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Dieses Bandpaßfilter entstand aufgrund von Anfragen und für eigenen Bedarf, um hinter Transistorendstufen bis zu einigen zehn Watt Leistung eine den postalischen Bestimmungen entsprechende Oberwellenunterdrückung zu erreichen(1). Es ist in der Konstruktion einfach gehalten und auch einfach abzugleichen. Die Unterdrückung von Oberwellen und Subharmonischen des 2-m-Bandes beträgtmehr als 40 dB. Die darüber hinaus erforderlichen ca. 20 dB können von den Endstufen beziehungsweise von den Geräten selbst erwartet werden.
Der einfache, einkammerige Aufbau mit zwei Kreisen wurde von einigen Experten kritisiert. Natürlich lassen sich mit höherem Aufwand wie eingelöteten Trennwänden und mehr Kreisen bessere Ergebnisse erzielen. Damit aber ist all den Amateuren nicht gedient, die nicht über die notwendigen Hilfsmittel verfügen. Die Begeisterung, mit der einige Funkamateure in München dieses Filter bereits nachgebaut haben, bestätigt diese Ansicht.
1. Aufbau
Das Filter verwendet ein versilbertes Gehäuse (94 × 50, Höhe 25) der Firma Ettinger. Bild 1 gibt die Lage der erforderlichen Bohrungen an. Die Koaxialbuchsen für Ein- und Ausgang lassen sich im Gehäuseboden bei A oder an den Stirnseiten bei B anbringen. Da beim Nachbau möglicherweise die verschiedenartigsten Buchsentypen zur Anwendung kommen, ist nur die Lage des Mittelpunktes angegeben. Bei A sollten BNC-Buchsen mit Einlochmontage. nicht verwendet werden, da sie störend in den Innenraum des Filters hineinragen.
Bild 1: Bohrungen im Gehäuse; Erläuterungen zu A und B im Text.
Bild 2 zeigt den inneren Aufbau. Zwei Leitungskreise aus 2 mm dickem versilbertem Kupferdraht, mit Lufttrimmern abgestimmt, liegen sich in 15 mm Abstand entgegengesetzt gerichtet gegenüber, so daß weder die heißen noch die kalten Enden eng aufeinander koppeln können. Der gewählte Abstand erwies sich bei dieser Anordnung als optimal bezüglich Durchlaßdämpfung und Welligkeit.
Bild 2: Inneraufbau des Filter.
Ein- und Auskopplung erfolgen induktiv-galvanisch über Leitungen aus 1 mm dikkern versilbertem Kupferdraht, die für einen Wellenwiderstand von 50 Ω an dem angegebenen Punkt mit dem Leitungskreis verlötet sind. Unmittelbar vor der Koaxialbuchse ist jede Einkoppelleitung zu einer kleinen Spule aufgewickelt (3 Windungen, 4 mm Innendurchmesser, Länge ca. 7 mm). Diese Spulen sind im Durchlaßbereich des Filters nicht wirksam, sondern stellen "Störglieder" für höhere Frequenzen im Sperrbereich dar. Sie verhindern weitgehend eine Anregung des Filters auf Nebenresonanzen. Erst oberhalb 1100 MHz zeigen sich Einbrüche im Sperrverhalten.
Die kalten Enden der Trimmer und der Leitungskreise werden mit einer versilberten Zweifach-Lötfahne am Filtergehäuse geerdet. Die üblichen verzinnten Lötfahnen ergeben eine merkliche Erhöhung der Durchgangsdämpfung, da an dieser Stelle der Hochfrequenzstrom besonders hoch ist. Der Abstand der Leitungskreise vom Boden des Gehäuses ist deutlich kleiner als der vom Deckel, so daß die Gehäuseströme sich im wesentlichen auf den Boden konzentrieren. Daher ist es zulässig, den Deckel nur mit den vier mitgelieferten Blechschrauben zu befestigen. Die Lage der Abgleichbohrungen im Deckel zeigt Bild 3.
Bild 3: Abgleichbohrungen im Deckel.
1.1. Wesentliche Bauteile
| 1 | Filtergehäuse, versilbert, Typ 94.60.0 | Lieferant: Fa. Erich Ettinger Florian-Geyer-Str. 1 8000 München 70 |
| 2 | Lötfahnen, versilbert, Typ 19.5.23 | |
| 2 | Lufttrimmer 3 - 45 pF für Chassisbefestigung, mit Lötfahnen Typ 10 1606 25045 000 oder 160 250 046 | Lieferant: Fa. Alfred Tronser 7541 Engelsbrand |
| 2 | Koaxialbuchsen (BNC oder kleiner) versilberter Kupferdraht 2 mm ø und 1 mm ø |
2. Abgleich
Der Abgleich kann auf einfache oder aufwendigere Art erfolgen - je nachdem, welche Hilfsmittel zur Verfügung stehen. Der zum Abgleich verwendete Sender muß sicher gegen Fehlanpassung sein. Andernfalls ist diese Sicherheit durch geringere Ansteuerung, Absenken der Betriebsspannung oder Nachschalten eines Dämpfungsgliedes (bei x) herzustellen. Für den Abschluß Z sollte nach Möglichkeit eine künstliche Antenne mit dem gewünschten Wellenwiderstand benutzt werden. Im Notfall tut es natürlich auch die eigene Antenne; allerdings geht dann deren Stehwellenverhältnis mit in die Messung ein. Davon abgesehen sollte man nur auf freien Frequenzen arbeiten und dann sein Rufzeichen nennen.
2.1. Abgleich auf bestes Durchlaßverhalten
Dazu wird ein Meßaufbau nach Bild 4 zusammengestellt. Man betreibt den Sender zunächst in Bandmitte, stellt das SWR-Meter auf Vorlauf und stimmt beide Filterkreise auf maximale Vorlaufanzeige ab. Dann variiert man die Abgleichfrequenzen zum oberen und unteren Bandende hin und bemüht sich, durch leichtes Verstimmen der Filterkreise gleichmäßige Durchlaßeigenschaften über das ganze Band zu erreichen.
Bild 4: Meßaufbau zum Abgleich auf bestes Durchlaßverhalten
Dieser Abgleich ist nicht optimal, aber die gewünschte Filterwirkung wird sich einstellen. Der Eingangswiderstand des Filters kann eine merkliche Abweichung vom gewünschten Wellenwiderstand zeigen, so daß es zulässig ist, nach beendetem Abgleich auch die Endstufe des Senders (ohne Dämpfungsglied bei x) auf optimalen Vorlauf nachzugleichen.
2.2. Abgleich auf minimalen Rücklauf
Zunächst wird das Filter wie im vorigen Abschnitt grob auf besten Durchlaß abgestimmt. Dann wird das SWR-Meter vor dem Filter eingefügt (Bild 5) und auf Rücklauf geschaltet. Abgeglichen wird auf minimale Rücklaufanzeige. Dann wird das Filter umgedreht (Eingang und Ausgang vertauscht) und der Abgleich wiederholt. Ist das Ergebnis nicht zufriedenstellend, versucht man durch Ändern des Abstandes d (normal 6 mm, Bild 2) oder durch Verlegen der Einkoppel-Anzapfungen an den Leitungskreisen ein besseres Minimum zu erzielen. Dabei wird zur Überprüfung auf etwaige unerwünschte Transformationen das Filter stets auch in Gegenrichtung betrieben. Es ist ohne weiteres möglich, eine Einstellung zu finden, bei welcher der Rücklauf im gesamten 2-m-Band niedrig bleibt und erst außerhalb der Bandgrenzen ansteigt.
Bild 5: Meßaufbau zum Abgleich auf minimalen Rückflug
Bild 6: Meßaufbau für Wobbelabgleich mit Reflektionsfaktor-Meßbrücke auf minimalen Rücklauf
Bild 7: Dämpfungsverlauf des Filters
3. Anwendung
In erster Linie wird das Filter, wie eingangs erwähnt, hinter Senderendstufen zur Unterdrückung von Oberwellen und Teilfrequenzen des 2-m-Bandes eingesetzt werden; manche gekauften Geräte besitzen zwar ein gutes Oberwellenfilter, aber die Unterdrückung der halben Sendefrequenz ist recht dürftig. Wird das Filter in die Antennenzuleitung eingefügt, erhält man eine zusätzliche Unterdrückung störender Außerbandsignale bei Empfang. Daneben gibt es für den experimentierenden Amateur weitere Anwendungen.
3.1. Abgleich von Senderendstufen
Wie Karl Heinz Pilz, DJ7NO, an einer 2N3375-Endstufe beobachten konnte, läßt sich beim Abgleich an einer künstlichen Antenne unschwer eine Einstellung finden, bei der Grund- und Oberwelle mit gleichem Pegel abgegeben werden. Es empfiehlt sich daher, vor die künstliche Antenne ein Bandpaßfilter für das gewünschte Band zu schalten, damit die Abstimmung der Endstufe eindeutig auf Grundwellenleistung optimiert wird.
Im gleichen Zusammenhang muß auf folgendes hingewiesen werden: Wenn beim Einfügen des korrekt abgeglichenen Filters in eine bestehende Anlage eine größere Durchgangsdämpfung als ca. 0,6 dB festgestellt wird, so ist dies (neben geringfügigen Unterschieden in der Anpassung) aller Wahrscheinlichkeit nach auf vorher mit angezeigte Oberwellenanteile zurückzuführen. Die Endstufe sollte dann in einem Meßaufbau gemäß Bild 4 auf beste Ausgangsleistung (maximaler Vorlauf) nachgestimmt werden.
3.2. Erproben von Testschaltungen
Im VHF/UHF-Bereich werden auch einzelne Vorstufen, Vervielfacher oder Verstärker gern an einer künstlichen Antenne erprobt. Ein solcher Abschluß belastet die Schaltung für alle Frequenzen - auch für diejenige, mit der sie vielleicht schwingen würde. Wird dagegen eine künstliche Antenne mit vorgeschaltetem Bandpaßfilter benutzt, so ist - vielleicht krasser als in der späteren Gesamtschaltung - der Abschluß nur für die gewünschte Nutzfrequenz gegeben, so daß die Schwingneigung sofort erkannt und gezielt beseitigt werden kann.
4. Ausblick
Die Zweckmäßigkeit eines solchen Filters für Versuch und Funkbetrieb hat den Verfasser bewogen, ein ähnlich aufgebautes Filter im gleichen Gehäuse auch für das 70-cm-Band zu dimensionieren. Erste Ergebnisse führten zu kleineren Trimmern und zu Leitungskreisen mit kleinerem Wellenwiderstand und größerem Abstand voneinander. Genaue Messungen und Dimensionierungsangaben sollen einer weiteren Arbeit vorbehalten bleiben.
Bild 8: Ein Musteraufbau
Der Verfasser dankt DC2CV für Hinweise zum praktischen Abgleich und DK5MZ für die Erprobung des Filters mit einer HF-Leistung von 50 W.
5. Literatur
- Brandt, H.J.: Leistungsendstufe für das 2-m-Band mit dem Transistor 2N3632 Teil 2, UKW-Berichte 10 (1970), Heft 2, S. 116
- Fischer, R.E.: Combine V.H.F. Bandpass Filters, QST December 1968, P. 44
DJ1ZB, Hans- Joachim Brandt.