Messgerätes bzw. verfälscht das Gemessene.

Gruss

von argos (Gast)


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No Y. schrieb:
> Es gibt den RF Explorer Power Limiter fertig zu kaufen, dieser hat aber
> immer 6dB fest integriert daher lieber der Eigenbau. Zumal die anderen
> RF Explorer sachen scheinbar nicht ganz so überzeugend sind..Würde gerne
> mal wissen was darin verbaut ist.

Ausgehend von den technischen Daten, sind ein Dämpfungsglied und 
kapazitätsarme Schottky Dioden verbaut. Technisch gesehen wäre es dann 
ein Clipper (genau wie der im LISN eingebaute "Limiter").

No Y. schrieb:
> 1. Wie verhalten sich die PIN Dioden unterhalb der angegebenen 10MHz -
> 6GHz?

Bei kleinen Frequenzen verhalten sich PIN-Dioden wie normale Dioden mit 
hohem Sperrverzug.

No Y. schrieb:
> 2. Welchen Wert sollten meine AC Koppelkondensatoren haben? Angenommen
> die Dioden sind auch bei unter 10MHz nutzbar.

Am Ein- bzw. Ausgang bilden sich einfache RC-Hochpässe. Aus der 
gewünschten Grenzfrequenz und Z0 lassen sich die Cs ermitteln.

No Y. schrieb:
> Hier scheint aber nicht die Soldermask mit einbezogen zu werden. Sollte
> ich somit besser die Trace komplett ohne Soldermask machen? Oder wie
> spielt das in den CPWG rein? Vernachlässigbar?

Bei den kurzen Leitungen und max. 3GHz m.M.n vernachlässigbar. Kennst du 
die Dicke des Lötstopps oder die der Plattierung (Zinn/ENIG) wenn auf 
Lötstopp verzichtet wird? Der Lötstopplack reduziert geringfügig (~1 
Ohm/mil) die Impedanz der Leitung.

No Y. schrieb:
> 4. Wenn die Dioden nicht bei <10MHz gehen (wüsste gerade nicht warum..)
> sollte ich dann einen Hochpass >=8MHz oder mehr an den Eingang setzen?
> So quasi 100nF und 4nH 0402?

Nein, zumindest nicht in der Kombination 100n und 4nH. Wie kommst du auf 
diese schrägen Werte?

No Y. schrieb:
> 5. Die Widerstände in dem Beispielschaltplan, sind keine realen oder?
> Das ist die Trace / intern in den Dioden oder?Leider keine Infos dazu im
> Datenblatt.

Die "Widerstände" sind in Wirklichkeit Leitungen. Es handelt sich um 
einen dreistufigen Limiter, dessen Stufen über Lamda/4 Leitungen 
verbunden sind.
Werden D2 und D3, wie im DB angegeben, zusammengefasst, bekommt man 
einen 2-stufigen Limiter mit Grob- (PIN-Diode höherer Leistung) und 
Feinstufe (antiparalle Dioden). Die Lambda/4 Leitung dazwischen lässt 
jedoch keine so große Bandbreite zu.

No Y. schrieb:
> Man soll die beiden Dioden in einem Multistage Limiter im Abstand
> Lambda/4 setzen. Aber welches Lambda in meinem Fall? Ich möchte ja wenn
> möglich 9kHz bis 3.5GHz abdecken..

Wenn Bandbreite wichtig ist, sollten bei mehrstufigen Limiter die 
parasitären Kapazitäten der Dioden in einer Filterstruktur (z.B. 
symmetrischer Tiefpass) absorbiert werden. Normalerweise reicht schon 
ein einstufiger Limiter (antiparallele Dioden), damit lässt sich leicht 
die max. mögliche Bandbreite erzielen.

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