Forum: HF, Funk und Felder ZF-Filter für DAB-Empfänger in Eigenbau gesucht

Ich hatte erst nach Keramik-Bandpässen gesucht, aber die gibt es eher 
für die unteren GHz-Bereiche.
Minicircuits hat für tiefere Frequenzen "Lumped LC":
https://www.minicircuits.com/WebStore/RF-Filters.html?interface=SMT&filterTypeNum=1
eher deutlich breiter, hier 20-21 MHz:
https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=SXBP-20R5%2B
Datenblatt:
https://www.minicircuits.com/pdfs/SXBP-20R5+.pdf

Du hast keine Angaben über Dämpfung im Sperrbereich gemacht. Mit 
5-7-poligen LC-Filtern kommt man bei "realen" Bauteilen nur im Bereich 
3-4 MHz Mittenfrequenz auf brauchbare Durchlasskurven. Die von Christoph 
erwähnten LC-Filter garantieren nur 20dB Sperrdämpfung.

Peter schrieb:
> Kennt Ihr einen Filter für die ZF, der eine Bandbreite von 1,5 MHz hat?
> Die Mittenfrequenz sollte irgendwo bei 10 - 30 MHz liegen damit der ADC
> das Signal gut erfassen kann.

Schau mal hier:

https://dk4sx.darc.de/filterschaltungen.htm

Die Bilder 13 und 14 sind vielleicht etwas für dich, oder auch andere ?
Leider sind keine Rechenwege dabei, aber mit etwas Fingerspitzengefühl 
bekommt man das schon zum Laufen. Ich hoffe, du hast etwas zum Messen.

Habe so etwas schon mal mit 2 Pi Segmenten als TP-BP für 2m gebaut; 
harmlos, gutmütig, problemlos zu bauen, gute Werte.

Viel Erfolg

73
Wilhelm

Wieso soll das nur bis max. 4MHz gehen? Einfach eine andere Topologie 
wählen. Dann sind exotische L-Werte im nH-Bereich nicht notwendig 
(richtig, schon bei 10MHz kaum machbar). Wir reden hier über Bandbreiten 
von >10% (z.B. b3=1,5MHz bei fm=12MHz -->12,5%).

Die leider nicht angegebene, gewünschte Sperrdämpfung in einem 
definierten Abstand von der Filtermitte ist entscheidend. Beim hier 
gezeigten Filter liegt sie bei >65db im +/-5MHz Abstand von fm.

Im Bild das Beispiel eines 4-Pol Meshfilters mit fm=12MHz und b3~1,5MHz 
(ripple-BW 1,4MHz, annähernd Tschebysheff 0,2db). Durchlassdämpfung 
<2db.
Bei den Caps wurden Normwerte eingesetzt, die Spulengüte mit Qu=150. 
Locker erreichbar mit z.B. T68-6 Ringkernen (evtl. reichen sogar schon 
T50-6).
Muss man eben selber bauen.

@Peter: es wäre schön, wenn du die gewünschten Selektionswerte angibst, 
damit das Rätselraten aufhört.
MfG,  Horst

Vielen Dank für eure Antworten.

Der nächste DAB-Channel ist nicht weit weg, es sind lediglich 336kHz 
Abstand.  https://de.wikipedia.org/wiki/T-DAB-Frequenz

Angenommen, ich nehme 4MHz als Mittenfrequenz, dann wäre der 
Durchlassbereich von 3,232MHz bis 4,768MHz. Der Sperrbereich geht bis 
3,056MHz und beginnt wieder ab 4,944MHz und sollte eine Dämpfung von 
35dB oder mehr haben.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Minicircuits hat für tiefere Frequenzen "Lumped LC":
Die passen leider nicht ganz von der Bandbreite, der nächste Kanal würde 
nicht gefiltert werden.

Ich habe versucht, mit 
https://markimicrowave.com/technical-resources/tools/lc-filter-design-tool/ 
einen Filter zu erstellen, allerdings ohne Erfolg. Welche Tools 
verwendet ihr?

> Welche Tools verwendet ihr?
Den AADE Filter Designer für LC-Filter:
http://www.ke5fx.com/aadeflt.htm

Hier habe ich mal ein Berechnungsbeispiel für einen Tiefpass gezeigt:
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM#Tiefpassfilter-Berechnung

Ansoft-Designer, findest du bei Gunthard Kraus (googeln).

Leider haben alle diese Tools die Macke, dass sie Filter mit idealen 
Bauteilen rechnen bzw. optimieren und dir anschließend zeigen können, 
wie die Durchlasskurven mit realen Bauteilen (Güte etc.) aussieht, aber 
sie optimieren kein Filter mit den realen Bauteilewerten. Wenn jemand da 
Abhilfe kennt...

Moin,

Peter schrieb:
> sollte eine Dämpfung von
> 35dB oder mehr haben.

Wie kommste denn auf diese Wert? Ich frag mal so dumm, weil, wenn ich 
mal in das Kurzdatenblatt vom z.B. Si2177 Tunerchip guck', dann sieht 
mir das im Blockschaltbild danach aus, als haetten die da ueberhaupt 
kein analoges ZF-Filter vor den ADCs noetig - und sooo viel anders ist 
DAB jetzt auch nicht gegenueber DVB-T. iirc ists bei der NorDig-Spec 
auch so, dass da lustige "Mischungen" aus einem kraeftigen analogen 
TV-Kanal (mit nem schoenen analogen Bildtraeger mit ordentlich "Bums") 
und gleich daneben einem eher schwaechlichen DVB-T Kanal getestet 
werden.
Also scheint mir das Verlagern des ZF-Filters auf die digitale Seite der 
Signalverarbeitung eher das Mittel der Wahl zu sein.

Gruss
WK

Hast Du dir mal die ganze Mathematik zu dem Thema angeschaut? DAB wird 
normalerweise mit i/q direktmischern auf "0" runtergemischt und dann mit 
exakt 2048kHz gesammpelt. Tiefpassfilter irgendwo bei etwas über 700kHz 
wäre optimal.

> optimieren
mit Ansoft habe ich noch nicht gearbeitet, aber mit dem uralten "Eesof 
Touchstone" noch unter DOS. Der hatte einen "Optimizer", damit konnte 
man die Bauteilwerte nach vorgegebenen Sollwerten automatisch optimieren 
lassen. Ich nehme an, das gibt es in heutigen Berechnungsprogrammen 
auch.

Das kann natürlich auch keine Wunder bewirken, und reale Bauteile muss 
man irgendwie in die Simulation einbringen, vielleicht eine Güte oder 
einen Serienwiderstand?

Andreas M. schrieb:
> DAB wird
> normalerweise mit i/q direktmischern auf "0" runtergemischt und dann mit
> exakt 2048kHz gesammpelt. Tiefpassfilter irgendwo bei etwas über 700kHz
> wäre optimal.

Das ist ein guter Ansatz da es das Filterdesign sehr vereinfacht.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Den AADE Filter Designer für LC-Filter:
> http://www.ke5fx.com/aadeflt.htm

Den schau ich mir an.

Hallo zusammen,
ausser dem AADE Filter-Designer gibt es ja auch noch anderes:

https://tonnesoftware.com/index.html
Die Software heisst 'ELSIE'

Kann z.B. auch Monte-Carlo.
Einfach zu bedienen und prima, verlässliche Ergebnisse.
Heute habe ich gesehen, dass es auch Rechner für Tiefpässe gibt,
scheint interessant, habe aber selbst noch nicht damit gearbeitet.

73
Wilhelm

Im AADE kann man immerhin Werte ändern und die Durchlaßkurve dann neu 
plotten lassen. Damit sieht man immerhin den Einfluß der einzelnen 
Bauteilwerte. Zusätzliche Serienwiderstände gehen leider nicht, wenn ich 
noch recht weiß.
Es gab damals noch ein anderes DOS-Programm, wo man das konnte. Plotten 
ging nur über ein DOS-VGA-Bildschirm-Copyprogramm, das man im 
Hintergrund starten musste. Die Taste DRUCK konnte wenn ich mich recht 
erinnere nur Texte drucken. Grafik ging erst unter Windows richtig.

> Monte-Carlo
war eine der Optimierungsstrategien in Touchstone.
Das gibt es auch in LTspice, aber nicht zur Optimierung.

Ansoft-Designer:
https://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/index.html
Beitrag "Gunthard Kraus DG8GB silent key"
speziell Filterberechnung damit:
https://www.gunthard-kraus.de/Ansoft%20Designer%20SV/Tutorial/Ansoft%20%20Designer%20SV_2014.pdf
ein 10,7MHz-Bandpass mit qucsstudio:
https://www.gunthard-kraus.de/qucsstudio/Tutorial_Qucsstudio_V1-7_M%C3%A4rz%202019.pdf#page=144

Peter schrieb:
> Angenommen, ich nehme 4MHz als Mittenfrequenz, dann wäre der
> Durchlassbereich von 3,232MHz bis 4,768MHz. Der Sperrbereich geht bis
> 3,056MHz und beginnt wieder ab 4,944MHz und sollte eine Dämpfung von
> 35dB oder mehr haben.

Mein lieber Mann, das ist ja reichlich ehrgeizig - nur 336kHz 
Abstand/35db bei einer Bandbreite von 1,5MHz. Ist zwar möglich, aber der 
Aufwand bei realistischen Güten ist schon sehr heftig. Hab mal ein 
Beispiel mit "Elsie" (benutze ich seit Jahren) angehängt - Cauerfilter, 
M-derived. Ich habe die Impedanz mit 100 Ohm gewählt, damit die 
Bauteilwerte halbwegs realisierbar sind. Wie die Screenshots zeigen, 
kann man mit Elsie optimieren, Monte-Carlo anwenden, Güten für L und C 
einsetzen, usw.
Elsie erzeugt auch LTSpice .asc-Files (hängt dran).
Ob das alles sinnvoll ist, kann ich nicht beurteilen.

Also die 4 MHz waren von mir ja nur mal so in die Runde geworfen, weil 
ich mit den von Iowa Hills RFFilter angebotenen Filtertypen auf die 
Schnelle bei Frequenzen oberhalb 10 MHz nichts Brauchbares erreicht 
habe, zumindest nicht mit Werten von Q=100. Wenn andere Programme 
Filtertypen anbieten, die mit nicht zu extremen Induktivitäts- und 
Kapazitätswerten, bei denen auch hohe Güten realisierbar sind, auch bei 
höheren Mittenfrequenzen die Forderungen erfüllen und das günstiger ist 
als 4 MHz, dann sollte man das probieren. Typisch waren ja 
Mittenfrequenzen von 9 und 10,7 MHz.

Elsie schaue ich mir auf jeden Fall mal an. Aber es rechnet sicher auch 
nur mit Q für eine angegebene Frequenz und entweder Q=konstant oder Q~f, 
während für die meisten Induktivitäten Q logarithmisch mit f bis zu 
einem Maximalwert steigt und dann wieder fällt, wobei zumindest bei 
"guten" Spulen Q selbst bei der Eigenresonanzfrequenz noch >> 1 ist.

Coilcraft bietet für seine Spulen LT- und P-Spice-Modelle an, die das 
gut zeigen.

Hallo Tom,

ich hatte bei meinem ersten Beitrag nicht gewusst, dass solch extreme 
Ansprüche an die Selektion gestellt werden. Das geht natürlich selbst 
mit sehr hohen Spulengüten bei 10MHz nicht mehr. Daher der zweite 
Entwurf ebenfalls mit fm~4MHz.

Allerdings muss ich nach über 45 Jahren praktischer Erfahrung mit LC- 
und Quarzfiltern sagen, dass der Einfluss der Güteänderung über die 
Frequenz überschätzt wird. Der Witz ist ja, dass bei schmalbandigen 
Filtern mit erforderlicher hoher Güte (z.B. "Predistorted Filters" nach 
Zverev) die Änderung von Q über f keine Rolle spielt. Bei breiteren 
Filtern hat sie dagegen kaum einen Einfluss auf die gewünschte 
Filterkurve. Eins der noch dokumentierten Beispiele Simulation vs. 
Messung kannst du hier sehen (PDF):
Beitrag "Re: Suche Infos zum Eigenbau Preselector"
(Vorsicht - wilde Diskussionen...)

Was in der Praxis wirklich Probleme erzeugen kann, ist neben 
Streuinduktivitäten des Layouts die Eigenresonanz der Induktivitäten, 
wenn sie nicht sehr weit oberhalb der Filterfrequenz liegt (z.B. die der 
21µH-Spule im Cauerfilter). Die kann man aber schön mit einer passenden 
Parallelkapazität simulieren. Ich messe so etwas sowieso immer aus, auch 
die Güten bei der Mittenfrequenz.

Das soll aber keine Grundsatzdiskussion werden, zumal ich vom DAB-Kram 
keine Ahnung habe. Vielleicht ist ein solches Filter tatsächlich gar 
nicht notwendig.

BTW: Die S11-Kurve im Filterbild ist falsch, da ich die Impedanz dafür 
nicht auf 100 Ohm gesetzt hatte. Außerdem generierte Elsie eine 
LTSPice-Datei mit einem Fehler (Dezimalkomma statt Punkt an einer 
Stelle). Anbei die korrigierten Anhänge.

Ich gehe davon aus, dass ich einen I/Q-Direktmischer und daher 
Tiefpassfilter statt Bandpassfilter verwenden werde. Anbei mal ein 
Filterentwurf.

Schau bitte aber nochmal auf die notwendige Bandbreite, das mit dem 
700kHz war nur so über den Daumen gepeilt, Bandbreite vom DAB ist ja 
normalerweise 1536kHz, davon die Hälfte wegen I/Q, ich hoffe ich vertue 
mich da jetzt nicht.