Hochwertiges 2,4-GHz-Bandpassfilter für den QO-100 Uplink
Für den Uplink über den Amateurfunksatelliten Es’hail-2 (bekannt als QO-100) ist ein sauberes Sendesignal im 2,4-GHz-Band entscheidend. Insbesondere nach dem Mischer eines Up-Converters entstehen unerwünschte Spiegelfrequenzen und Oberwellen, die mit einem Bandpass Filter zuverlässig unterdrückt werden müssen.
Deshalb entstand dieses 2,4-GHz-Bandpassfilter als Eigenbauprojekt. Das Konzept orientiert sich an den bekannten „Pipe-Cap-Filtern“. Es handelt sich um einen koaxialen Resonator mit einer elektrischen Länge einer Viertelwelle. Die mechanischen Abmessungen leitete ich aus der bewährten Beschreibung von W1GHZ ab und passte sie an die Zielmittenfrequenz von 2,400 GHz an.
Messwerte und elektrische Eigenschaften
Das Bild zeigt den Durchlassbereich 1600-3200 MHz des Bandpass Filters im Raster 10dB
Bei der Mittenfrequenz beträgt die Dämpfung ca. 2,1dB.
Für den QO-100 up-Konverter wird das Filter direkt nach dem Mischer eingesetzt.
Es unterdrückt die Spiegelfrequenz bei 1536MHz um mehr als 50dB.
Der Feinabgleich erfolgt nach dem Einbau in der endgültigen Schaltung.
Bandbreite, Kopplung und Dämpfung optimieren
Die Eigenschaften des Bandpass Filters hängen hauptsächlich von folgenden Parametern ab:
Länge der Koppelstifte
Durchmesser der Koppelstifte
Abstand zwischen den Stiften
Ich habe mehrere Exemplare aufgebaut und getestet. Wenn man eine etwas größere Bandbreite akzeptiert, lässt sich die Durchlassdämpfung auf unter 0,8 dB reduzieren. Solch geringe Verluste erreicht man mit handelsüblichen SAW-Filtern in diesem Frequenzbereich typischerweise nicht. Gerade für QO-100-Anwendungen mit begrenzter Sendeleistung ist diese geringe Dämpfung ein klarer Vorteil.
Mechanischer Aufbau des 2,4-GHz-Resonatorfilters
Konstruktive Details
1” Kupfer-Rohr
Deckel und Boden FR4 doppelseitig mit Kupfer
Im Boden SMA-Buchsen innen verlötet
Im Deckel Bohrung 4,5mm, M4 Mutter Messing innen verlötet
Koppelstifte 1,5mm versilberter Kupferdraht auf SMA Innenleiter aufgelötet
Koppelstifte Gesamtlänge 12mm, Abstand zwischen den Stiften 18mm
Abstimmstempel aus 4mm Messing, Teilgewinde M4, Rest glatt und poliert
Stempel ragt bei Abstimmung auf 2,400 GHz (für QO-100 Sender) fast bis zum Boden
Stückliste (Material für das QO-100 Bandpassfilter)
- Boden 31mm x 31 mm FR4 1,6mm doppelseitig 35μ Cu, 2 Bohrungen 6,5 mm mittig, 18 mm Abstand
- Deckel 31mm x 31 mm FR4 1,6mm doppelseitig 35μ Cu, 1 Bohrung mittig 4,5 mm
- Rohr Kupfer poliert, D A 28 mm, DI 25,4 mm, H 23,5 mm
- Muttern 2 Stück, M4 Messing
- Innenleiter Messing poliert, D 4mm, L 27 mm, M4 Teilgewinde L G 12 mm, Schlitz für Schraubendreher
- Buchsen 2 Stück SMA Lötbuchsen für Platinen, alle Massestifte entfernen
- Koppelstifte 2 Stück Kupferdraht versilbert D 1,5 mm L 8 m
Zusammenbau
Eine Mutter mit dem Deckel verlöten
Das Rohr und den Deckel verlöten (braucht viel Wärme, passenden Lötkolben verwenden!)
Buchsen in Boden einlöten, nach außen zum Rohr wenig Lötzinn, da der Platz knapp ist
Koppelstifte auf Buchsen auflöten und auf 12 mm Gesamtlänge (incl. Stift der Buchse) kürzen
SMA-Buchse Innenleiter mit etwas 2K-Kleber fixieren, damit sie sich beim Verschrauben nicht mitdrehen.
Innenleiter einschrauben und mit Mutter von außen kontern, auf Leichtgängigkeit und Rundlauf prüfen
Rohr mit Boden verlöten
Fazit: Leistungsfähiger 2,4-GHz-Filter für QO-100
Dieses QO-100 2,4-GHz-Bandpassfilter kombiniert:
- hohe Spiegelfrequenzunterdrückung (> 50 dB),
- geringe Einfügedämpfung,
- robuste mechanische Ausführung,
- sowie präzise Abstimmfähigkeit.
Gerade im QO-100-Uplink verbessert ein solches Hohlraumfilter die spektrale Reinheit erheblich und reduziert unerwünschte Aussendungen im 13-cm-Band. Für ambitionierte Selbstbauer im Mikrowellenbereich stellt dieses Projekt daher eine technisch anspruchsvolle und zugleich praxisnahe Lösung dar.
Download
Die vollständige Beschreibung des 2,4-GHz-Bandpassfilters für QO-100 steht als PDF zum Download bereit.