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Das Dokument beschreibt die Hochfrequenzfilter von MFC, die insbesondere für C-Band-Anwendungen entwickelt wurden, um Störungen wie Wimax zu eliminieren und Frequenzweichen zu ersetzen. MFC bietet eine breite Palette von Produkten an, darunter Bandpass- und Sperrfilter, die zur Verbesserung des Satellitenempfangs und zur Vermeidung von Interferenzen eingesetzt werden. Das Unternehmen wird als führender Anbieter auf diesem Gebiet hervorgehoben, mit speziellen Lösungen zur Reduzierung unerwünschter Signale.
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- 1. PRODUCT REPORT Hochfrequenzfilter Filter von MFC • bietetHF-Filter für alle Anwendungen an • besonders erfolgreich im Bereich C-Band Filter • hochspezielle Filter im Angebot, z.B. gegen WiMAX-Störungen • Hoch- und Tiefpassfilter lassen sich kombinieren und können Frequenzweichen ersetzen 170 TELE-audiovision International — The World‘s Largest Digital TV Trade Magazine — 1 1-12/2013 — www.TELE-audiovision.com www.TELE-audiovision.com — 1 1-12/2013 — TELE-audiovision International — 全球发行量最大的数字电视杂志 171
- 2. PRODUCT REPORT Hochfrequenzfilter Die vielenVorteile von HF-Filtern Normale Endanwender, die sich eine einfache Ku-Band Satellitenanlage aufbauen, brauchen außer der Antenne, dem LNB, einem Receiver und dem LNBKabel kein weiteres Zubehör. Möchte man aber tiefer in den Satellitenempfang einsteigen und eine Kabelkopfstation betreiben oder gar eine Satelliten Uplinkstation, dann braucht man oftmals ganz besonderes Zubehör wie Hochfrequenzfilter. Es gibt weltweit nur sehr wenige Hersteller, die solche Spezialprodukte anbieten. Einer davon ist ist MFC (Microwave Filter Co., Inc.), die sich auf Filter und Zubehör im Hochfrequenz-Band spezialisiert hat, genauer gesagt für den Frequenzbereich von 5 Hz bis 50 GHz. Die Produktpalette von MFC umfasst Wellenleiter, dielektrische Resonatoren, Frequenzweichen, Filter, Lastwiderstände (gewöhnlich als Dummy Loads bezeichnet), Adapter und weiteres Zubehör. Besonder nachgefragt sind Filter für das C-Band, denn hier treten sehr häufig Störungen auf, die man mit einem solchen Filter beseitigen kann. Filter für HF-Anwendungen dienen hauptsächlich dazu, ungewünschte Signale zu eliminieren. Diese Störsignale machen sich meist nicht nur auf einer einzigen Frequenz bemerkbar, sie beeinflussen oftmals auch benachbarte Frequenzen negativ und können aktive Elemente im System, zum Beispiel 1 2 3 1. A sample spectrum: the signal level is high over a great frequency range, no filter is used. 2. Using a high pass filter: only frequencies above the cutoff frequency pass the filter, low frequencies are attenuated substantially. 3. Using a low pass filter: only frequencies under the cut-off frequency pass the filter, high frequencies are attenuated substantially. 4. Band-Pass filter: combining both a high pass filter with a lower cut-off frequency and a low pass filter with a higher cut-off frequency. The result is that the centre band will pass the filter with minimal attenuation. 5. Band-Rejection filter: in this case a low pass filter with a low cut-off frequency is combined with a high pass filter with a high cut-off frequency are combined. The result is that the centre band is attenuated substantially. 4 5 172 TELE-audiovision International — The World‘s Largest Digital TV Trade Magazine — 1 1-12/2013 — www.TELE-audiovision.com
- 3. ■ Example witha UHF filter of a pay TV operator: The left picture shows the whole CATV spectrum without any filter. The right picture shows the result of using a low pass filter with a cut-off frequency of 296 MHz. ■ The new catalogue by MFC gives an extensive overview of all available filters made by MFC. The catalogue can also be downloaded diretly off their website: www.microwavefilter.com 174 TELE-audiovision International — The World‘s Largest Digital TV Trade Magazine — 1 1-12/2013 — www.TELE-audiovision.com Verstärker, zur Fehlfunktion verleiten. Deshalb filtert man am besten die nicht benötigten Frequenzbereiche, in denen sich die störenden Signale befinden, heraus. Ein vorhandenes Signal kann unterschiedlich gefiltert werden. Zum einen kann man einfach nur Signale unter oder über einer gegebenen Frequenz filtern. Dazu setzt man Tiefpassfilter und Hochpassfilter ein. Ein Tiefpassfilter läßt die Frequenzen unter der Grenzfrequenz durch, während die Frequenzen über der Grenzfrequenz stark gedämpft werden. Bei Hochpassfilter ist es entsprechend umgekehrt: unter der Grenzfrequenz wird das Signal gedämpft und darüber kommt das Signal fast ungedämpft durch. Kombiniert man einen Hochpassfilter mit niedriger Grenzfrequenz mit einem Tiefpassfilter mit hoher Grenzfrequenz kann man sogar ganz gezielt nur einen Frequenzbereich durchlassen. In diesem Fall spricht man von einem Bandpassfilter. Benutzt man hingegen einen Tiefpassfilter mit einem Hochpassfilter, der eine höhere Grenzfrequenz aufweist, dann wird der mittige Frequenzraum gefiltert, das Ergebnis ist ein so genannter Sperrfilter, auch Rejection-Filter genannt. Wofür sind solche Filter gut? Zum einen können so verschiedene Receiver mit individuellen Frequenzbändern versorgt werden, ohne dass sich die Receiver ein Frequenzband teilen müssen. Dies geschieht zum Beispiel in der SCR-Verteilung (Single Cable Routing), in welcher bis zu 8 Receiver in Serie an einem Kabel individuell die Satellitenprogramme wählen können.. Jedem Receiver wird ein eigenes Frequenzband zugewiesen und der Router moduliert in dieses Frequenzband den gewünschten Transponder. Netzwerkbetreiber nutzen Filter auch in analogenCATV Netzwerken, um Kunden mit „kleinen“ Abos davon abzuhalten, alle Kanäle zu empfangen. Die Premium-Kanäle werden einfach auf höheren Frequenzen abgelegt und ein oftmals verplombter Tiefpassfilter am Hauseingang verhindert den Empfang dieser Kanäle. Ein weitaus wichtigerer Grund Filter einzusetzen ergibt sich jedoch aus dem Umstand, dass sich benachbarte Signale oftmals gegenseitig stören. Leider drängen sich immer mehr verschiedene Applikationen in das eingeschränkte Frequenzspektrum und selbst die strengsten Vorschriften und Frequenztabellen können nichts gegen diese Störungen bewirken. Ein bekanntes Praxis-Beispiel sind zum Beispiel Störungen im DVB-T/T2 Bereich, die durch das LTE-Signal hervorgerufen werden. Laut Normen sollten alle Anwendungen im Frequenzspektrum ungestört nebeneinander in den jeweils zugeteilten Frequenzen funktionieren. Die Realität ist aber zu oft ander. Allgemein wird Interferenz in der Hochfrequenz durch verschiedene Phänomen hervorgerufen. In den Receivern: - Störungen durch benachbarten Frequenzen - Störungen im Frequenzbereich der ZF (ZF = Zwischenfrequenz) - Störungen im Frequenzbereich der LO- Frequenz (LO = Lokaler Oszillator) Aber auch im Sender treten Störungen auf: - Neben der Emissionsfrequenz treten auf naheliegenden Frequenzen oftmals ungewollte Ausstrahlungen auf, die durch den Modulator erzeugt werden - Oberwellenemissionen - Störemissionen die durch Intermodulation entstehen Neue Hochfrequenz Filter von MFC für das C-Band Model 18253 - C-Band (INSAT) Transmit Reject Filter • This TRF provides deep rejection of the transmit band with minimal effect on the receive band. • Ideal for INSAT and other Region-Specific Receive Applications • Alternate Flange Configurations are Available Upon Request Pass band 4.5 - 4.8 GHz (C-INSAT Downlink) Insertion Loss 0.50 dB Max VSWR 1.30:1 Max Reject Band 6.725 - 7.025 GHz (C-INSAT Uplink) Rejection 80 dB Min Operating Temperature Range -10°C to +60°C Flanges CPR229G Dimensions 3.95” x 3.88” x 2.75” (100mm x 98mm x 70mm) Finish Gloss White Lacquer Model 18323 - C-Band (INSAT) Receive Reject Filter Um einen passenden Filter auswählen zu können, sollte man die vom Hersteller angegebenen Parameter verstehen. Hier die Erklärung einiger der wichtigsten Parameter: - Dämpfung (Attenuation) Die Dämpfung gibt in Dezibel an, um wie viel das Eingangssignal abgeschwächt wurde. Dazu wird der Signalpegel am Eingang und am Ausgang gemessen, weshalb die Dämpfung in Dezibel (dB) angegeben wird. - Bandbreite (Bandwidth) Dieser Parameter gibt die Bandbreite eines Bandpassfilters an, also der Frequenzbereich, der mit einer relativen Durchgangsdämpfung von maximal 3 dB den Filter durchquert. - Grenzfrequenz (Cut-Off Frequency) Hier handelt es sich um die Frequenz, ab welcher Hochpassfilter und Tiefpassfilter anspringen. - Dezibel (Decibel) Dieser Wert gibt das Verhältnis zweier Signale (P1 und P2) anhand der folgenden Gleichung an: dB = 10 Log10 (P1/P2) • Same as before but rejection of the receive (Downlink) band Passband 6.725 - 7.025 GHz Insertion Loss 0.10 dB Approx. VSWR 1.22:1 Max Reject Band 4.5 - 4.8 GHz Rejection 80 dB Typ Flanges CPR137/CPR137G Dimensions 5.00“ x 2.69“ x 1.94“ (127mm x 68mm x 49mm) Finish White Lacquer Model 18506 - Multi-Purpose C-Band Transmit Filter • This Uplink filter not only rejects the entire receive band (below 4.2 GHz), but it also rejects transmissions from other potential sources of interference etc., that RRFs do not. • Ideal for use in high-density transmit paths, like: Wireless Services (Point-Multipoint) 4.55 - 4.9 GHz Maritime & Aeronautical Radio Navigation 4.2 - 5.6 GHz Broadcast Auxiliary Services 6.95 -7.15 GHz • Ideal for all “standard band” C-Band Uplink Applications • Easy bolt-on installation and no power supply required Passband 5.925 - 6.425 GHz Passband Loss 0.3 dB Max Passband Return Loss 17.7 dB Min Rejection 50 dB Min @ 5.625 GHz 40 dB Min @ 6.725 GHz Power Rating 400 Watts Flanges CPR137F Dimensions 9.50” x 2.69” x 1.94” (241mm x 68mm x 49mm) Finish Gloss White Lacquer www.TELE-audiovision.com — 1 1-12/2013 — TELE-audiovision International — 全球发行量最大的数字电视杂志 175
- 4. - Durchgangsdämpung (Insertion Loss) Wiebei jedem anderen aktiven oder passiven Element, das zwischen der Antenne und dem Receiver/Sender geschaltet wird, verursacht auch der Einsatz eines Filters eine Dämpfung des gesamten Signals. Dieser Parameter gibt diese Dämpfung an, die möglichst klein (unter 3 dB) sein sollte. - Phasenverschiebung (Phase Shift) Dieser Parameter gibt die Laufzeitverschiebung des Signals an, das durch den Filter verursacht wird. Gewöhnlich macht sich diese Laufzeitverschiebung mit steigender Frequenz umso mehr bemerkbar und kann besonders in digitalen Signalen Probleme verursachen. Probleme im C-Band Das C-Band wird besonders durch WiMAX und Radar-Applikationen, konkret von Wetter-Radar Anwendungen,gestört. Um den C-Band Empfang ungestört nutzen zu können empfiehlt es sich deshalb, Bandpassfilter einzusetzen, die nur genau den benötigten Frequenzbereich durchlassen. Im C-Band wird das Standard C-Band und das erweiterte C-Band unterschieden. In einigen Regionen ist der Frequenzbereich des C-Bandes obendrein etwas unterschiedlich, zum Beispiel in Russland. Je nach Frequenzband muss man daher passende Filter benutzen. In den letzten Jahren hat sich besondersWiMAX („Worldwide Interoperatibility for Microwave Access“) zum Kummerkandidaten entwickelt. Dieser Internet-Zugang über Funk spielt sich in den Frequenzbändern von 2300MHz, 2500MHz und 3500MHz ab und hat deshalb das Potential, die C-Band Ausstrahlung nachhaltig zu stören. Die normale Maßnahme besteht darin, einen hoch selektiven Bandpassfilter einzusetzen, dessen Frequenzbereich dem regionalen Footprint entspricht (zum Beispiel 3700-4200 MHz, 3400-4200 MHz, usw.). Seit nicht allzu langer Zeit, wurde WiMAX aber auch weltweit im Frequenzband von 3400-3800 MHz in Betrieb genommen. Die daraus resultierenden Inband-Interferenzen im C-Band können diesmal aber nicht einfach mit den gängigen Bandpassfiltern eliminiert werden, denn wenn zum Beispiel ein WiMAXSender auf 3700 MHz den C-Band Empfang von 3700-4200 MHz stört, wird ein gewöhnlicher Bandpassfilter alle Frequenzen von 3700-4200 MHz ungefiltert durchlassen, also auch das störende WiMAX Signal. In diesem Fall ist deshalb ein besonderer Filter notwendig, der das Signal zum Beispiel erst ab 3750 MHz durchlässt. Filter in diesem HF-Bereich sind jedoch komplex aufgebaut und entsprechend ist für die Entwicklung viel Erfahrung notwendig. Außerdem bedarf es spezieller Fertigungsprozesse, denn hier sind nicht einfach nur elektronische Schaltungen im C-Band TX(MHz) RX (MHz) Standard 5850–6425 3625–4200 Extended 6425–6725 3400–3625 Neue Hochfrequenz Filter von MFC für das C-Band Model 13961W-I - International (Extended) C-Band Interference Elimination Filter • No other filter in the industry provides as much rejection of undesired signals in such a compact size. • Eliminates WiMAX, RADAR and virtually all other sources of out-of-band interference • Lightweight - Aluminium Construction • Ready to install between LNB & feed horn Pass band 3.6 - 4.2 GHz Pass band Loss 0.5 dB Typ @ centre band 0.5 dB Typ roll-off @ band edges Pass band VSWR 1.5:1 Typ Group Delay Variation 8 ns Max Rejection 45 dB Typ @ 3.55 GHz / 4.25 GHz 55 dB Typ @ 3.45 GHz / 4.35 GHz 70 dB Typ @ 3.40 GHz / 4.40 GHz Flanges CPR229G (Input), CPR229F (Output) Length 5.49“ (13.9 cm) Weight 1.125 lbs. (0.51 Kg) Finish Gloss White Lacquer Einsatz – die hochfrequenten Signale verbreiten sich auch ohne elektrischen Leiter, weshalb die Filter in diesem Fall hauptsächlich aus Hohleitern bestehen. Überhaupt: schaut man sich als Laie einen dieser Filter an fragt man sich zuerst, wie und wo man dieses überhaupt anschließen muss. Die Antwort ist ganz einfach: direkt an der Antenne zwischen dem Feed und dem LNB/LNA. Der Fertigungsprozess von dieser Art von Filtern besteht daher zum großen Teil aus Fräsen mit Hilfe einer computergesteuerten Maschine, die Fräsbahnen werden mit spezieller CAM Software berechnet. Für das CBand ist MFC weltweit der führende Anbieter von Fil- 176 TELE-audiovision International — The World‘s Largest Digital TV Trade Magazine — 1 1-12/2013 — www.TELE-audiovision.com tern zur Eliminierung von Interferenzen. Kein anderes Unternehmen bietet eine derart große Palette von Filtern an, sei es um Radar, WiMAX oder jedes andere interferierende Signal zu filtern. Einen Einblick in das umfangreiche Filtersortiment bietet die Auflistung neuer Filter, die MFC kürzlich in seine Produktion aufgenommen hat. Die wichtigsten davon stellen wir den TELE-audiovisions Lesern hier vor. Es führt kein Weg um MFC vorbei, wenn im CBand Filter eingesetzt werden müssen. Dieses Unternehmen hat sich auf die Entwicklung und Fertigung dieser Filter spezialisiert und bietet mit seinen Produkten erstklassige Charakteristiken an.