Vraag over T-filters

[PE9B Egbert]

Momenteel ben ik druk bezig met de voorbereiding op het F-examen in maart. In het Veron cursusboek wordt enige aandacht besteed aan T-filters. Ik heb in het bijzonder een vraag over het LCL-filter (zie pic):

1) dit is een low pass filter dat volgens het cursusboek ook notch filter wordt genoemd als de kring in resonantie is. Alleen de frequenties rond de resonantiefrequentie worden doorgelaten (eea afhankelijk van de bandbreedte). Als ik echter op Google zoek op notch filter kom ik het tegenovergestelde tegen: een notch filter zou juist een specifieke frequentie blokkeren. Wie heeft gelijk?

2) Ik heb vaak moeite om voor dit soort circuits (door de opbouw) de resonantiefrequentie te bepalen. Moet ik het circuit dan zo zien: tussen 1-2 zit een ingangsimpedantie en tussen 3-2 een uitgangsimpedantie? De L van het circuit is dan L1//L2=1/(1/L1+1/L2)?

Dank voor jullie hulp.

[PE9B Egbert]

Correctie: L=L1+L2

(Jammer trouwens dat we op dit forum geen edit mogelijkheden hebben; of ik heb het gemist)

[PA3DJS]

Deze topologie wordt meestal als laagdoorlatend filter gebruikt (LPF), waarbij L1 = L2. Bij juiste dimensionering kun je het ook als een niet zo goed banddoorlatend filter gebruiken (BPF), die dan ook DC en LF doorlaat. Als Rs = RL, geldt voor de BPF uitvoering L1 = L2.

Ik heb deze topologie nog nooit als een notch filter gezien. Het klopt dat een notch filter een frequentie(band) blokkeert. Denk aan een seriekring parallel aan iets anders. Bij serieresonantie is de impedantie laag, en sluit je het signaal zeg maar kort. Zo'n seriekring parallel aan iets wordt een "zuigkring" genoemd.

In geval van een BPF, moet bij de resonantiefrequentie gelden XL >> Rs. Met Rs is de bronweerstand (die gelijk is aan de belastingsweerstand). XL = 2*pi*f*L.

De twee spoelen staan praktisch gezien dan parallel waardoor de condensator de halve spoelwaarde ziet, zodat:

fres = (ongeveer) 1/(2*pi*wortel(0.5L*C) ).

In geval van een LPF ligt de relatie tussen L en C en het kantelpunt een stuk lastiger. Het hangt af van de doorlaatrimpel, maximaal toelaatbare SWR binnen de doorlaatband, of dat je het filter alleen specificeert aan de hand van de overdracht.

Als natte vinger voor het -3 dB kantelpunt geldt:
f(-3dB) = (ongeveer) 1/(4*wortel(L*C) ).

Als zo'n filter in de TX keten zit, is de SWR binnen de doorlaatband van belang, en die ligt beneden f(-3dB).

Parallelschakelen van spoelen in het algemeen
Dan geldt: Ltot = 1/(1/L1 + 1/L2)
Als bij het BPF L1 niet gelijk is aan L2, zijn de in en uitgangsimpedanties van het filter niet aan elkaar gelijk. Indien het geval, heb je een vorm van impedantieaanpassing.

[PE9B Egbert]

Hartelijk dank voor je reactie. Ik begrijp dus dat het kenmerk Notch filter niet direct van toepassing is/kan zijn op een LCL T-filter. Er wordt ook nog vermeld dat 'narrow band filter' een andere naam is voor dit LCL-filter. Uit jouw reactie leid ik af dat ook daarvan niet echt sprake kan zijn. Best wel verwarrend als 'student' die verschillende inzichten

Hey, ik mag ineens mijn eigen berichten editten. Waaraan heb ik dat verdiend

[PA3DAT]

Heel vervelend Egbert, maar hier mag je slechts het eerste half uur editten in je eigen bericht...
Daarna is het 'definitief'.

Omdat ooit enkele mensen achteraf hebben zitten klooien in hun eigen bericht, heeft men besloten
het editten van je eigen bericht, een half uur na plaatsing, onmogelijk te maken. Spijtig.
Ik heb hier ooit een 'workshopje' geplaatst voor een tijdelijke QSL-kaart, bijvoorbeeld van je vakantie.
Die werkte ik ieder jaar bij, maar dat kan nu niet meer en dan is (voor mij) de aardigheid eraf...

De beheerders onderschatten de waarde van het (achteraf) updaten van geplaatste informatie. Met
als gevolg dat alle aangeboden informatie in het forum statisch is en op den duur achterhaald.

[PA3DJS]

Bij voldoende hoge Q-factor van de C en spoelen, kan de piek best smalbandig zijn, maar LF en DC komt er ook nog steeds door, dus dat moet ergens anders dan weggefilterd worden.

Deze variant:
http://tetech.nl/divers/Simple_HF_Preselector1.png
laat DC en LF niet door, omdat voor DC en LF de boel aan zowel in- en uitgang kortgesloten is.

Er zijn met T-filters wel notch filters mogelijk, maar dan worden ze overbrugt, of je hebt twee T-secties in gebruik. Kijk maar eens op (twin) T notch filter. Je komt dan de CRC RCR notch filters tegen.

Het met de hand uitrekenen van de overdracht van zo'n LCL filter als uit jouw voorbeeld, is zelfs met complexe rekenwijze een aardige rekenpartij.

Hoe schat je in of in een toepassing zo'n filter als band pass of als low pass filter gebruikt wordt?

Reken de resonantiefrequentie uit, gewoon op basis van fres = 1/(2*p*wortel(LC) ).

Als dan bij deze resonantiefrequentie XL echt veel groter is dan de bron en belastingsweerstand, dan gedraagt het LCL filter zich als een BPF.
Als XL niet heel veel groter is, dan is het een low pass filter.

Stel dat XL gelijk is aan Rs, dan is de Q factor van de spoel samen met de bronweerstand slechts één, en dan kan van een bandfilter geen sprake meer zijn.

Als Rs en RL niet gegeven, of niet te achterhalen zijn, kun je niet bepalen of sprake is van een LPF of een BPF.

Dezelfde redenatie gaat op voor het CLC filter. Het kan functioneren als een high pass filter, maar ook als een bandfilter met de ongewenste eigenschap dat hoge frequenties er wel doorheen komen. Dus een CLC filter als band pass filter heeft wat nukken.

band pass filters in ontvangers bestaan overigens altijd uit meerdere (kristal/keramische) resonatoren. Dit om een vlakke doorlaatkromme te krijgen met steile flanken. Een éénkrings bandfilter heeft geen steile flanken (is nogal "slap").

[PE9ZZ]

Dit is een low pass filter. Er zitten geen notches in, die krijg je door de spoelen te overbruggen met een C. Simulatieprogramma's als LTSpice maken dit prachtig zichtbaar. Een band pass filter maak je door de C te overbruggen met een L. De koppeling vindt dan plaats met de spoelen die er al zitten. Ik heb ooit een heel mooi broadcast FM filter gemaakt op 10.7 MHz met zo'n topologie, afgekeken van Revox.

Tjerk, 9ZZ