PI filter berekenen

Oeps dat ging wel heel snel.

Mijn doelstelling is om dit filter met excel te berekenen.
Op het www heb ik verschillende programma's gevonden. Helaas staan de gebruikte formules hier niet bij. Ook in wetenschappelijke publicaties ben ik niet de gebruikte basis formules tegen gekomen.
In de publicaties ben ik erg veel info tegengekomen over qualiteitsfactoren. Het berekenen van de complexe delen (+jX'sen) wordt hierbij echter niet gebruikt.

Het betreft HF van ca. 1,8 tot 29,7 MHz.

Kan iemand mij verder helpen?

Alvast bedankt,
No-X

Ha No-X,

Om een filter in het algemeen te kunnen uitrekenen moet je wel (geldt trouwens voor een heleboel zaken) een idee hebben waar je naar toe wil
Met andere woorden wat is je impedantie aan de ingang en waar wil je naar toe transformeren of is de uitgangs impedantie gelijk aan de ingang?

Het filter wat je voorstelt een Thomson filter in PI uitvoering kan smalband als impedantie transformator werken maar over het algemeen wordt het filter gebruikt om harmonische te onderdrukken.
Buiten het frequentiegebied laat even weten wat de bron Rs is en naar welke Rl je wilt gaan.

Groet Henk.

Dag Henk,

Bedankt voor de snelle reactie.
De vragen zijn uiteraard zeer terecht.
- Rs = 50 Ohm.
- jXs komt uit een Coax kabel met een lengte van maximaal 10 meter.
- Zload varieert:

No-X

Dag Henk,

Ik heb twijfels of een automatische antenne tuner de gepresenteerde waarden aan kan. Het toetsen van deze tuner is het eigenlijke doel.

No-X

Ha No-X,

Ja is begrepen nu ben ik net verhuist en ik kan nog nergens bij dat is vreselijk
Maar ik heb even snel een opzet gemaakt (in klad) met de waarde die je heb opgegeven.

Het filter wat je voorstelt gaat in de praktijk niet werken de componenten hebben een te grote range zeker als alles variabel moet zijn je draait 3 keer in de rondte
Je zult de configuratie moeten opsplitsen in twee banden beneden 7MHz en er boven.
In de praktijk betekend dit dat je parallel en of in serie componenten moet toevoegen.

De condensatoren variëren over de frequentieband van 820pF laag naar 47pF hoog ik kan nu al zeggen dat dit qua opbouw hou rekening met de parasitaire componenten niet haalbaar is.

Is je vraag puur theoretisch of wil je het ook gaan bouwen?

Groet Henk.

Aanvulling op je laatste opmerking in een fabrieks-tuner gebeurt dit al het schakelen.

Voor mij is zo'n pi filter op uw tekening eerder gemaakt als impedantie aanpassing.

Over zo'n groot frekwentiegebied zal er moeilijk een filter kunnen berekend worden omdat er in de praktijk veel meer factoren meespelen dan in theorie vanwege het grote frekwentieverschil tussen laag en hoog.

De reden waarom zowel de C als de L regelbaar moeten zijn.
De kwaliteitsfactor bij zo'n (antenne)pi-filter ligt meestal rond de 50.

Ik weet niet waarvoor je zoiets wilt uitrekenen maar als het is om in de praktijk uit te voeren zul je ontgoocheld zijn.

Is dit in het kader dat het vandaag de dag van "PI" is?

Daarop heeft Stephen Hawking gewacht...

In een ARRL handboek uit 1957 staat de berekening, ik heb deze een keer in Excel gezet. Waardes invullen en L en C's rolt eruit. Formules staan er ook in (scan ARRL handboek pagina).

Heb het gezipt zodat uploadarchief het bestandsformaat accepteert. PI-filter-berekening

Je kunt alleen invoeren en Excel berkend dan. Als je de beveiliging van het blad opheft kun je bij de cellen komen waar de uitkomsten staan en de berekening wordt uitgevoerd.

Ha Schimanski,

Dat was mijn vraag aan TS of het theorie of praktijk is.
Al die bereken programma's gaan uit van een configuratie onder ideale omstandigheden als je dat moet bouwen met die waarden kom je zeker niet uit.

Groet Henk.

Mans, mijn excel2007 mekkert dat het bestand beschadigd is?

@Henry62
Pi dag is toch niet meer? Tegenwoordig vier je tau-dag, dat is pas 28 juni ...

@Hieronder
Ah! FET dus ook!

Jij kijkt teveel naar Vihart. Of Matt Parker...

Mans, mijn excel2007 mekkert dat het bestand beschadigd is?)

Hé, hier geen probleem (geprobeerd met 2007 en 2013).

@electron920: De insteek is puur praktisch, heb het toen gemaakt om makkelijk tankkring voor m'n buizenzender (807) te berekenen. Op te geven parameters zijn frequentie, gewenste Zuit, (anode)spanning, (anode)stroom (hiermee wordt Rin bepaald) en Q.

Mans, ik heb niet opgelet, bestand opent wel in Excel 2007, niet in Excel 2016 (van Office 365).

Het is wel een eigenaardig frequentielijstje. Vanwaar die combinatie?
Hoe dan ook, zo kan het (L in µH, C in pF):

 f	Lin	L	Cload	Rload	Xload
 1.8	1.6	164	  0	5.645	-1871
(voor deze frequentie moet je twee spoelen gebruiken; praktisch is een rolspoel met de ingang op de aftakking)

 f	Cin	L	Cload	Rload	Xload
 2.85	3351	7.7	198	15.61	 -216.4
 7.3	 741	3.5	164	1300	  454.6
 8.1	 668	4.0	 99	1299	-1314
29.7	 539	0.4	 82	191.9	  695.9
Q=10, behalve voor 2.85 MHz, daar is Q=3.

Toch heb ik het gevoel dat ik de vraag niet snap. Je hebt al een tuner, en die wil je testen? Dan kun je toch gewoon die belastingen even maken en eraan hangen?
Verder, zoals al eerder gezegd: een pi-filter is niet het handigste netwerk om zulke uiteenlopende impedanties aan te passen. Kijk anders eens naar de schema's van de gewone 'antennematchers' (voor amateur/scheepvaart, niet voor 27 MHz).

[Bericht gewijzigd door Frederick E. Terman op donderdag 15 maart 2018 14:15:58 (15%)

Heb je al eens aan een Smith Chart programma gedacht?
Pasan bijvoorbeeld:
http://science4all.nl./?Electronics___Pasan
Probeer vooral wat FET zegt LC en CL filters zijn vaak veel handiger.

73 Henk

Dag Allemaal,

bedankt voor jullie reacties. Doelstelling is om de berekening uit te voeren met Excel. De zip file heb ik gedownload en bekeken (Bedankt!). Dit leerde mij dat er geen complexe componenten in de berekening is opgenomen. De tabel geeft echter Zl = Rl + jXl. Hoe wordt de jXl op de berekeningen toegepast?

Op het www zijn ook vergelijkbare (recentere) studies te vinden waar met name de impact van Q uitgebreid wordt bestudeerd. Ook hier ontbreekt het echter aan de complexe componenten. Als er behoefte is aan deze studies dan zal ik deze uploaden.

Het betreft de achterstag van een boot en een radiaal van 4,25 m ( soort KISS). De waarden zijn berekend met Manna-Gal. Over alle amateur en frequentie banden zijn waarden bepaald. Mijn conclusie was ook dat er met name op de korte afstanden (1,8 - 4 Mhz) problemen zouden ontstaan. Dit wordt in de praktijk ook geconstateerd (!)en wordt in dit forum ook bevestigd! Er zijn echter mogelijk nog meer frequenties die niet bekend zijn, vandaar mijn verzoek om dit filter met Excel te kunnen doorrekenen.

Uiteindelijk ben ik gewoon te nieuwsgierig waarom er geen complexe getallen in dit soort Pi-filter berekeningen zitten!
Dus als iemand dit weet dan hoor ik het graag.

Bedankt voor jullie reacties,
No-X

Ha No-X,

Als je de overdracht complex wil schrijven en dan ook een excel file wil printen zul je eerst de formules moeten schrijven.
Nu is een 3e orde laag doorlaat filter niet zo heftig.
Heb je zelf al wat literatuur gevonden ik werk al ruim 30 jaar met de norm tabellen van Anatol I. Zverev misschien is dit boek nog te verkrijgen.

Ik kan jammer genoeg op dit moment nergens bij maar op het net moet zeker info staan.
Morgen zal ik toch de moeite nemen om iets op papier te zetten als je de werkbare formules heb kan je zelf een excel file maken.

Groet Henk

Met een pi-filter op gebruik van meerdere banden is de zaak wat complex, alhoewel dat is mijn mening.
Mischien is het makkelijker om een T aanpassing te maken; condensator op de ingang spoel naar de GND en condensator op de uitgang.
Ook kan het zijn dat je voor bepaalde banden spanningsvoeding nodig hebt of juist stroom voeding.
Zo hou je voor iedere band een eigen optimale aanpassing die omhoog of wel omlaag transformeert.
Maar ik weet niet of dat de doelstelling van je vraag is.

Ha Martin V,

Ik denk ook dat een PI filter niet nodig is een L-netwerk is voldoende.
Voor de twee laagste frequenties is de condensator aan de ingang naar aarde geschakeld en op de spoel er uit.
Voor de overige frequenties kom je op de spoel binnen en is de condensator aan de uitgang naar aarde geschakeld.

Hierdoor worden de banden gesplitst laag naar hoog impedantie en hoog naar lage impedantie.
Ook de waarden vn de componenten komen denk ik beter uit dus geen 4uH met 18pF of zo want dat werkt alleen op papier

Groet Henk.

Ja inderdaad Henk.
Wanneer je de beschikking hebt over een antenne analyser kun je voor iedere band meten wat de impedantie is van de (antenne) of de belasting.
Vaak gebruik ik om te transformeren van 50 ohm naar een andere impedantie een L serie C shunt en L serie netwerkje, waarmee ook inductieve of capacitieve belastingen aangepast kunnen worden.
Maar het kan natuurlijk ook met een L serie en C shunt (omhoog transformeren) of een C shunt en L serie (omlaag transformeren.
Op het internet zijn hiervoor calculators te vinden die dat bepalen een stuk makkelijker maken.
Maar nogmaals ik weet niet of dit aan de vraag van TS. beantwoord, je zou ook een T aanpassing netwerk kunnen gebruiken voor 50 ohm in en uitgang impedantie.

Ha Martin V,

Ook hier geldt hoe minder er tussen zit hoe kleiner de problemen om een en ander te realiseren.
Wat ik begrijp wil TS graag zelf de mogelijkheid hebben om door middel van een excel sheet een en ander te berekenen.
Of misschien in een ander programma ik zou het in mathcad doen maar dat moet je dan wel hebben uiteraard.
Al die programma's zijn leuk en makkelijk tot op zekere hoogte je moet wel een beetje gevoel hebben welke componenten je kan gebruiken.
Dus kortweg materiaal kennis.

Groet Henk

Dag heren,

Nogmaals bedankt voor de vele reacties!

Uiteraard is materiaal kennis essentieel. De HF installatie wordt met name gebruikt voor de sociale, veiligheid, nood en data communicatie op zowel de amateur als maritieme frequenties.

Een waterdichte antenne tuner die in staat is om een achterstag te tunen beperkt zich tot slechts enkele merken. Van slechts één merk heb ik de technische informatie kunnen vinden, zie bijlage!

Deze "Gouden Standaard" gebruikt voor zover ik heb kunnen achterhalen het genoemde filter.
Geconstateerd is dat ook deze tuner zijn beperkingen heeft!

Een berekening geeft dan (iets meer) inzicht in de mogelijkheden en onmogelijkheden. Hierdoor kan ik een betere keuze van het toekomstig antenne systeem maken.

De reden waarom ik dit doe is naast interesse ook de vaak tegenstrijdige info op het www. Dit b.v. op forums en van commerçanten. Helaas ben ik hierin vastgelopen en heb ik jullie zeer gewaardeerde hulp gevraagd.

@Henk, ik ga eens googelen op normtabellen van Zverev

mvg,
No-X

Het kan dan haast niet anders of je hebt het over de SG-230.
Daar zit een vrij uitgebreid boek bij, met nuttige tips over je installatie; ook maritiem. Als je die opvolgt, zal de tuner werken.
Een enkele keer tref je een frequentie waarop de tuner er wat lang over doet, en soms blijft tunen. Dan zit er niets anders op dan de antenne een stukje langer of juist korter te maken.
Verder ken ik het ding als vrij probleemloos. Zonder echter reclame te willen maken: er zijn ook andere die net zo goed werken.

Wil je toch wat rekenen, dan kun je beter andersom werken: uitgaande van de frequentie en de schakelmogelijkheden van de SG-230, kun je berekenen welk 'veld' van impedanties je kunt bereiken.
Dat is minder werk dan je denkt, omdat de SG-230 in werkelijkheid bijna nooit als pi-filter werkt.
Hij schakelt zichzelf altijd als L-filter, waarbij dus óf aan de ingang, óf aan de uitgang de C op nul gezet wordt, en alleen aan de andere kant C gebruikt wordt.