Dimensionierung eines Collins Filters für 433 Mhz HF Endstu

[Christian Julius]

Guten Tag werte Forenmitglieder!

Trotz Fachbüchern (Nührmann, Werkbuch) verzweifle ich langsam an der
Anpassung eines PI Filters an einen BFR183 HF Transistor. Die
Rechenergebnisse stimmen einfach nicht, zudem ich bei der Vielfalt an
Möglichkeiten den Überklick verloren habe.

Diese Daten bestehen:

Emitterschaltung mit Lc=56nH, Ub=5V,Ic=25mA, f=433 Mhz, Ra = 50 Ohm.

Die Impedanz des Ausgangs der Emitterschaltung beträgt ca 150 Ohm,
diese muss an 50 Ohm angepasst werden.

1) Welchen Filtertyp muss man einpassen, T oder Pi?
2) Wie berechnet man die Bauteilgrössen?

Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor
dem Aufgeben....

Gruss,
Christian

 

[Oliver Bartels]

On 7 Sep 2004 00:49:12 -0700, c.julius@gmxpro.de (Christian Julius)
wrote:

Trotz Fachbüchern (Nührmann, Werkbuch)
Hehe, Fachbuch, LOL

- Hoffmann, Hochfrequenztechnik, Springer
- Voges, Hochfrequenztechnik 1, Hüthig

Emitterschaltung mit Lc=56nH, Ub=5V,Ic=25mA, f=433 Mhz, Ra = 50 Ohm.
Da müßte man sich jetzt die Daten (s-Parameter) aus dem Datenblatt

rausholen oder mit dem Netzwerkanalysator nachmessen.

Infineon veröffentlicht s-Parameter, auch für diesen
Transistor, natürlich abhängig vom Gehäuse-Typ.
Siehe Infineon Website.

Raussuchen und rechnen : Dein Job ;-)

Das Lc geht übrigens separat und steht nicht in den
s-Parametern mit drin.

1) Welchen Filtertyp muss man einpassen, T oder Pi?
Für korrekte Anpassung bei einer Frequenz reicht üblicherweise ein

L oder C aus. Wenn Du noch filtern möchtest - vermutlich
Oberwellen -, ist das eine weiteres Ding. Ob Pi oder T oder
sonstwas-Filter ergibt sich aus den Anforderungen an den
Filter und die Bauteilkonstellation sowie die Kosten.

2) Wie berechnet man die Bauteilgrössen?
Smith Chart oder ganz normal wie bei jeder anderen

Wechselspannungsschaltung auch mit X_L = s L = i omega L und
X_C = 1 / ( s C ) = 1 / ( i omega C )
Du solltest halt die komplexe Ausgangsimpedanz von deinem
Transistor kennen (150 Ohm alleine sagt nix, welcher Phasenwinkel,
wenn s-Parameter bekannt sind, Umrechnung mittels Bilinear-
Transformation) und an die dann konjugiert-komplex anpassen.

Ich mach das u.a. mit Mathcad, es geht aber schon etwas
Zeit drauf, wenn es gut sein soll, das ist richtig *Arbeit*.

Danach wird mit dem NWA nachgemessen, ob es hinkommt,
und ggf. korrigiert.

Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor
dem Aufgeben....
HF-Technik ist leider nichttrivial und auch nicht in 5 Minuten

zu lernen.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Georg Acher]

c.julius@gmxpro.de (Christian Julius) writes:

Guten Tag werte Forenmitglieder!

Trotz Fachbüchern (Nührmann, Werkbuch) verzweifle ich langsam an der
Anpassung eines PI Filters an einen BFR183 HF Transistor. Die
Rechenergebnisse stimmen einfach nicht, zudem ich bei der Vielfalt an
Möglichkeiten den Überklick verloren habe.

Kennst du den schon:

http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.html


--
Georg Acher, acher@in.tum.de
http://wwwbode.in.tum.de/~acher
"Oh no, not again !" The bowl of petunias

 

[Martin Laabs]

In article <5229d45.0409062349.6bc5c625@posting.google.com>,
c.julius@gmxpro.de (Christian Julius) writes:

Guten Tag werte Forenmitglieder!

Hallo,

Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor
dem Aufgeben....

Kannst du mir die Schaltung zukommen lassen? (Wenn
der Filter dann funktioniert )
Genau sowas in der Leistungsklasse brauche ich gerade. Ich
habe mir zwar schon die Treiberstufe vom TF7 angesehen aber
die hat mich nicht so recht überzeugt. Und bei einem anderem
Bauvorschlag war das Biasing hfe-abhängig.

Tschüss
Martin L.

 

[Joerg]

Hallo Georg,

Kennst du den schon:

http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.html


Cool! Das sollte doch in die FAQ (oder Kompendium?) was Ihr hier in der

Newsgroup irgendwo habt.

Also wenn ich mal keine Lust habe, mit Williams und Rechenschieber die
Chose auszurechnen, weiss ich ja nun wo man nachsieht. Da koennte ja
sogar einer auf die Idee kommen, bei der HF Klausur einen PDA mit
Antenne mitzubringen und dann... aber nicht doch. Wo kaemen wir hin.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Joerg]

Hallo Christian,

Bei so etwas habe ich schon mal "gepfuscht". Habe einfach das
Transistormodell und alle Bauteile in SPICE geladen und dann solange
virtuell daran gefeilt, bis es passte. Und es passte in der echten
Schaltung wie angegossen. Allerdings muss es alles auch HF gerecht
aufgebaut werden.

Die SPICE Modelle fuer Transistoren gibt es meist als Download File beim
Hersteller. Da muss also nicht viel eingetippt werden.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Christian Julius]

98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote in message news:<2q6ijbFr0suaU1@uni-berlin.de>...

In article <5229d45.0409062349.6bc5c625@posting.google.com>,
c.julius@gmxpro.de (Christian Julius) writes:
Guten Tag werte Forenmitglieder!

Hallo,

Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor
dem Aufgeben....

Kannst du mir die Schaltung zukommen lassen? (Wenn
der Filter dann funktioniert )
Genau sowas in der Leistungsklasse brauche ich gerade. Ich
habe mir zwar schon die Treiberstufe vom TF7 angesehen aber
die hat mich nicht so recht überzeugt. Und bei einem anderem
Bauvorschlag war das Biasing hfe-abhängig.

Hallo!

Die Schaltung befindet sich bei den Applikationsunterlagen von Infineon des TDA5100.

Vielen Dank für den obigen Link! Klasse!

Gruss,
Christian

 

[Christian Julius]

Hallo Jörg!

So habe ich es auch gemacht, rechnerisch grob abgeschätzt und dann in
PSpice eingehackt, Parameter sind alle downloadbar gewesen. Der
bisherigen Erfahrung mit Schaltungen mit Frequenzen bis 50Mhz passt
es dann. HF Aufbau ist mir bekannt, denke aber mal dass ein Einmessen
in die Schaltung unumgänglich ist,
bzw ich mit Trimmer solange drehe, bis ich maximale HF aus dem Ausgang
bekomme, Glimmlampe müsste reichen...

Gruss,
Christian



Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote in message news:<W1w%c.17375$EI7.10600@newssvr29.news.prodigy.com>...

Hallo Christian,

Bei so etwas habe ich schon mal "gepfuscht". Habe einfach das
Transistormodell und alle Bauteile in SPICE geladen und dann solange
virtuell daran gefeilt, bis es passte. Und es passte in der echten
Schaltung wie angegossen. Allerdings muss es alles auch HF gerecht
aufgebaut werden.

Die SPICE Modelle fuer Transistoren gibt es meist als Download File beim
Hersteller. Da muss also nicht viel eingetippt werden.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Joerg]

Hallo Christian,

Bei 433 MHZ ist das Problem, dass jedes Picofarad alles in den Teich
setzen kann. Die Nanohenrys auch, aber die sieht man ja recht einfach.
Selbst wenn die Dielektrik des Platinenmaterials abweicht, ist die
Simulation schon weniger gueltig. Deswegen haben wir oft Alumina
Substrate eingesetzt, wenn es ueber ein paar hundert MHZ ging.

Was mir immer viel geholfen hat, waren Kapazitaetsmessungen an laufender
Schaltung. Da stellte sich auch schon mal heraus, dass Bauteile nicht so
ganz die Daten einhielten, die der Hersteller angab.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Martin Laabs]

In article <9c10d.13636$QJ3.9262@newssvr21.news.prodigy.com>,
Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> writes:

Hallo Christian,

Selbst wenn die Dielektrik des Platinenmaterials abweicht,

Ich glaub da übertreibst du etwas. FR4 hat ein epsilon-r
von 4.8 und variiert um +-0.5.
Wenn du jetzt eine Stripline hast sind die Impendanzabweichungen
nicht so tragisch. (Ich habe es vor kurzem ausgerechnet aber
habs nicht mehr im Kopf. Aber mehr als 10 Ohm nicht)

Und in ich kenne kein industrielles Produkt was bei 433Mhz
HF-Materialien verwendet.

Tschüss
Marti L:

 

[Joerg]

Hallo Martin,

Ich glaub da übertreibst du etwas. FR4 hat ein epsilon-r
von 4.8 und variiert um +-0.5.
Wenn du jetzt eine Stripline hast sind die Impendanzabweichungen
nicht so tragisch. (Ich habe es vor kurzem ausgerechnet aber
habs nicht mehr im Kopf. Aber mehr als 10 Ohm nicht)


Das stimmt. Aber es wird nicht immer alles in FR4 geliefert. Selbst

dann, wenn man es ausdruecklich spezifiziert hatte. Dann sind da noch
die kleinen Missverstaendnisse bei Schichtdicken. Nachdem das bei einem
Design von mir passierte, hatte der Platinenhersteller allen Ernstes
gesagt "das hat noch nie jemandem was ausgemacht".

Und in ich kenne kein industrielles Produkt was bei 433Mhz
HF-Materialien verwendet.


Eine Menge ISM Module kommen auf 0.7mm Alumina Substrat. Es ist nicht

nur das Material, was reizt. Die Widerstaende werden siebgedruckt und
lassen sich auf fast beliebige Praezision automatisch lasertrimmen.
Sogar HF Phasengaenge kann man bei laufender Schaltung (aktiv) trimmen.
Auch die aufgedruckten Antennen sind sehr schoen. Alles wir per Laser
abgeglichen, der Handabgleich durch einen Techniker entfaellt.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Andreas]

Hallo!

Kennst Du RFSIM, ein HF-Simulationsprogramm? Damit kannst Du
vollautomatisch matchen:

http://www.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/RFSim99.exe

Aber Vorsicht! Du kannst die verwendeten Bauteile umschalten auf
Definition per physikalischem Modell mit Angabe der Resonanzfreq., Güte
usw. der verwendeten Bauteile. So solltest Du auch vorgehen. Meine
Erfahrung ist, dass die rechnerischen Ergebnisse z. T. von der Praxis
sehr abweichen. Wie andere schon sagten, Streuinduktivitäten und
-kapazitäten können alles über den Haufen werfen. Ohne
Netzwerkanalysator bist Du eigentlich aufgeschmissen.

Viel Glück!

Christian Julius wrote:

Guten Tag werte Forenmitglieder!

Trotz Fachbüchern (Nührmann, Werkbuch) verzweifle ich langsam an der
Anpassung eines PI Filters an einen BFR183 HF Transistor. Die
Rechenergebnisse stimmen einfach nicht, zudem ich bei der Vielfalt an
Möglichkeiten den Überklick verloren habe.

Diese Daten bestehen:

Emitterschaltung mit Lc=56nH, Ub=5V,Ic=25mA, f=433 Mhz, Ra = 50 Ohm.

Die Impedanz des Ausgangs der Emitterschaltung beträgt ca 150 Ohm,
diese muss an 50 Ohm angepasst werden.

1) Welchen Filtertyp muss man einpassen, T oder Pi?
2) Wie berechnet man die Bauteilgrössen?

Vielleicht kann mir ja jemand helfen, nach 3 Tagen stehe ich kurz vor
dem Aufgeben....

Gruss,
Christian

 

[Joerg]

Hallo Andreas,

...Ohne Netzwerkanalysator bist Du eigentlich aufgeschmissen.

Gar so schlimm ist es nicht. Man kann eine Menge durch Ausprobieren
erreichen. Ein Trick, den ich schon mal benutze: Kleine Blechfaehnchen
an HF Knoten anloeten. Die biege ich dann mit einem Plastikstielchen hin
und her und sehe, was passiert. Da findet man rasch heraus, ob etwa
zuviel Streukapazitaet an einem Knoten vorhanden ist. Mit
Luftinduktivitaeten ist es aehnlich. Wenn es nicht gerade knochenharter
1.5mm Silberdraht ist, kann man die mit einer Holzwaescheklammer
zusammendruecken und mit einer angespitzen Waescheklammer auseinanderziehen.

Der Kostenpunkt fuer diese "Tools" bewegt sich im Milli-Euro Bereich.
Ausser, wenn eine Beschwerde ueber das raetselhafte Abnehmen des
Waescheklammervorrats kommt. Dann muss man schon mal ein romantisches
Abendessen spendieren.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Oliver Bartels]

On Fri, 10 Sep 2004 18:22:26 GMT, Joerg
<notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote:

Hallo Andreas,

...Ohne Netzwerkanalysator bist Du eigentlich aufgeschmissen.

Gar so schlimm ist es nicht. Man kann eine Menge durch Ausprobieren
erreichen.
Der Knackpunkt ist nur, dass es:

a) um *komplexe* Anpassung geht - *zwei* Parameter -, hingegen
das Verfahren von Probier zumeist nur *einen* Parameter erfaßt,
und die Kurven auf dem Smith Chart eben *Kurven* sind.
b) das ganze Zeugs *frequenzabhängig* ist.

Die Bastellösung ist in dem Fall immer *suboptimal*, bei 434MHz ISM
mag es noch gehen, bei 868MHz wird es schwierig, bei 2,4GHz ist
Schicht im Schacht.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Joerg]

Hallo Oliver,

a) um *komplexe* Anpassung geht - *zwei* Parameter -, hingegen
das Verfahren von Probier zumeist nur *einen* Parameter erfaßt,
und die Kurven auf dem Smith Chart eben *Kurven* sind.


Das kommt auf die Erfahrung an. Wer regelmaessig Pi Filter in

Sendeendstufen bei jedem Frequenzwechsel neu abstimmen musste, kennt
das. Es geht um die rasche Bedienung zweier Drehkondensatoren
gleichzeitig, einen mit links, den anderen mit rechts. Rasch, weil sonst
die Anoden anfangen, zu gluehen. Wahrscheinlich bekommt das auch jemand
hin, der beidhaendig Klavier spielen kann, was bei mir leider nicht der
Fall ist.

b) das ganze Zeugs *frequenzabhängig* ist.


Naja, er hat doch nur von 433MHz geschrieben. Das ISM Band dort ist

hauchduenn. Selbst wenn es das 70cm Amateurfunkband ist, das ist nur
10MHz breit.

Die Bastellösung ist in dem Fall immer *suboptimal*, bei 434MHz ISM
mag es noch gehen, bei 868MHz wird es schwierig, bei 2,4GHz ist
Schicht im Schacht.


Habe ich schon ueber 1GHz gemacht. Wenn man einmal einen

"professionellen" Richtkoppler oder Drehabschwaecher aufschraubt, kommen
oft wundersame Dinge zum Vorschein. Biegeblechlein ;-)

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com