Realizzazione filtro passabasso

[belva87]

Salve a tutti, ho la necessità di realizzare un filtro passabasso in banda FM...
Mi spiego meglio, il filtro è l'ultimo stadio prima dell'antenna, la macchina in questione è un amplificatore a mosfet a 4kW (composto con 4 moduli da 1kw l'uno accoppiati con wilkinson, non ancora lo devo realizzare ma l'ìdea è quella), il filtro deve essere a 4 celle per ragioni di attenuazione imposta dalle normative per la seconda armonica. Ho la possibilità di valutarne la frequenza di taglio e curva di ros, ho tutti gli strumenti, la questio è diciamo più "pratica e realizzativa" per ovvie ragioni di potenza da gestire.

Sto pensando di realizzare le capacità su PCB per problemi di tensione a cui sono sottoposti i condensatori per farli lavorare in sicurezza (la macchina è accesa 366 giorni l'anno ) ammesso che non abbia sbagliato i conti...
Il materiale in questione è il DiClad 527 di Arlon che ha un er (epsilon r) di 2.4 e uno spessore di 1.524 mm solo il dielettrico, e lo spessore del rame è di 70u, il doppio rispetto al solito 35u.
Basandomi su esperienza passata e qualche conto, il massimo condensatore di cui necessitano le celle è di 70pF circa (considerando le bobine avvolte su un diametro da 9mm e distanziate di 4mm, 4 spire)

Adesso la nota dolente è questa, ho calcolato la capacità al cm quadro con la formula classica del condensatore a due facce piane e parallele, approssimando e0 (epsilon 0) a 8.85pF/m e mi risulta 1.45pF per centimetro quadro....
Ora, è possibile secondo voi? oppure la formula non è idonea?
Chiedo questo perché ho poi misurato fisicamente una "piazzola" da 4cm quadri su quel materiale, e il valore letto è stato di 17 18 pF che riportato ad 1 cm quadro sono 9pF...
Ho misurato con un capacimetro digitale, attualmente non ho dati in merito ad esso ma appena riesco (tra mezzora sper), se necessario, posto tutto.

Accetto qualsiasi tipo di intervento, consiglio si calcoli, sulla realizzazione o qualsiasi altra cosa.
Grazie, Luca.

[DirtyDeeds]

da 4cm quadri su quel materiale, e il valore letto è stato di 17 18 pF che riportato ad 1 cm quadro sono 9pF

Ehm.. questa non l'ho capita...

Hai letto (17-18) pF o 1718 pF?

La superficie è di o di

[belva87]

No no, proprio 4cm quadri, quindi 2 x 2 di lato.
Ho fatto 4 misure e 17 e 18 pF sono stati gli estremi che ho letto, ovviamente non è un valore fisso sul display, magari dipende dalla pressione che esercitavo sui "puntali" dello strumento, ma premendo bene e stando attendi a non toccare con le mani in giro, direi che 4cm quadrati fanno 18pF....

[DirtyDeeds]

Avevi azzerato il capacimetro?

Fai un check: prendi un condensatore da 15 o 22 pF e misurane la capacità tenendo i puntali allo stesso modo. cosa misuri?

Comunque, se hai misurato 18 pF con 4 cm^2 fa 4,5 pF/cm^2, non 9.

[belva87]

Hai ragione!!! In ogni caso... distanti dalla formula troppo...
Il capacimetro si azzera ogni volta che lo accendo o che cambio il tipo di componente da misurare, misura anche resistenze e induttori.

Ho provato a misurare dei condesatori da 18 pF e 24pF e li misura bene... Non credo sia il capacimetro, o almeno spero, di norma lo uso sempre prima di montare i condesatori nella sezione RF delle nostre macchine, non mi fido mai della stampa sopra il loro corpo I condensatori che ho misurato sono i classici ATC per utilizzo ad RF, tipo B se non erro, quelli grandi comunque...

Il problema può essere che non misuro bene io meccanicamente diciamo? cioè non è come misurare un condesatore SMD o a reofori comunque... io premo le due punte abbastanza forte sulla pad e sulla massa, stando fermo e non toccando lo stampato con le mani, nemmeno sulla massa, sul "nulla" cioè dove ci è solo il dielettrico nudo e crudo (a parte il solder) ne in altre piste elettricamente sconnesse alla pad che misuro... niente di niente insomma. La PCB in questione è appoggiata sul bancone che ha la gomma isolante sopra ed è di legno...

Se serve posso portare un disegno con fidocad per chiarire le idee, oppure fare qualche foto per chiarire meglio la cosa.

[DirtyDeeds]

Ho provato a misurare dei condesatori da 18 pF e 24pF e li misura bene...

Hai tenuto i puntali come quando fai la misura sul PCB?

Rifai la prova con un condensatore da 4,7 pF.

[belva87]

Hai tenuto i puntali come quando fai la misura sul PCB?

Non esattamente, posso fare delle foto appena posso, intanto tento un disegno fidocad.

Il condensaore da 4.7pF non cel'ho sotto mano, in laboratorio farò questa prova.
in ogni caso mio padre mi ha sempre detto, e l'ho notato anche io e lo ricordo da quello che dice il costruttore del capacimetro, che sotto condensatori da 10pF la misura non è per niente precisa, può sbagliare parecchio (non ricordo i dati di targa) ma un condensatore da 3.9pF lo leggevo da 7, 8 a volte anche 10 pF e questo non è un bene...
Però perché un condensatore che da conti "sarebbe" intorno ai 5pF lo legge da 18pF ?? è questo che non mi torna, spero sia un problema di metodo di misurazione.

Così è come misuro i condensatori:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Questo è il primo modo con cui misuro la PCB:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

e questo il secondo:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

la massa è anche sul bottom layer, interamente. è un piano di massa

[DirtyDeeds]

la misura non è per niente precisa, può sbagliare parecchio

Questo è sicuro: i capacimetri digitali comuni non sono adatti a basse capacità. Fai anche questa prova: azzera il capacimetro, poi prendi in mano i puntali, come per fare una misura, e muovi i cavi: cosa osservi?

(non ricordo i dati di targa)

Sarebbe utile che li recuperassi per capire se le misure sono consistenti con l'incertezza del capacimetro.

Così è come misuro i condensatori:

La prova che ti ho chiesto di fare con il condensatore da 4,7 pF è per capire se c'è un effetto dovuto al modo di tenere i puntali.

la massa è anche sul bottom layer, interamente. è un piano di massa

Allora ti devi aspettare una capacità abbastanza maggiore di 5 pF, a causa degli effetti di bordo. C'è altro intorno?

Sarebbe meglio che tu misurassi solamente un pezzo di PCB di 2cm per 2cm, senza nient'altro: già così, gli effetti di bordo dovrebbero dare un contributo alla capacità totale intorno al (20-30)% del valore ottenuto con la formuletta da te utilizzata (che non tiene conto degli effetti di bordo).

Però perché un condensatore che da conti "sarebbe" intorno ai 5pF lo legge da 18pF ?

La differenza è molta, però è possibile, tenendo conto dell'incertezza del capacimetro e degli effetti di bordo. Fai tutte le prove che ti ho detto, poi vediamo.

[belva87]

Questo è sicuro: i capacimetri digitali comuni non sono adatti a basse capacità. Fai anche questa prova: azzera il capacimetro, poi prendi in mano i puntali, come per fare una misura, e muovi i cavi: cosa osservi?

Non ha i cavi

Per tutto il resto ok, va bene, gli effetti di bordo come posso calcolarli?

Il capacimetro è questo.

[DirtyDeeds]

Per tutto il resto ok, va bene, gli effetti di bordo come posso calcolarli?

Non è una cosa banale: secondo me, nel progetto del filtro ti conviene realizzare i condensatori come microstrisce di cui definisci l'impedenza caratteristica (per le capacità e le impedenze caratteristiche delle microstrisce vedi qui, qui e qui).

Poi, con potenze così elevate in gioco, occhio alle perdite nel dielettrico (con conseguente aumento della temperatura del PCB) e alla rigidità dielettrica.