1 kW 50 MHz LOW-PASS FILTER
Eng version click on flag

 29-jun-2020 

INLEIDING

Voor het onderdrukken van ongewenste harmonischen is het aan te bevelen om een low-pass filter (LPF of laag-doorlaat-filter) achter een 6-meter eindtrap te schakelen. Dat geldt vooral voor halfgeleider versterkers met een breedband circuit aan de uitgang.

Op het Internet staan een veelvoud van zulke LP-filters. Ingewikkelde types, vaak geen standaard componenten en met Engelse of Amerikaanse maten afgebeeld. Dit artikel gaat niet over een spectaculair ontwerp, maar over een effectief 7-polig LPF («fig), dat gemaakt kan worden met gangbare middelen. Het is een cascade van een aantal 3-polige filters.

SPOEL MET DIAMETER AA BATTERIJ

De spoelen worden gemaakt van (ongeveer) 2 mm dik draad. Goed geschikt is (fig») bruin of geel-groen 2.5 mm² installatiedraad zonder isolatie. Voor (fig») de spoelvorm kan men een AA batterij gebruiken. Dat type is in bijna elk huishouden aanwezig, zodat een zelfbouwer niet naar een boor, buis of pijp met een geschikte diameter hoeft te zoeken. Er worden 3 windingen aangebracht, die zich daarna ontspannen tot een binnendiameter van 15 mm. De zelfinductie van de spoel met aan beide kanten 10 mm lange draadeinden, komt in de buurt van 0.12 µH en dat heeft PAØEBC ook vastgesteld.

CONDENSATOR 

De toegepaste condensators hebben een capaciteit van 100 pF; een veel voorkomende standaard waarde, ook voor hoge voltages. Tot een paar honderd watt zijn UNELCO/SEMCO types («fig) met één of twee lippen goed geschikt. Bij een lager vermogen volstaan ook (fig») "gewone" keramische schijfcondensators.

Voor een vermogen tot 100 W zijn de hieronder afgebeelde typen voor zenders niet nodig. Toch kan de keus vallen op "doorknob capacitors" of ton condensators, tenminste als men de vraagprijs er voor over heeft. Het is dan ook mogelijk om zonder problemen QRO te werken.

 In Nederland heeft Elektrodump http://www.elektrodump.nl een voorraad van dergelijke condensators. Verder kon ik in ons land geen andere bron vinden, die zoiets in kleine aantallen tegen een redelijke prijs leveren kan.

TEST 3-POOL FILTER

 Met twee 100 pF zilvermica condensators in het linkse bouwsel werd volgens de getekende testopstelling uitgezocht wat een handzame en gemakkelijk te maken spoel zou zijn. Het meetsysteem bestond uit een reflectievrije 50 Ohm weerstand (dummy-load) en een MINI60 als antenne analysator. Met indrukken en uitrekken van de spoel werd in het midden van de band afgeregeld op SWR = 1. De keramische buistrimmers aan de zijkanten dienden als fijneafstemming, maar dat bleek later niet nodig te zijn ondanks het tolerantieverschil van de zilvermica's. Bij het rechtse bouwsel werden twee 100 pF/3.5 kV typen van Russische herkomst gemonteerd. Om hetzelfde resultaat te verkrijgen, moest de spoel meer samengedrukt worden. Het een en ander komt door de gewijzigde opstelling van de componenten.

Een volgend experiment diende om een spoel van zwart 1.5 mm² geïsoleerd draad te testen. Het werd eveneens gemaakt met behulp van een AA batterij en moest iets opgerekt moest worden voor SWR = 1.

 
Test met een RigExpert AA-230 ZOOM analysator. 

TEST LPF

Met mijn beperkte voorraad aan verschillende ton condensators werd (fig») het 7-polige filter voorlopig in elkaar gezet om het systeem te testen. Behalve met de eerder vermelde antenne analysator werd dat ook gedaan met een spectrum analysator (HP 141T). De grotere C's zijn eigenlijk bedoeld voor een ander project.

Tot mijn verrassing hoefde er niets afgeregeld te worden, want bij elke verandering werd het slechter. Kennelijk waren de spoelen goed op maat. Door hun betrekkelijk grote onderlinge afstand bleken ze elkaar niet merkbaar te beïnvloeden. Er zijn wel meer LPF'ers door mij gebouwd en ik heb geen opmerkelijk voordeel ondervonden van tussenschotten om delen af te schermen. 

AFREGELEN

Met een DSA815-TG spectrum analysator is het filter doorgemeten (fig»).

Het moet nog met 6 gelijke ton condensators in een Alu doos gemonteerd worden.
Indien nodig gaat het afregelen als volgt: het filter aan één kant afsluiten met 50 Ohm en aan de andere kant het signaal via een SWR meter toevoeren. Door het indrukken of uittrekken van de spoelen wordt afgeregeld op een zo laag mogelijke SWR in het midden van de band. In en uitgang daarna omwisselen en de procedure herhalen. Men gaat net zo lang door tot dat aan beide zijden een gelijk resultaat verkregen wordt.

ON7RA

ON7RA heeft op basis van dit artikel een 5-polig filter gebouwd en een simulatie gemaakt met het voor mij onbekende RFSim99 programma. Hij heeft niet de apparatuur om een 100% goede afregeling te doen, maar met de eerder vermelde praktische methode, blijkt alles toch goed te gaan. SWR = 1 met 10 watt en een inductievrije 50 ohm/250 W weerstand, met 100 watt SWR = 1.1 en bij het omkeren van in en uitgang SWR = 1.2.

PA1RF
PA1RF had eerder mijn HF LPF gebouwd en deed dat later ook met deze 50 MHz LPF omdat hij nog epoxymateriaal en messing strip in voorraad had. Bovendien waren de benodigde condensatoren al eens op een radiovlooienmarkt aangeschaft.

Het filter functioneert volgens hem uitstekend en hij hoefde na het bouwen de spoelen niet te veranderen omdat de SWR goed was. Het filter is met een RIGOL DSA 815 spectrum analyzer (9 kHz – 1.5 GHz) gemeten en dat is op de afbeeldingen te zien.