Полосовой фильтр 88 108 мгц своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Фильтр гармоник желательно иметь на выходе каждого радиопередатчика. Любой радиопередатчик генерирует кроме основной частоты f гармонические частоты 2f, 3f и т.д. . В зависимости от схемы выходного каскада передатчика, его колебательной системы, типа антенны и качества ее согласования с фидером и выходным каскадом передатчика уровень гармоник может меняться, но они всегда есть.
Традиционный П - контур позволяет отфильтровать гармоники до уровня единиц - десятков милливатт (в зависимости от мощности основного сигнала). Однако этого уровня вполне достаточно для создания помех в соседних частотных каналах вплоть до полного блокирования приема на значительном расстоянии. Наиболее остро эта проблема выплывает при работе нескольких радиостанций на ограниченной площадке, например в полевом дне. ( Или по соседству с польскими телевизионными решетками).
Единственным радикальным методом подавления гармониковых помех является фильтрация выходного сигнала передатчика. Для этого между передатчиком и фидером включают дополнительный LC фильтр нижних частот с необходимой амплитудно-частотной характеристикой. Часто такой фильтр является составной частью передатчика. Потери полезного сигнала в таких фильтрах не превышают 1 процента. Фильтры гармоник являются широкополосными и не требуют настройки или подстройки в процессе эксплуатации. Главное использовать конденсаторы и катушки индуктивности с минимальным отклонением номиналов от расчетных. Современная компьютерная техника позволяет спроектировать высококачественный фильтр гармоник с заданными характеристиками. Для этого может быть использована программа RFSim99. Эта программа бесплатна для радиолюбительского использования и доступна в интернете.
При расчете фильтра гармоник задаются несколькими параметрами:
- типом характеристики фильтра, обычно Батерворта или Чебышева;
- частотой среза фильтра;
- степенью ослабления второй и следующих гармоник;
- уровнем затухания полезного сигнала (потерями в фильтре).
Фильтр Батерворта обеспечивает равномерную амплитудно - частотную характеристику (АЧХ) в полосе прозрачности фильтра при меньшей крутизне скатов, чем у фильтров Чебышева . (меньше подавление гармоник) Фильтры Чебышева лучше подавляют гармоники (при одинаковом числе элементов фильтра с фильтрами Батерворта), однако, в полосе прозрачности наблюдается колебательный процесс. На одних частотах сигнал проходит без ослабления, на других ослабляется. При расчете такого фильтра задают наибольшее допустимое ослабление полезного сигнала. Обычно для широкой полосы прозрачности неравномерность задают не более 0.1 dB.
На рисунке приведены схемы двух ФНЧ пятого порядка с частотой среза 146 МГц. (Элементы рассчитаны для фильтра Чебышева с неравномерностью 0.1 dB. Обе схемы эквивалентны.)
Это характеристика фильтра. Верхняя граница графика соответствует затуханию 0 dB (нет затухания), нижняя -100 dB, шаг 10 dB. Левая граница графика 100 МГц, правая 500 МГц, шаг 40 МГц. На частоте среза затухание сигнала -0.1 dB Ослабление третьей гармоники около - 51 dB.
Если полученные результаты не устраивают, можно повысить порядок фильтра до седьмого и более или изменить схему фильтра, включив конденсаторы параллельно катушкам индуктивности. Полученные параллельные LC контуры настраивают на частоты гармоник, что позволяет ослабить их еще на несколько порядков. К сожалению фильтры такой конфигурации программа автоматически не проектирует, но можно добавлять элементы вручную, а потом смотреть ,что получилось. Например, если подключить параллельно средней катушке конденсатор 1.31 пф,
то ослабление третьей гармоники (435 МГц) возрастет до 100 dB. Это практически ниже уровня шума. Если передатчик создает помехи телевизионному приему в определенном канале, можно попытаться подавить помеху регулируя емкость дополнительного конденсатора.
В заключение несколько фотографий промышленных фильтров гармоник от передатчиков УКВ диапазона мощностью 0.5 кВт и более.
0.5 кВт передатчик. Фильтр седьмого порядка. Труба справа - спиральный резонатор настроенный на рабочую частоту. У него две функции, грозозащита и дополнительная фильтрация. Можно заменить замкнутым на конце четвертьволновым куском толстого кабеля.
0.5 кВт передатчик. Разъем наверху для подключения измерителя выходной мощности.
Передатчик 1 кВт и более. Диапазон рабочих частот 88 - 108 МГц. Конденсаторы конструктивные, зазор 2 мм обеспечивают фторопластовые втулки. Уши на центральной пластине это емкости включенные параллельно катушкам. Подгибая их, настраивают подавление самых вредных гармоник на двух частотах.
Напряжение на конденсаторах при проходящей мощности 1 кВт не превышает 300 В, (правда ВЧ), поэтому особых требований к их высоковольтности не предъявляется, а через катушки протекает значительный ток. Для уменьшения потерь на нагрев катушек, их выполняют из медного, лучше посеребренного провода или шины.
Фильтр гармоник желательно иметь на выходе каждого радиопередатчика. Любой радиопередатчик генерирует кроме основной частоты f гармонические частоты 2f, 3f и т.д. . В зависимости от схемы выходного каскада передатчика, его колебательной системы, типа антенны и качества ее согласования с фидером и выходным каскадом передатчика уровень гармоник может меняться, но они всегда есть.
Традиционный П - контур позволяет отфильтровать гармоники до уровня единиц - десятков милливатт (в зависимости от мощности основного сигнала). Однако этого уровня вполне достаточно для создания помех в соседних частотных каналах вплоть до полного блокирования приема на значительном расстоянии. Наиболее остро эта проблема выплывает при работе нескольких радиостанций на ограниченной площадке, например в полевом дне. ( Или по соседству с польскими телевизионными решетками).
Единственным радикальным методом подавления гармониковых помех является фильтрация выходного сигнала передатчика. Для этого между передатчиком и фидером включают дополнительный LC фильтр нижних частот с необходимой амплитудно-частотной характеристикой. Часто такой фильтр является составной частью передатчика. Потери полезного сигнала в таких фильтрах не превышают 1 процента. Фильтры гармоник являются широкополосными и не требуют настройки или подстройки в процессе эксплуатации. Главное использовать конденсаторы и катушки индуктивности с минимальным отклонением номиналов от расчетных. Современная компьютерная техника позволяет спроектировать высококачественный фильтр гармоник с заданными характеристиками. Для этого может быть использована программа RFSim99. Эта программа бесплатна для радиолюбительского использования и доступна в интернете.
При расчете фильтра гармоник задаются несколькими параметрами:
- типом характеристики фильтра, обычно Батерворта или Чебышева;
- частотой среза фильтра;
- степенью ослабления второй и следующих гармоник;
- уровнем затухания полезного сигнала (потерями в фильтре).
Фильтр Батерворта обеспечивает равномерную амплитудно - частотную характеристику (АЧХ) в полосе прозрачности фильтра при меньшей крутизне скатов, чем у фильтров Чебышева . (меньше подавление гармоник) Фильтры Чебышева лучше подавляют гармоники (при одинаковом числе элементов фильтра с фильтрами Батерворта), однако, в полосе прозрачности наблюдается колебательный процесс. На одних частотах сигнал проходит без ослабления, на других ослабляется. При расчете такого фильтра задают наибольшее допустимое ослабление полезного сигнала. Обычно для широкой полосы прозрачности неравномерность задают не более 0.1 dB.
На рисунке приведены схемы двух ФНЧ пятого порядка с частотой среза 146 МГц. (Элементы рассчитаны для фильтра Чебышева с неравномерностью 0.1 dB. Обе схемы эквивалентны.)
Это характеристика фильтра. Верхняя граница графика соответствует затуханию 0 dB (нет затухания), нижняя -100 dB, шаг 10 dB. Левая граница графика 100 МГц, правая 500 МГц, шаг 40 МГц. На частоте среза затухание сигнала -0.1 dB Ослабление третьей гармоники около - 51 dB.
Если полученные результаты не устраивают, можно повысить порядок фильтра до седьмого и более или изменить схему фильтра, включив конденсаторы параллельно катушкам индуктивности. Полученные параллельные LC контуры настраивают на частоты гармоник, что позволяет ослабить их еще на несколько порядков. К сожалению фильтры такой конфигурации программа автоматически не проектирует, но можно добавлять элементы вручную, а потом смотреть ,что получилось. Например, если подключить параллельно средней катушке конденсатор 1.31 пф,
то ослабление третьей гармоники (435 МГц) возрастет до 100 dB. Это практически ниже уровня шума. Если передатчик создает помехи телевизионному приему в определенном канале, можно попытаться подавить помеху регулируя емкость дополнительного конденсатора.
В заключение несколько фотографий промышленных фильтров гармоник от передатчиков УКВ диапазона мощностью 0.5 кВт и более.
0.5 кВт передатчик. Фильтр седьмого порядка. Труба справа - спиральный резонатор настроенный на рабочую частоту. У него две функции, грозозащита и дополнительная фильтрация. Можно заменить замкнутым на конце четвертьволновым куском толстого кабеля.
0.5 кВт передатчик. Разъем наверху для подключения измерителя выходной мощности.
Передатчик 1 кВт и более. Диапазон рабочих частот 88 - 108 МГц. Конденсаторы конструктивные, зазор 2 мм обеспечивают фторопластовые втулки. Уши на центральной пластине это емкости включенные параллельно катушкам. Подгибая их, настраивают подавление самых вредных гармоник на двух частотах.
Напряжение на конденсаторах при проходящей мощности 1 кВт не превышает 300 В, (правда ВЧ), поэтому особых требований к их высоковольтности не предъявляется, а через катушки протекает значительный ток. Для уменьшения потерь на нагрев катушек, их выполняют из медного, лучше посеребренного провода или шины.
Для устранения помех от портативной радиостанции 2х метрового диапазона на ДМВ телевизионного приема мной применен фильтр на выходе радиостанции состоящий из отрезков кабеля РК 75 и фильтра нижних частот используемого в кабельном телевидении для разделения метровых каналов вещания от ДМВ. Фотография этикетки фильтра приведена ниже.
Чье производство я не знаю фильтр, был снят с кабельного ТВ, частоты выше 280мгц фильтр ослабляет на 45дб.
На расстоянии 1/4 длинны волны ДМВ диапазона (104мм для частоты 471мгц 21канал) перед фильтром подключены 5 отрезков кабеля настроенных на частоты каналов ДМВ которые надо защитить (количество может быть и меньше)
Частоты каналов ДМВ
Длинна отрезков кабеля рассчитывалась по формуле 300:FмГц:4 х 0,66
Где 0,66 коэффициент укорочения кабеля
300 делим на частоту в мегагерцах получается длина волны, затем делим на 4 и умножаем на 0,66 получаем длину четверть волнового отрезок кабеля в мм с учетом коэффициента укорочения. Практически бывает достаточно подключить несколько отрезков кабеля без применения заводского ФНЧ 280-1 параллельно выходу трансивера и подрезать до исчезновения помехи (рассчитав длину отрезков по вышеприведенной формуле возмите отрезок на 10-15 мм длиннее и откусывайте по нескольку мм пока на данном канале не пропадет помеха. При отсутствии заводского ФНЧ 280-1 его можно заменить установкой дополнительных отрезков кабеля на расстоянии 1/4 длины воны от предыдущих отрезков (на место ФНЧ) при этом ослабление помехи может достигать 70дб
Схема включения фильтра и отрезков
Без заводского фильтра ослабление помехи до 70дб
Длина отрезков для ваших каналов будет другой.
Привожу две таблицы с длиной полуволновых отрезков кабеля (чтобы получить длину четверть волнового отсасывающего отрезка необходимо разделить на 2 )
Приветствую! В этом обзоре хочу рассказать про миниатюрный модуль приемника, работающий в диапазоне УКВ (FM) на частоте от 64 до 108 МГц. На одном из профильных ресурсов интернета попалась картинка этого модуля, мне стало любопытно изучить его и протестировать.
Вид сверху.
Вид снизу.
Для масштаба рядом с монетой.
Сам модуль построен на микросхеме AR1310. Точного даташита на неё найти не смог, по всей видимости произведена в Китае и её точное функциональное устройство не известно. В интернете попадаются лишь схемы включения. Поиск через гугл выдает информацию: " Это высокоинтегрированный, однокристальный, стерео FM радиоприемник. AR1310 поддерживает частотный диапазон FM 64-108 МГц, чип включает в себя все функции FM радио: малошумящий усилитель, смеситель, генератор и стабилизатор с низким падением. Требует минимум внешних компонентов. Имеет хорошее качество аудиосигнала и отличное качество приема. AR1310 не требует управляющих микроконтроллеров и никакого дополнительного программного обеспечения, кроме 5 кнопок. Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В. потребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA ".
Описание и технические характеристики AR1310
— Прием частот FM диапазон 64 -108 МГц
— Низкое энергопотребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA
— Поддержка четырех диапазонов настройки
— Использование недорогого кварцевого резонатора 32.768KHz.
— Встроенная двусторонняя функция автоматического поиска
— Поддержка электронного регулятора громкости
— Поддержка стерео или моно режима (при замыкании 4 и 5 контакта отключается стерео режим)
— Встроенный усилитель для наушников 32 Ом класса AB
— Не требует управляющих микроконтроллеров
— Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В
— В корпусе SOP16
Распиновка и габаритные размеры модуля.
Распиновка микросхемы AR1310.
Схема включения, взятая из интернета.
Так я составил схему подключения модуля.
Как видно, принцип проще некуда. Вам понадобится: 5 тактовых кнопок, разъем для наушников и два резистора по 100К. Конденсатор С1 можно поставить 100 нФ, можно 10 мкФ, а можно вообще не ставить. Емкости C2 и С3 от 10 до 470 мкФ. В качестве антенны — кусок провода (я взял МГТФ длиной 10 см, т.к. передающая вышка у меня в соседнем дворе). В идеальном случае можно рассчитать длину провода, например на 100 МГц, взяв четверть волны или одну восьмую. Для одной восьмой это будет 37 см.
По схеме хочу сделать замечание. AR1310 может работать в разных диапазонах (видимо, для более быстрого поиска станций). Выбирается это комбинацией 14 и 15 ножки микросхемы, подключая их к земле или питанию. В нашем случае обе ножки сидят на VCC.
При подключении нагрузки в 32 Ома, ток составил 65,2 мА, при нагрузке в 17,5 Ома — 97,3 мА.
P.S.
По рекомендации камрада Ksiman установил конденсаторы по 10 мкФ на выходе.
Измерил ток потребления (при напряжении 3,3 В), как видим, результат очевиден. При нагрузке 32 Ом — 17,6 мА, при 17,5 Ом — 18,6 мА. Вот это совсем другое дело. Ток немного менялся в зависимости от уровня громкости (в пределах 2 — 3 мА). Схему в обзоре подправил.
Введение на входе такой аппаратуры дополнительных диапазонные входные фильтры может устранить помехи от радиостанций, частоты которых лежат вне пределов любительских диапазонов. Распространенные методики расчета подобных многорезонаторных фильтров (по заданной неравномерности в полосе пропускания) не позволяют минимизировать потери в полосе их пропускания. Однако, если эти потери будут заметными, это приведет к уменьшению чувствительности приемного тракта.
В 1959 г. Сеймур Коэн опубликовал статью в которой предложил методику расчета многорезонаторных фильтров с минимальными потерями на средней рабочей частоте фильтра при заданной добротности резонаторов и полосе пропускания. Эта методика достаточно широко применяется для расчета полосовых СВЧ фильтров, но она, разумеется, носит общий характер.
В этой таблице N — это число витков контурных катушек; L — их индуктивность; С — суммарная емкость конденсаторов контуров (включая и емкость подстроечных конденсаторов, С1+С2 и т. д.); С’ — емкость конденсаторов связи (СЗ, С6, С9); Q—добротность катушек.
Катушки фильтра для обеспечения высокой добротности, что необходимо для уменьшения потерь в полосе пропускания, намотаны на кольцевых магнитопроводах. В конструкции были использованы магнитолроводы американской фирмы Amidon, изготовленные из карбонильного железа. В принципе, здесь можно применить и отечественные кольцевые магнитопроводы из феррита марок 20ВН и ЗОВН (20ВЧ и ЗОВЧ), соответственно уменьшив число витков катушек для получения необходимой индуктивности и число витков катушек связи.
Настройка четырехзвенного диапазонные входные фильтры в любительских условиях без осциллографа и генератора качающейся частоты многим представляется нереальной. Однако существует несложная методика вполне приемлемой настройки подобных фильтров, не требующая их применения и известная еще с 50-х годов прошлого века. Ее иллюстрирует рис.
На вход диапазонные входные фильтры подают сигнал от генератора (выходное сопротивление — 50 Ом) с частотой, соответствующей средней частоте полосы пропускания фильтра для данного диапазона. Высокочастотный вольтметр подключают к первому контуру фильтра, а второй контур временно закорачивают. Подстроечным конденсатором С1 (показан на рис. 2,а стрелкой) добиваются максимальных показаний вольтметра. Затем закорачивающую перемычку снимают со второго контура и переносят ее на третий контур. Подстроечным конденсатором С4 добиваются минимума показаний ВЧ вольтметра (рис. 6).
На следующем этапе закорачивающую перемычку переносят на четвертый контур и подстроечным конденсатором С7 добиваются максимума показаний ВЧ вольтметра (рис.в). Наконец, закорачивающую перемычку удаляют совсем и подстроечным конденсатором С10 добиваются минимальных показаний вольтметра (рис. 2,г). На этом настройка фильтра завершается. При проведении такой настройки фильтр должен быть нагружен резистором сопротивлением 50 Ом.
Вольтметр должен иметь высокое входное сопротивление и малую входную емкость. В любом случае подключать вольтметр надо через конденсатор емкостью несколько пикофарад, чтобы свести к минимуму его влияние на настраиваемый фильтр.
Амплитудно-частотная характеристика диапазонные входные фильтры для диапазона 40 метров приведена на рис. (сплошная кривая — средняя частота фильтра 7050 кГц, прерывистая кривая — 7020 кГц).
Читайте также: