Forum: HF, Funk und Felder Bias Tee 100kHz bis 6Ghz


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von Peter H. (Gast)


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Ich suche einen Bias Tee für den oben genannten Frequenzbereich. Hat das 
hier schon jemand so nachgeaut: 
https://www.analog.com/en/app-notes/an-2061.html ?

Für diesen Bereich sind fertige in akzeptabler größe wirklich schwer zu 
finden. So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere 
Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen. 
Strom wird nur 100mA benötigt.

von SB_NU (Gast)


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Wenn "akzeptable Grösse" eher klein als gross meint und Steckverbinder 
nötig oder gewünscht sind, kommt vielleicht sowas in Frage: 
https://www.apitech.com/brands/inmet--weinschel/inmet-brand/bias-tees/general-purpose-bias-tees/

von Heiner (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Ich suche einen Bias Tee für den oben genannten Frequenzbereich.
> Hat das
> hier schon jemand so nachgeaut:
> https://www.analog.com/en/app-notes/an-2061.html ?
>
> Für diesen Bereich sind fertige in akzeptabler größe wirklich schwer zu
> finden. So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen.
> Strom wird nur 100mA benötigt.

Ein Bias-Tee ist eine DC-HF Weiche. Neben der RF-Durchgangsdämpfung ist 
der Haupt-Kennwert die RF-DC Entkopplung. Die sollte >40dB betragen.

100µH geben bei 100 kHz gerade mal einen Blindwiderstand von 68 Ohm. In 
einem 50 Ohm System ergibt das gerade mal einige dB Entkopplung. Ein 
Bias-T über so viele Oktaven von VLF bis 6 GHz mit ausreichender DC-RF 
Entkopplung zu realisieren ist nicht trivial.

von Volker M. (Gast)


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Peter H. schrieb:
> So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen

Du könntest auch mehrere Spulen kaskadieren, um eine hohe Impedanz im 
DC-Pfad zu erreichen. Erst kleine Werte (um die hochfrequentesten 
Signale zu sperren) und dann größere Werte, so ist auch die konische 
Spule zu Beginn der Appnote konzipiert.

ABER

Du darfst auch den HF-Pfad nicht vergessen, die C dort müssen 
niederohmig sein über den ganzen Frequenzbereich. Das ist nicht ganz 
trivial.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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In einem Video von Thesignalpath würden kürzlich einige Bias Tees 
vorgestellt und zerlegt:

https://youtu.be/1Czb31qs_Lo

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
> Für diesen Bereich sind fertige in akzeptabler größe wirklich schwer zu
> finden. So wie ich das verstanden habe wird hier über L3 der untere
> Frequenzbereich festgelegt und so kann ich L3 doch auf ca. 100µH setzen.
> Strom wird nur 100mA benötigt.

Über so einen weiten Frequenzbereich wird man das nicht sinnvoll 
einstufig aufbauen können. Eine einzelne 100 µH-Induktivität wird sich 
bei 6 GHz wohl nicht mehr hinreichend wie eine Induktivität verhalten. 
Außerdem liegt dann die Resonandfrequenz der Induktivität mit den 
Abblockkondensatoren der Versorgung im Nutzband, was Einbrüche Verlauf 
von S_21 gibt.

Man muss das also mehrstufig realisieren und die Resonanzen sinnvoll 
bedämpfen, ohne zu viel Gewinn zu verheizen. Anbei einmal ein Beispiel 
eines Bias-Tees für einen MMIC-Verstärker, der aber nur von 1 MHz bis 
ca. 4 GHz funktionieren soll. Das klappt ganz gut mit einer 0805- (10 
µH) und einer 0603-Induktivität (100 nH); der Verlauf von S_21 
entspricht praktisch dem Datenblatt des GVA-84+ (im Schaltplan steht 
GVA-81+, was aber nicht zutrifft). Das ganze erfordert aber etwas 
Ausprobieren. Bis 6 GHz sollte kein Problem sein, die Herausforderung 
sind die 100 kHz.

Sorry für die schlechten Handy-Fotos, das war nicht zur Publikation 
vorgesehen.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Wie man anhand des von mir aufgeführten Videos und auch einiger anderer 
Publikationen erkennt, werden für solche Anwendungen oft kegelförmige 
Spulen eingesetzt, deren induktive und kapazitive Eigenschaften sich 
über die Länge ändern, so dass damit auch Resonanzen deutlich reduziert 
werden. Bei der nachfolgenden Stufen darf man auch nicht einfach nur 
LC-Filter hintereinanderklatschen, sondern muss gerade die 
Induktivitäten mit passend dimensionierten Widerständen überbrücken, um 
hierdurch ebenfalls Resonanzen zu reduzieren.

Ein Hersteller solcher Spulen ist Piconics:
https://www.piconics.com/conical/

von Hanno S. (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Wie man anhand des von mir aufgeführten Videos und auch einiger
> anderer Publikationen erkennt, werden für solche Anwendungen oft
> kegelförmige Spulen eingesetzt, deren induktive und kapazitive
> Eigenschaften sich über die Länge ändern, so dass damit auch Resonanzen
> deutlich reduziert werden. Bei der nachfolgenden Stufen darf man auch
> nicht einfach nur LC-Filter hintereinanderklatschen, sondern muss gerade
> die Induktivitäten mit passend dimensionierten Widerständen überbrücken,
> um hierdurch ebenfalls Resonanzen zu reduzieren.
> Ein Hersteller solcher Spulen ist Piconics:
> https://www.piconics.com/conical/

Sag mal bist du dir sicher, dass du die Induktivitäten mit Widerständen 
überbrücken willst? Das macht einem die Anpassung kaputt und die 
Induktivität bei DC auch ziemlich sinnfrei. Wo ist deine Rechnung oder 
Quelle für diesen Ansatz?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Hanno S. schrieb:
> Sag mal bist du dir sicher, dass du die Induktivitäten mit Widerständen
> überbrücken willst?

Nein, das will ich nicht, da ich derzeit kein Bias Tee bauen will oder 
muss.

> Das macht einem die Anpassung kaputt und die
> Induktivität bei DC auch ziemlich sinnfrei.

Das sehen offenbar andere Hersteller hochwertiger Bias Tees komplett 
anders.

> Wo ist deine Rechnung oder Quelle für diesen Ansatz?

Die Quelle habe ich selbstverständlich schon aufgeführt, aber offenbar 
schaust Du sie Dir lieber erst gar nicht an oder ignorierst ihren 
Inhalt. Gefühlte Wahrheiten fernab der Realität sind doch eben das 
Beste.

Anbei ein Bildschirmfoto (aufgenommen bei 10:01) aus dem genannten 
Video.

von Peter H. (Gast)


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Danke Andreas für den link. In der appnote sind Widerstände in Reihe zu 
den Kapazitäten nur die Widerstände parallel zu den Induktivitäten 
verstehe ich nicht so ganz.

von Hp M. (nachtmix)


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Peter H. schrieb:
> nur die Widerstände parallel zu den Induktivitäten
> verstehe ich nicht so ganz

Die sollen Resonanzen bedämpfen,  die sich sonst mit den 
Schaltungskapazitäten bilden. Eine Reihenschaltung wäre auch möglich, 
würde jedoch zusätzlichen (Gleich-)Spannungsabfall bewirken.

Das hat man schon zu Röhrenzeiten so gemacht, indem man eine Lage Draht 
einfach auf einen Widerstand gewickelt hat, um steilen Röhren, z.B. in 
Zeilenendstufen, ihre Neigung zu parasitären UKW-Schwingungen zu nehmen.
Heute findet man aus dem gleichen Grund niederohmige Widerstände in der 
Gatezuleitung von Leistungs-MOSFETs.

von Heiner (Gast)


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Hanno S. schrieb:
> Sag mal bist du dir sicher, dass du die Induktivitäten mit Widerständen
> überbrücken willst? Das macht einem die Anpassung kaputt und die
> Induktivität bei DC auch ziemlich sinnfrei.

So lange der Wert dieser Resonanzdämpfer-Widerstände größer ist als der 
induktive Widerstand der Drossel über den Nutzfrequenzbereich ist er 
sehr sinnvoll und macht auch keine Anpassung kaputt. Das kapazitive 
Übersprechen über die Windungskapazität ist viel kritischer als ein 
Widerstand parallel zur Spule mit Werten im Kiloohmbereich.

Auf was es beim Breitband Bias-T ankommt ist hier anschaulich erklärt:

http://wb9jps.com/Gary_Johnson/Bias_Tee_files/Bias_Tee_Design_V2R.pdf

von Purzel H. (hacky)


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Minicircuits hat welche.

von Gerhard H. (ghf)


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Coilcraft und Minicircuits haben die kegelförmigen Spulen jetzt auch,
nachdem das Piconics-Patent ausgelaufen ist. Das ist immer noch nicht
wirklich billig, aber €35 für so eine Spule muss man nicht mehr 
bezahlen.

Bevor man gnadenlos große Spulen / tiefe Eckfrequenzen will, sollte
man sich überlegen, was ein Kurzschluss von Vdd an der richtigen Stelle
einem phemt antun kann, per Selbstinduktion.

Gruß, Gerhard

von Peter H. (Gast)


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Gerhard H. schrieb:
> Coilcraft und Minicircuits haben die kegelförmigen Spulen jetzt
> auch,
> nachdem das Piconics-Patent ausgelaufen ist. Das ist immer noch nicht
> wirklich billig, aber €35 für so eine Spule muss man nicht mehr
> bezahlen.
> Bevor man gnadenlos große Spulen / tiefe Eckfrequenzen will, sollte
> man sich überlegen, was ein Kurzschluss von Vdd an der richtigen Stelle
> einem phemt antun kann, per Selbstinduktion.
> Gruß, Gerhard

Was meinst du damit genau? Ein Kurzschluss an vdd soll wo entstehen?

von Gerhard H. (ghf)


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Überlege mal, wenn eine mH-Spule 100 mA führt und Du schliesst die
Versorgungsspannung mit der Scope-Probe kurz nach Masse an irgend-
einem fummeligen 0402-Kondensator, oder das Netzteil zieht die Not-
bremse.
Dann besteht die Spule erst mal auf ihren 100 mA und die Spannung
auf der Transistor/DUT-Seite macht völlig unerwartete Sprünge &
Polarität bis es wieder passt.
Klar, nicht für immer. Aber der Transistor lebt dann auch nicht
für immer.

Gerhard

von Peter H. (Gast)


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Gerhard H. schrieb:
> Überlege mal, wenn eine mH-Spule 100 mA führt und Du schliesst die
> Versorgungsspannung mit der Scope-Probe kurz nach Masse an irgend-
> einem fummeligen 0402-Kondensator, oder das Netzteil zieht die Not-
> bremse.
> Dann besteht die Spule erst mal auf ihren 100 mA und die Spannung
> auf der Transistor/DUT-Seite macht völlig unerwartete Sprünge &
> Polarität bis es wieder passt.
> Klar, nicht für immer. Aber der Transistor lebt dann auch nicht
> für immer.
>
> Gerhard

Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen. Frage mich nur 
ob die dann meine Anpassung wieder zerstört.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
> Freilaufdiode

Also aus HF-Sicht ein fetter Kondensator mit nichtlinearem Mischer.

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
> Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen.

Das funktioniert nicht. Schau Dir mal das Bild in 
Beitrag "Re: Testsender/Generator für 40MHz-Band" zu den 
Spannungsverhältnissen am Kollektor/Ausgang des MMIC an. Die Diode 
klemmt dann die positive Halbwelle.

Dass die Sperrschichtkapazität ebenfalls keine Verbesserung der 
Schaltung bewirken wird (eine weitere ungewollte Resonanz), wurde ja 
schon gesagt.

von Peter H. (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Gerhard H. schrieb:
>> Überlege mal, wenn eine mH-Spule 100 mA führt und Du schliesst die
>> Versorgungsspannung mit der Scope-Probe kurz nach Masse an irgend-
>> einem fummeligen 0402-Kondensator, oder das Netzteil zieht die Not-
>> bremse.
>> Dann besteht die Spule erst mal auf ihren 100 mA und die Spannung
>> auf der Transistor/DUT-Seite macht völlig unerwartete Sprünge &
>> Polarität bis es wieder passt.
>> Klar, nicht für immer. Aber der Transistor lebt dann auch nicht
>> für immer.
>>
>> Gerhard
>
> Freilaufdiode würde über der großen Induktivität helfen. Frage mich nur
> ob die dann meine Anpassung wieder zerstört.

Es geht ja auch nicht darum die Diode direkt an die RF Leitung zu 
klemmen. Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH 
Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann 
höher. Da kommt dann eine Diode hin. Wie will man das denn sonst so 
breitbandig hinbekommen?

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
> Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH
> Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann
> höher. Da kommt dann eine Diode hin.

Dann klemmt die Diode eben vornehmlich niedrigere Frequenzen. Es kommt 
auf das gleiche hinaus: funktioniert nicht.

> Wie will man das denn sonst so breitbandig hinbekommen?

Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.

von Peter H. (Gast)


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Mario H. schrieb:
> Peter H. schrieb:
>> Erst kommen die Filter für die höheren Frequenzen also die 56nH
>> Indiktivitäten und in weiteren stufen werden die Induktivitäten dann
>> höher. Da kommt dann eine Diode hin.
>
> Dann klemmt die Diode eben vornehmlich niedrigere Frequenzen. Es kommt
> auf das gleiche hinaus: funktioniert nicht.
>
>> Wie will man das denn sonst so breitbandig hinbekommen?
>
> Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.

Also TVS Dioden direkt an die Versorgungsseite nahe bei dem Bias Tee?

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
>> Transienten auf der Versorgungsspannung vermeiden.
>
> Also TVS Dioden direkt an die Versorgungsseite nahe bei dem Bias Tee?

Ich würde sicherstellen, dass die Versorgungsspannung  nicht zu schnell 
abfällt, z.B. mit Elko und Diode, wenn das nicht durch das Netzteil 
sichergestellt ist.

Gegen den genannten Kurschluss direkt an der Versorgung des 
Transistors/MMICs hilft das natürlich auch nicht. Andererseits lege ich 
meine Schaltungen nicht gegen beliebige Kurzschlüsse auf der Platine 
aus.

: Bearbeitet durch User
von Frickel F. (frickelfritze)


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Moin :)

Die Kegelspulen haben mich schon seit längerem interessiert, nur mit dem 
wickeln ist halt nicht ganz so einfach.

Krimskram Kiste durchwühlt und alles gefunden was man verwerten kann, im 
Grunde nur 4 Lager, 2 Messingrohre, Schrauben und halt 3D-Druck.

Die ersten versuche sehen schon mal vielversprechend aus! Die 
Drahtführung muss ich noch mal ändern und der Wickeldorn müsste aus 
Metall gedreht werden, gibt es hier jemanden mit einer Drehbank?

Problem ist jetzt das mir die spitze abbricht und die fertige Spule 
schlecht runter geht, darum sind die auch alle etwas krumm und schief.

Ich bin ja mal gespannt wie sich so eine spule an einem MMIC oder 
Bias-Tee macht.

Gruß

von Thomas W. (goaty)


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Aus Alu sollte ich das hinkriegen bei Bedarf.
Schreib mal die Maße.

von Gerhard H. (ghf)


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In einem früheren Leben hatte ich einen Kollegen, der war erbost
ob der Preise bei Piconics und hat beschlossen selber welche zu machen,
am folgenden Wochenende.
Das Resultat am nächsten Montag sah zwar besch*ssen aus, war aber
messtechnisch durchaus OK. WIMRE hat er Ferrit in einem Mörser fein
zerstoßen, etwas Epoxykleber reingemischt und das dann in eine
Form geschmiert. Das könnte eine Bleistiftspitze in Wachs gewesen sein,
gesehen habe ich die Form nie.

Das Bias-Tee für den Laser wurde dann aber eine Sammlung von
Ferritperlen und Widerständen. Ein halber Tag am Networkanalyzer
und etwas Kunstlöten sorgt da schnell für Klarkeit.

Die Piconics coils sind übrigens einzeln verpackt in Gelatinekapseln
wie Gerontol-forte oder sowas, mit etwas Watte.

<  https://www.flickr.com/photos/137684711@N07/albums/72157715095558321 
>
<  https://www.flickr.com/photos/137684711@N07/albums/72157715097412937 
>

Gruß, Gerhard

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Hallo zusammen.

Gerhard H.
> wie Gerontol-forte

Das Zeug heisst 'Gelomyrtol forte', ausserdem glaube ich dir das nicht.
Gelos sind geschlossene Gelatinekapseln, es werden wohl Steckkapseln 
sein, die man auseinander ziehen kann.

MFG vom Apotheker deines Vertrauens ;-)
73
Wilhelm

von Manfred K. (4for)


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diese sind wohl billig genug (2,13€):
https://www.coilcraft.com/de-de/products/rf/conical-broadband/0-6-ghz/4310lc/
und dann für die niedrigen Frequenzen Schaltungsmäßig ergänzen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Manfred K. schrieb:
> diese sind wohl billig genug (2,13€):
> https://www.coilcraft.com/de-de/products/rf/conical-broadband/0-6-ghz/4310lc/
> und dann für die niedrigen Frequenzen Schaltungsmäßig ergänzen.

Das sind aber keine kegelförmigen Spulen, sondern klassische. Daher sind 
sie auch "nur" bis 6 GHz spezifiziert.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Andreas S. schrieb:
> Das sind aber keine kegelförmigen Spulen, sondern klassische.

Die sind nur 'versehentlich' in diese Gruppe gerutscht.

- 4310 LC series = RF chokes
- BLC series = conical RF chokes

von Manfred K. (4for)


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"Das sind aber keine kegelförmigen Spulen, sondern klassische"

ja und?
.. das Ziel war doch ein BiasT für 6GHz und nicht unbedingt 
kegelförmigen Spulen zu wickeln. Und dafür sind die verlinkten gut.

: Bearbeitet durch User
von Frickel F. (frickelfritze)


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Moin :)

Die Spule im Bild ist mit 0,15mm Draht gewickelt und mit Sekundenkleber 
fixiert.

@ Thomas W, Danke für das Angebot! Im Moment weiß ich ehrlich gesagt 
nicht ob ich da noch mehr zeit rein stecke, ich habe jetzt mit 2 
Akkuschrauber eine M4 schraube bearbeitet und das ging auch relativ 
einfach.

Problem jetzt... durch die (gewollt) dünne spitze reist der Draht nach 
ein paar Windungen, man müsste jetzt über ein Getriebe dafür sorgen das 
sich beide Seiten gleich drehen, so das die Wickelkraft nicht nur über 
den Draht an der spitze geht. Da ist sozusagen die Schwachstelle.

Mit den abmaßen ist halt auch so eine Sache, nach den Bildern von den 
Herstellern zu urteilen wird wohl für jede spule auch eine anderer 
Winkel nötig sein, wo soll man da anfangen.

@Gerhard H. Ja, Ferrit da rein zu bekommen wäre ein weiteres Abenteuer, 
da habe ich mir auch erst nach deinem Post Gedanken drüber gemacht! Was 
nehmen und wie so fein mahlen das man das halbwegs flüssig in die Spule 
füllen kann, also gemischt mit Epoxykleber oder dergleichen.

Alles in allem würde ich mal sagen, es wäre machbar, aber...

Ferritperlen häkeln dürfte deutlich schneller gehen. :D

@Manfred K. ja, die Spule mag biss 6Ghz gehen, aber nicht so wie man es 
gerne hätte. Mario H & Andreas S hatten dazu weiter oben schon 
ausführlich geschrieben.

Gruß

von Manfred K. (4for)


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Frickel F. schrieb:
> @Manfred K. ja, die Spule mag biss 6Ghz gehen, aber nicht so wie man es
> gerne hätte. Mario H & Andreas S hatten dazu weiter oben schon
> ausführlich geschrieben.

schon mal ins Datenblatt einer 4310LC-352KE geschaut oder selbst eine 
vermessen? Ich vermute nein.
Die selbstgewickelten conical taugen nur für deutlich höhere Frequenzen.
Das hab ich schon abgehakt.
Aber vieleicht findet ihr ja den Wunderferrit zum füllen...

von Frickel F. (frickelfritze)


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Manfred K. schrieb:
> schon mal ins Datenblatt einer 4310LC-352KE geschaut oder selbst eine
> vermessen? Ich vermute nein.

A ja, schau Dir doch mal den Grafen "Impedance vs Frequency" an, fällt 
Dir da was auf? ;)

Gruß

von Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite


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Frickel F. schrieb:
> Alles in allem würde ich mal sagen, es wäre machbar, aber...
>
> Ferritperlen häkeln dürfte deutlich schneller gehen. :D

Es kommt eben darauf an, was man erreichen will. Wenn man nicht um jedes 
zehntel dB kämpft oder einen ultra-flachen Frequenzgang haben möchte, 
dürften es in dem Frequenzbereich, der den TO interessiert, auch 
Bauteile von der Stange tun.

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