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KW
TP-Filter
(150W Version Rev.1.01)
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Schaltbarer, 1,3kW, 9-Band
Tiefpass-Sendefilter 5.Grades für KW-Sendebetrieb
Belastbarkeit CW 1000W / SSB PEP 1300W bei SWR
< 2 |
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Jetzt neue überarbeitete
Version mit verbesserten Daten, Revision 1.1 |
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Stromlaufplan
des High Power Tiefpasfilters in high active logic (Rev. 1.1) |
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Messdaten
des High-Power TP Filters sind am Ende der Seite, bitte runterscrollen. |
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Allgemeine
Beschreibung des schaltbaren 1,3kW Tiefpass-Filters
mit 30dB Unterdrückung der 1. Oberwelle |
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Für
den KW-Sendebtrieb beim Amateurfunk besteht häufig der Wunsch
nach
"etwas" mehr Sendeleistung und einem sauberen intermodulationsfreiem
Signal. Gerade im Zusammenhang mit dem Sonnenflecken-Minimum und
starken Pile-up's besteht oft der Wunsch zur Nachschaltung einer
leistungsstärkeren PA, um die
Sendeleistung auch über den zulässigen Pegel von 750W
CW anheben zu
können. Da
hier meist Transistorendstufen zum Einsatz kommen,
ergibt sich damit das Problem mit der Unterdrückung von
ungewollten
Oberwellen, Harmonische genannt. Röhrenendstufen sind hier
aufgrund ihres PI-Filters im Anodenkreis "pflegeleichter", da dieser
Kreis bereits eine Filterfunktion übernimmt. Im speziellen
sind
hier die
ungeradzahligen Vielfachen der Sendefrequenz das Problem und es ist
schwierig die gesetzlichen Vorgaben zur Unterdrückung dieser
Harmonischen einzuhalten. Ein nachgeschalteter Tiefpass ist zwingend
nötig, doch meist ist die Unterdrückung diser Filter
nur
unzureichend, es entstehen im Filtern hohe Verluste, die eine "teuer"
erkaufte
Sendeleistung wieder in Wärme verwandeln, oder das Filter
hält die Leistung der PA schlicht nicht aus..
Hier setzt das beschriebene High-Power Tiefpass-Filter an. Es bietet in
einem
schaltbaren Filterkonzept 6 unterschiedlich
abgestimmte
Tiefpass-Strukturen, die eine Unterdrückung der 1.
Harmonischen von ca.
30dB und mehr bieten. Dafür wurden Filterstrukturen 5. Grades
entwickelt und bei sehr hoher Bauelementegüte umgesetzt. Die
Durchgangsdämpfung dieser
Filter liegt im Bereich von 0,1 - 0,8dB und ist damit nahezu
vernachlässigbar.
Diese Daten sind nur mit
sehr hochwertigen Bauelementen erreichbar. Aus diesem Grund
werden für diese Filter ausschließlich
hochwertige Mica
Glimmerkondensatoren mit 1kV Spannungsfestigkeit eingesetzt. Die
Induktivitäten sind aus T157 Amidon Ringkernen aufgebaut. Der
Drahtdurchmesser ist 1,5mm und alle Spulen einzeln
ausgemessen.
Diese Bauelemente können nicht mehr als
preiswert bezeichnet werden und führen zwingend zu einen
Mehrpreis
gegenüber der 300W Version dieses TP-Filters
Die Dimensionierung der Filter ist für ca. 1000W Dauerstrich
Sendeleistung ausgelegt. Damit ist eine PEP SSB Leistung von 1,3kW
problemlos
möglich, wenn das SWR unter 2 bleibt.
Das gesamte Filter besteht aus 6 unabhängigen
Filterzügen,
die mit hochwertigen
und bis 10A belastbaren Relaiskontakten umgeschalten werden.
Um bei der Konzeption der Hardware im bezahlbaren Kostenrahmen zu
bleiben war es
notwendig einige Filter für dicht zusammen liegende Bander
gemeinsam zu nutzen. Das trifft zum Beispiel für die
Bänder 40m/30m, 20m/17m und 12m/10m zu. Jede dieser
Kombinationen wird
von je einem Filterzug realisiert, was einen Kompromiss bei
Aufwand und Nutzen darstellt.
Die Verteilung der Bänder auf die einzelnen Filter
unterscheidet
sich etwas von der 300W Version. Bei diesem 1,3kW Filter wird das 17m
Band gemeinsam mit dem 20m Band vom 4.Filter realisiert.
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Dieses Filter
ist die ultimative
Lösung wenn leistungsstarke Transistor PA's auf die
gesetzlichen Anforderungen zur
Oberwellenunterdrückung treffen. Dieses Filter schafft es mit
seinen hochwertigen Bauelementen und einem Schaltungskonzept 5. Grades
eine Unterdrückung von 30dB zu erreichen. Mit normalen,
preiswerten Keramikkondensatoren ist das für
Sendeleistungen im Kilowattbereich nicht realisierbar. In letzter Zeit
haben sich einige Funkamateure mit dem Thema
Güte von Kondensatoren beschäftig und sind immer zum
Ergebnis
gekommen, wenn hohe Güte bei hoher
Spannungsfestigkeit
nötig ist, dann gibt es nur Mica-Glimmerkondensatoren als
Lösung.
Die Messdaten der Filter sprechen
hier eine deutliche Sprache und sind weiter unten auf der Seite
verfügbar. |
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9-Band / 6 Kanal Tiefpassfilter
1kW CW / 1,3kW SSB Version, Vorderansicht |
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9-Band
/ 6 Kanal Tiefpassfilter 1kW CW, 1,3kW SSB PEP |
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Das
gesamte Filter befindet sich auf einer 160 x 100mm großen
Leiterkarte (Europakarte), Bauhöhe der high-power Version ist
ca.
100mm und wird mit +12V
Gleichspannung über
Relais umgeschalten. Nicht genutzte Filter sind automatisch vom
Signalweg getrennt und ein- und ausgangsseitig auf Masse gelegt. Wird
kein Filter aktiviert, so wird eine Entkopplung von 65dB @ 29MHz
erreicht.
Jedes Filter wird mit je einem Relais am Ein- und Ausgang geschaltet.
Auf diese Weise wird eine maximale Entkopplung zwischen Ein- und
Ausgang der Filterplatine erreicht. Die Größe der
Baulemente
zwingt dazu die Platine beidseitig zu bestücken. So sitzen die
PA-seitigen Spulen und Kondensatoren auf der Unterseite der Platine
Für jedes Filter existiert ein eigener 12V Steuereingang. Alle
Relais sind mit Kondensatoren entstört und haben
Freilaufdioden
zum Kappen der negativer Spannungsspitzen. Der
gesamte Leistungsbedarf für die beiden Umschaltrelais pro
Filter ist 60mA
bei 12V bzw. 0,72W.
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Um die Kosten
und Größe der Platine im
erträglichen Rahmen zu halten wurden drei Filterzüge
so
ausgelegt das sie für zwei Bänder gemeinsam genutzt
werden können.
Damit reduziert sich die Zahl der nötigen Filter von 9 auf 6
Stück.
Die
Filterkonfiguration ist wie folgt:
(bei 300W TP-Filter ist die Verteilung
anders)
1. Filter: 160m Band
2. Filter: 80m Band
3. Filter: 30m / 40m Band
4. Filter: 20m / 17m Band
5. Filter: 15m
6. Filter: 10m / 12m Band |
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Messdaten
des High-Power TP Filters Rev. 1.1 für die einzelnen
Amateurfunkbänder |
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Die Messdaten
wurden mit einem kalibrierten Agilent
Networkanalyzer ENA 5071B aufgenommen und sprechen eine deutliche
Sprache. In den Amateurfunkbändern wird in der Regel eine
Unterdrückung der
1. und 2. Harmonischen der Sendefrequenz von >=30dB erreicht. |
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1.
Filter Daten 160m Band, Unterrückung 1.
Harmonische: -43dB, Verlust: nur 0,09dB, S11 = -19,5dB |
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2. Filter Daten 80m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische -42dB, Verlust: nur 0,12dB, S11 = -29dB |
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3. Filter: Daten 40m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische -43dB, Verlust: nur 0,17dB, S11 = -24dB |
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3. Filter: Daten 30m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -38dB, Verlust 0,15dB, S11 = -18dB |
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4. Filter: Daten 20m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -47dB, Verlust 0,32dB, S11 = -15dB |
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5. Filter: Daten 17m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -47dB, Verlust 0,42dB, S11 = -15dB |
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5. Filter: Daten 15m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -43dB,
Verlust 0,38dB,
S11 = -14dB |
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6. Filter: Daten 12m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -40dB,
Verlust 0,58dB,
S11 = -14dB |
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6. Filter: Daten 10m Band,
Unterdrückung 1. Harmonische: -36dB, Verlust 0,69dB, S11 = -12,5dB |
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kein Filter aktiv, Entkopplung
Eingang zum Ausgang des Filters S21 = @28,9MHz -67dB, @57,7MHz -35dB |
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