Bandpassfilter och temperaturberoende?

SA5PMG

SA5PMG

Well-Known Member
Mitt senaste större projekt är en hembyggd Sudden TX och den verkar funka som den ska när jag matar den med min DDS-baserade VFO dock så är inte signalen så snygg trots jag trimmat R15 vid Q5:s emitter till konservativa 76 Ohm (jämfört med konstruktionens max på 50 Ohm). Notera Vpp på 27.2V, dvs uteffekt enligt spec.

DS1104Z_20151102-204307.png
Så det blev dags att bygga ett par bandpassfilter med inspiration av denna sida och m.h.a mjukvaran Elsie samt en mätmetod för spolarna enligt denna video. Jämfört med ett par kalkylatorer på nätet fick jag oftast minska ett varv.

Bild på filtrerna för 40m (överst) och 20m(nederst), på bilden är 20m aktiverat men just nu mäter jag på 40m. 40m använder T50-2.
DSC_0189.png

Mätuppställning:
|DDS VFO|--|koax med krokodiler|->|Sudden TX|--|kort SMA kabel|->|filter|--|SMAkabel + adapter och mer kabel|->|BNC T-kors|-->|Konstantenn| och T-korset är också inkopplat i oscilloskopet.

Startar mätningen:
DS1104Z_20151102-210217.png
Vpp endast 14 men efter stund så ser jag amplituden stiga sakta och efter ca 90s så verkar nivån stabiliserat sig på på Vpp 31V.
DS1104Z_20151102-210347.png
Vad är det som händer?

Jag noterade också att strömförbrukningen sjunker sakta under förloppet. Jag har ett labbaggregat inställt på 15V och det visar 51mA när jag matar mitt hemmabygge som matar ut 3.3V, 5V, 9V och 12V. Kopplar jag bort Sudden så visas 30mA dvs Sudden drar 21mA på tomgång. Trycker jag in TX så visas 140mA dvs Sudden drar då 140-51=89mA. Under tiden medan amplituden ökar så minskar förbrukningen till 61mA(112-51).

Återigen vad händer?

Nu ska jag kolla på 20m och återkommer.

En bild på Sudden också:
DSC_0194.JPG
Och konstantennen är enligt denna beskrivningen dock utan mineraloljan än så länge.

Edit: Inga komponenter blir särskilt varma förutom Q5 och Q6 på Sudden.
 
Kan du koppla in en PWR/SWR-meter direkt efter BP-filtren d.v.s. före t-korset med oscilloskopet och konstlasten ?
 
Tyvärr inte, har inte byggt en sådan ännu. Hur skulle den bidra till felsökningen?
 
Om sändaren ger konstant uteffekt utan bandpassfilter så kanske problemet skall sökas i filtret. En möjlighet är att någon av kondensatorerna ändrar värde när den blir varm vilket kan ge sådana effekter. Det förekommer att kondensatorer är defekta. Ändras impedansen så ändras lasten på PA-steget vilket påverkar strömmen.
 
Den kan kopplas först direkt mellan sändare och T-korset konstlast / oscilloskop UTAN filter emellan för att kontrollera att konstlasten
(som nu går utan sin olja) är juste samt att inget konstigt sker med oscilloskopingången (sånt kan faktiskt också hända).

Är detta OK, kopplas filtret in i kedjan. Sticker nu SWR iväg efter en stund i den nya kopplingen, är det något i filtret som spökar, se EQL´s svar ovan.

Bygg en PWR/SWR-meter omgående om du kan, eller införskaffa på annat sätt. Det är liksom nästan instrument 1A i verktygslådan ;)
Ett mycket enkelt instrument som rätt använt kan visa otroligt mycket information !
 
Konstlasten var faktiskt den som gjorde att jag trodde att Sudden hade fel på sig när det i själva verket var kortis och en trasig diod i den. Jag tror konstlasten klarar sig utan oljan då motstånden klarar 60W och jag skickar max 2W.

Har nu mätt tempen med IR-termometer, ingen komponent ökar i temp. Byta kondingar blir nästa test.

Att bygga ut min signalgenerator till en SNA stod faktiskt före filtrerna i listan men de trängde sig på något sätt :)
SWR/PWR meter står längre ned på listan tillsammans med automatisk antenntuner men ska nog bygga ihop nåt enklare först. Jag har ju ändå 5st AD8307 liggandes fast de kan ju gå åt under tiden jag lär mig löda de små rackarna.
 
Börja med mätinstrumenten är mitt råd.
Utan verktyg är det svårt att jobba, och utan mätinstrument är det omöjligt att se vad som händer.

Det finns en gammal sliten, men sann klyscha som säger: att mäta är att veta !

Lycka till med byggandet :)
 
Det är svårt att se någon omedelbar orsak.

Toroidinduktanserna arbetar med ett magnetiskt flöde som medför en effektförlust vilken är c:a 1/10 av den som ger en märkbar ändring av
induktansen.

Däremot kan parallellkondensatorerna utsättas för mer HF-ström än vad de är avsedda för. Det flyter c:a 0,5A genom dem vid en effektnivå av 2 W.

Jag har dock lite svårt att se vitsen med ett BP-filter efter sändaren, när ett LP-filter gör ett betydligt mer effektivt jobb att undertrycka övertoner för en given komplexitet.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Kan ikväll konstatera att jag inte kan upprepa märkligheterna men ser idag mha min nybyggda PWR meter att 40m-filtret också ligger fel i frekvens. Båda filtrerna dämpar dessutom signalen 3-4dB i passbandet så de skrotas till förmån för lågpassfilter.
 
Jag fortsätter den här tråden trots att jag nu har ett nytt problem och lågpassfilter istället men för övrigt samma uppställning.

Mäter utsänd effekt direkt från förstärkaren m.h.a. min nykalibrerade PWR meter (den är riktigt linjär och fin) ihop med min riktkopplare. Får för övrigt samma värden med och utan oscilloskopet inkopplat så det är inte med och ställer till det.
DS1104Z_20151116-185418.pngMätaren säger 32,4 dBm/1,74W.

Kopplar in lågpassfiltret:
DS1104Z_20151116-185308.png
Och mätaren säger 29 dBm/0.79W.

Visserligen innehåller övertonerna en hel del energi men och mätaren är ju bredbandig 0-500MHz men att över hälften av energin försvinner filtret tycker jag låter mycket och jag får inte ihop det när jag tittar på övertonernas nivå i spektrumet. Se följande bilder för större del av spektrumet:
DS1104Z_20151116-185604.png DS1104Z_20151116-185617.png DS1104Z_20151116-190723.png

Visserligen ger oscilloskopets Vpp-mått en fingervisning om läget också.

Försvinner verkligen hälften av effekten i övertonerna, dvs äts upp av filtret?
 
Jag förutsätter att du menar att du med oscilloscope mätt före och efter filtret och med filtret inkopplat hela tiden och har en 50 Ohm avslutning "i slutet".
Det är inte fråga om hälften av effekten i de två oscilloscopebilderna ovan.
Formel p= U * U / R ger (VRMS, gul kurva/mätvärde)
7.18V ger 1,03 W
5,97V ger 0,71W
i 50 Ohms last.
Skillnaden blir då 1,4 dB vilket är precis vad din FFT visar. Om det är 10dB/ruta i upplösning vertikalt... Svårtytt.

För din grundfrekvens 7 MHz i FFT-kurvan så sjunker dess nivå ca 1,5 dB vilket stämmer rätt bra med ovanstående beräkning.

Om du mäter först direkt från din förstärkare med effektmeter och avslutare och får ett värde och sen därefter sätter in ditt lågpassfilter emellan förstärkaren och effektmetern och då får ett "sämre" värde än de 1,4 dB oscilloscopet visar, kan det vara så att ditt filter inte uppvisar 50 Ohm mot förstärkaren. Då får du reflektion i den punkten och därmed avger inte förstärkaren lika mycket effekt in i filtret som den matade effektmetern meddå den ensam var inkopplad. Då får du ett upplevt "för lågt" lägre värde med filter än utan.
 
Nej, det är med och utan filter och 50 Ohm konstlast i slutet.
Vertikala upplösningen 10dBV per ruta tolkar jag det som enligt UI:t, manualen säger dock dB/dBm.

Ska testa att mäta före och efter filtret samt ta och köra filtret i en VNA på jobbet (fel impedans i filtret låter ju klart misstänkt) samt fundera över vad du skrivit lite mer.
Stort tack så länge.
 
En annan aspekt är att effektmetrar som innehåller någon form av dioddetektor medför en ganska stor felvisning när insignalen inte är rent sinusformad.
Storleken av denna felvisning beror på fasläget mellan grundton och övertoner.

Som Lasse/KYH är inne på har också impedansen som effekttransistorn ser reflekterad från filtret en påtaglig betydelse, detta beror i sin tur på hur filtret är utformat.

När den första komponenten är en kondensator så går impedansen mot 0 när frekvensen ökar, och om den är en induktans går impedansen mot oändligheten.

Med "vanliga" komponenter i ett lågpassfilter inom HF-banden så är det svårt att komma över 0,5 dB eller 10% effektförlust i passbandet.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Jag har mätt på ett av lågpassfiltren till min QRP-rigg som är på gång. Ett 5-poligt LPF optimerat för att släppa igenom upp till 21,1 MHz dämpar 0,13 dB vilket betyder att om 1 W matas in så kommer 970 mW ut. Förlust 30 mW. Det är ganska typiska värden du kan förvänta dig. Det går att komma ner till strax under 0,1 dB med bättre kondensatorer och högre Q-värden i spolarna.

Return loss är c:a 25 dB vilket är bra nog. Motsvarar SVF 1,12:1.

För beräkning använder jag ett program som heter Elise. Studentversionen är gratis och räcker till för de flesta vanligare filtren. När programmet räknat ut komponentvärden mäter jag in induktanserna till så exakta värden som min induktansmeter medger. Jag ser till att korta ner tilledningarna till de mått som skall användas i den färdiga konstruktionen. Även kondensatorerna mäts in med en kapacitansmeter. Vid behov parallellkopplas flera kondensatorer för att hamna så nära framräknat värde som möjligt. Två i parallell är bra nog i de flesta fall.

Ett filter som beräknats, komponenterna mätts in och byggts omsorgsfullt på detta sätt behöver aldrig efterjusteras. Det hamnar exakt rätt på första försöket.

För att minimera förluster så byggs filtren i princip alltid i luften på en bit kopparlaminat dom jordplan. Minsta möjliga ledningslängd på kondensatorerna. Viktigt! Det är den absolut bästa metoden då ledningsbanorna och öar i mönsterkorten tillför oönskad kapacitans och induktans plus förluster. Det går dock att få till bra filter på mönsterkort också men det krävs en del speciallösningar i layouten för att få bra data.

Prova att avsluta ditt filter i en 50 ohm last och mät SVF. Du bör sträva efter SVF bättre än 1,2:1 så får du inga anpassningsproblem som kan göra att sändaren snedbelastas och därmed avger mindre effekt så som KYH är inne på. Det är ett vanligt problem som visar sig som märkliga mätvärden och att olika kabellängder ger olika resultat etc.

Ett tips är att se varje modul som en egen enhet med egen funktion. När du byggt filtret så avprovar du enbart filtret och ser till att SVF är bra och att dämpningen inte är för hög samt att brytfrekvensen hamnat rätt. Med alla moduler/enheter optimerade för 50 och så kan du sedan bygga ihop en funktionsprototyp som en Lego-byggsats. Så gör jag och det är en flexibel byggmetod i utvecklingsskedet. Enstaka moduler kan byta ut mot nya etc.
 
Har kört Elsie när jag pillat med filtret men jag har denna gång inte mätt mina lindade induktanser i förväg och min komponenttestare är dålig på små kapacitanser och ganska kass på induktanser över huvudtaget. En LC-mätare typ AADE står på listan över aktuella byggen.

Ritning på filtret:
40m_lpf.png
Och en plot, säg till om siffrorna blev för små.
40m_plot.png

Bild på bygget, spolarna är lindade med AWG18 på T50-2 toroider.
lpf_40m.JPG
Att göra mao: Kortare ben åtminstone på vänstra spolen, luftledningar samt bort med byglingarna eftersom första versionen av fyren blir ändå en enbandarare. Men först mäta SVF.

Försöker helt klart köra legotänket men man blir lite ivrig när man nästan har allt på plats.

Siffror om förväntade förluster var matnyttigt, har inte hittat några uppgifter tidigare på det.
 
Först en koll att jag mäter på rätt sätt:
Signalgenerator->in dubbel riktkopplare ut->filter->konstlast samt RF power meter inkopplad i reflected på riktkopplaren. Forward på riktkopplaren är terminerad med 50Ohm.

Först kör jag en mätserie utan filter dvs med öppen utgång på riktkopplaren för att få en referens på full reflektion. Och sedan tar skillnaden och sedan beräknar SVF, låter det rätt?

Här är mätvärdena:
40m_vswr.png
Av detta drar jag slutsatsen att brytfrekvensen för filtret har blivit för låg. Vad kan man mer utläsa?
 
Ja men du kan inte vara helt säker på hur signalgeneratorn beter sig utan last eller alternativt med kortsluten utgång.

Jag tycker du skall börja med att verifiera att din dubbla riktkopplare fungerar som den skall. Med den kan du sedan mäta både transmission (PWR FWD) avslutad i 5o ohm och reflekterad effekt från din 50 ohms last eller ditt filter avslutat i 50 ohm. När du bestämt dig för att riktkopplaren fungerar som den skall så kan du mäta genomgångsdämpningen i filtret. Det är nog det första du vill veta.

Förbered mätningen. Anslut signalgeneratorn till riktkopplaren och avsluta denna i 50 ohm. Om du känner utkopplingsdämpningen i läge FWD så skall den effekt du mäter upp plus utkopplingsdämpningen motsvara signalgeneratorns uteffekt.

Därefter ansluter du filtret före riktkopplaren. Då kan du få reda på hur mycket filtret dämpar på olika frekvenser och var brytfrekvensen hamnat. Ibland anger man brytfrekvensen som -3 dB punkten men i mer kritiska tillämpningar som i en QRP-sändare kanske man inte kan tolerera mer än max en halv dB dämpning. Då får man beräkna filtret för 0,5 dB @ fc eller för en något högre brytfrekvens. Det är ju lätt gjort i Elsie.

Som sista punkt kan du mäta reflekterad effekt och räkna ut SVF. Då skall filtret anslutas efter riktkopplaren. Dock kan ett filter visa relativt låg dämpning utan att SVF är kanonbra och vice versa. Det är lite lurigt att enbart förlita sig på SVF.
 
Jag kan inte se att brytfrekvensen är för låg, men däremot att riktkopplaren visar "uppåt väggarna".
I spärrbandet ska Return Loss vara i häraden 0,5 dB motsv SWR 30-40:1

Det kan vara så att direktiviteten i riktkopplaren är dålig på dessa frekvenser.
Prova med att avsluta riktkopplaren med öppen, kortsluten och 50 ohm i tur och ordning för att se vad som händer.
Dessutom är det vanskligt att försöka sig på att karaktärisera filter i enbart transmission.

Vad använder du för sorts signalkälla?

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top