HF Low-Pass Filters voor 100 – 2000 W

 29-may-2016 Met een LPF gemaakt door PA1RF.

LPF

Een Laagdoorlaat filter of low-pass filter (LPF) wordt ingezet achter een HF versterker voor het onderdrukken van hogere harmonischen. Het probleem voor een zelfbouwer is dat er vaak geen courante of standaard waarden van de condensators in een ontwerp voorkomen. Het is mij gelukt om met standaard condensatoren zo'n HF LPF te maken voor 1.8 –29.5 MHz.

Met een spectrum analysator kunt u vaststellen dat dit ontwerp een betere en steilere curve heeft dan veel andere LPF's («fig LPF30). Al vrij direct na 29.7 MHz begint het onderdrukken van hogere frequenties. Een optimale werking is er als in en uitgang afgesloten worden met 50 Ohm. Er zijn hier drie typen gemaakt voor respectievelijk QRP, 200 W en minstens 1000 W.

 

QRP LPF

 

Dit is het QRP model in de testperiode. Het ontwerp is ook geschikt voor ontvanger of meetdoeleinden. De volgende typen Amidon ringkernen werden toegepast: rode T50-2 en gele T50-6.

 

BOUW

Omdat ringkernen een minimaal uitwendig veld hebben, kan alles dicht bij elkaar geplaatst worden zodat het filter nog compacter wordt dan het testmodel op de foto. Neem voor een QRP zender draad van 0.6 mm diameter of een dikkere soort. De dikte wordt min of meer bepaald door uw vaardigheid om alles op de ringkern te wikkelen en niet te breken. Een ringkern kent geen halve of nog kortere windingen, één draad erdoor en u heeft één winding.

AFREGELEN

Voor het afregelen kunt u allerlei meetapparatuur gebruiken, maar met een zendertje (fig»), SWR meter en inductievrije 50 Ohm weerstand gaat het ook. Begin op 28.5 MHz. Door het samendrukken of uittrekken van de windingen ziet u op de SWR meter onmiddellijk het effect. Doe hetzelfde daarna met verwisselde in en uitgangen. In de 15 m band heeft het filter de neiging om een iets hogere SWR te vertonen. Het is dus een persoonlijke zaak om een goed compromis te vinden tussen 10 en 15 m.

PLAATS EN VOORDEEL VAN LPF

De plaats (fig») van een LP filter is achter een SWR meter. De diodes in zo'n instrument produceren ook harmonischen die onderdrukt moeten worden. Als u een vreemde storing op uw TV waarneemt, dan kan dat komen door ongewenste signalen uit een SWR meter.

Deze positie van de SWR meter heeft nog een voordeel. Omdat in en uitgang van het filter 50 Ohm zijn, zal de SWR meter geprononceerder reageren op een geringe verandering van de antenne tuner, zodat u beter kunt afstemmen op SWR = 1.

Bij een eventueel bezoek van het Agentschap Telecom (voorheen RDR) zijn de controle ambtenaren zeer gecharmeerd (is mijn ervaring) als men er alles aan gedaan heeft om storing te beteugelen.

200W LP FILTER

Dit filter («fig) is goed voor 200 W. Met 1 kW werden de spoelen lauwwarm. De afmetingen van het gietaluminium doosje zijn l × b × h, 11.2 × 6.3 × 2.8 cm. Op een laboratorium van een technische universiteit werd de filterdoorlaat gemeten. De wetenschappers waren verbaasd dat er, zonder onderlinge afscherming en met de spoelen zo dicht bij boven en onderkant, toch zo'n goed resultaat bereikt werd. Zie de grafieken verder in dit artikel.

De spoelen werden van 1.8 mm dik trafo draad gemaakt. De draadeinden zijn 1 cm en de binnendiameter is 1 cm.

Hier wikkel ik de spoelen op een boor van 9.5 cm en dan ontstaat er vanzelf de juiste binnendiameter. Er werden parallel geschakelde (blauwe) 30 pF keramische buis condensators gebruikt waarvan hier een behoorlijk aantal aanwezig was.

Een bevriende zendamateur heeft dit filter nagebouwd volgens de opgegeven spoelmaten en heeft daarna niets meer hoeven af te regelen. U kunt eventueel de afregelprocedure van het QRP filter volgen.

De meetresultaten waren zo goed dat er verder geen moeite meer gedaan is om alle polen van het filter onderling af te schermen. Wilt u dat toch doen dan kunt u met voordeel («fig) standaard doorvoercondensatoren van 150 pF en 180 pF in de afschermschotten plaatsen. Met 200 W en zulke doorvoertypen heb ik geen problemen ondervonden. Op mijn spectrumanalysator ziet de grafiek eruit volgens onderstaande foto's. De center frequentie is 50 MHz.

 

PAØFRI LPF

Zie het verschil tussen de grafiek hierboven en de volgende grafiek.

HANDBOOK LPF

De flank van het ARRL Handbook LPF is minder stijl dan van het PA0FRI LPF.

 

Ter vergelijking werd een (fig») "standaard" LPF filter uit veel oudere ARRL handboeken nagebouwd.

Het is verbazingwekkend dat ondanks de compacte opbouw de filters een goede onderdrukking behouden. Zelfs als hier afschermschotten worden aangebracht, is het PA0FRI filter zonder afscherming tussen de filterpolen toch beter.

 

 

 

Een goed geslaagd 200 W LP filter dat gemaakt is door Piet, PE1ADY.

 

Het door PE2B gemaakte filter.

2 kW LP FILTER

2000 W LP-filter gemaakt met 6 mm² installatie aarddraad.

De 22 pF condensators parallel over de eerste en laatste spoel geven steilere flanken, maar verminderen de bandbreedte.

 

 

Geschikte Russische "ton" condensators

 

Een robuust laagdoorlaat (fig») filter is te maken van 6 mm² dik blank vertind installatiedraad dat voor het aarden van metalen objecten in huis gebruikt wordt. De binnendiameter van de spoelen is 2 cm en de draadeinden zijn 1 cm.

Het verzamelen van geschikte condensatoren voor groot vermogen is niet gemakkelijk. Voor 2 kW moet de werkspanning minstens 500 V zijn. Het is vrijwel zeker dat bij een zendamateur het filter wel eens zonder belasting aangestuurd wordt en dan is het beter om een werkspanning van een paar kV te kiezen. Op vlooienmarkten en www.ebay.de worden nog steeds) Russische toncondensators van 5 en 10 kV aangeboden.

Bij mij wordt met minder vermogen gewerkt en daarom is de benodigde capaciteit (fig») verkregen door voldoende ouderwetse keramische 30 pF/500 V buistypen parallel te schakelen. Toch hebben zij met een correcte belasting zonder nadelige gevolgen al 1500 W doorstaan.

In veel commercieel aangeboden LP filters zijn de diverse spoelen van elkaar afgeschermd. U kunt dat ook doen, maar het is niet nodig als u de montage uitvoert volgens de foto's. Met deze opstelling is de filterdoorlaat al beter dan menig gekocht model.

Afregelen gaat op dezelfde wijze als met het QRP ontwerp.

PA1RF

PA1RF heeft het 2 kW type ook gemaakt en stuurde foto's van het hele proces.

  

Het op maat zagen van de diverse zijwanden van het doosje heb ik weggelaten, maar u ziet u hoe oxydatie van de printplaten met schuursponsjes verwijderd werd. Dat doe ik trouwens ook. De diverse fasen van de constructie is in de volgende afbeeldingen weergegeven.

   

Het resultaat mag er wezen en dat is ook goed te zien aan de grafiek van een spectrum analysator.

PA1RF's eerste bouwsel met "verkeerde" spoelen

 

Het eerste product werd gemaakt met dunner draad en de spoelen hadden een buitendiameter van 2 cm in plaats van een binnendiameter van 2 cm. Het een en ander is hierboven te zien.

PG8M

PG8M heeft van het opbouwen een slide show gemaakt: https://davervel.home.xs4all.nl/2KWLPF/index.html

COMMERCIËLE LPF's

BENCHER YA-1

DIAMOND FX3025