Полосовой фильтр на 433 мгц своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 05.10.2024

Недавно в очередной раз делали такой фильтр, решил сфоткать. Если кому интересно, то сделаю чертёж и может ещё фоток. Хотя в литературе и инете полно подобных конструкций.
Фильтр представляет собой 1/2 L коаксиальный резонатор замкнутый с обоих концов. Связь с резонатором осуществляется через петли связи замкнутые на корпус. Таким образом он может выполнять роль грозоразрядника, при соответствующем заземлении.
С помощью петель связи выполняется регулировка согласования и непосредственно сама связь с резонатором. От этой связи зависит проходное затухание и полоса пропускания.
В данном варианте у меня получились потери 0,2-0,3 дБ, а полоса по уровню -3дБ около 1МГц, по уровню -10 около 2МГц.
Во многих источниках пишут, что конструкция должна иметь сопротивление такое же, как и фидер, но практика показывает, что это чушь! Там по фигу какое сопротивление! У меня оно около 65 ом, Диаметр резонатора 10мм, внутренний диаметр экрана 29,3мм.
Резонатор заведомо сделан на более высокую частоту (436МГц) и с помощью подстроечной ёмкости частоту можно опускать до 430 МГц. Подстроечная ёмкость - это медный диск Ф20мм припаянный к болту М4. За счёт приближения/удаления диска от резонатора осуществляется точная настройка на частоту.
Фильтр сделан из алюминия, отполированного немного, без "фанатизма". Пробовал делать медный, но принципиальной разницы не заметил.

Вопросы технического характера в личку не задавайте! Всё-равно отправлю на форум!
Олег

Запрещается использование или модификация этого материала или любой составной его части (кроме использования в личных целях без извлечения выгоды ) без согласия автора .

Вы можете скачать эту статью в одном файле 109 кб | 35 сек @ 33,6 кб/сек

Назначание и устройство дуплексного фильтра.
Расчет энергетики фильтра.
Анализ схемного решения и составление схемы дуплексного фильтра.
Изготовление фильтра кустарным способом.
Настройка фильтров.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ДУПЛЕКСНОГО ФИЛЬТРА.

Как известно все репитеры состоят из радиоприемного, радиопередающего и антеннофидерного устройств. Приемник и передатчик должны работать одновременно, причем на одну антенну или две разнесенные . Чтобы передатчик не "заглушал" собственный приемник репитера, необходимо между передатчиком и приемником устанавливать дуплексный фильтр. Дуплексные фильтры изготовленные на сосредоточенных элементах (катушках индуктивности и конденсаторах) т.е. спиральных резонаторах, применяются при большом разносе частот между передатчиком и приемником, порядка 5 МГц в диапазоне частот 136 - 174 МГц. В радиолюбительском репитере, где разнос частот составляет всего 600 кГц, возможно применение только объемных резонаторов, т.к. их добротность значительно выше спиральных. В принципе их электрические схемы ни чем не отличаются друг от друга, а фильтры собранные на объемных резонаторах имеют также полосовые и режекторные сборки. Объемный резонатор состоит из колебательного контура на рассредоточенных элементах, предстовляющих собой острорезонансный вибратор, длина которого составляет нечетное количество четвертей волн, на практике его применяют длиной лямбда/4. Принцип его построения таков: Как известно на нижнем конце вертикального четвертьволнового вибратора, см. Рис.1 имеет место узел напряжения.

Это позволяет непосредственно заземлить основание без ущерба характеристик вибратора. Такие решения часто используют на практике и относятся к типу цельно металлических конструкций. Согласование фидера с антенной может осуществляться по схеме гамма-образной схеме согласования см. Рис1б. Ползунок на вибраторе обеспечивает согласование с фидером размером "Х", а конденсатор С обеспечивает точную настройку, компенсируя реактивную составляющую петли связи с этим размером. Здесь мы наблюдаем, преобразование открытого вибратора антенны, в вибратор закрытого типа т.е. в узкополосный и экранированный от внешних электромагнитных полей, фильтр. Если в таком резонаторе имеется две петли связи, значит он выполняет функцию полосового фильтра, если одна - режекторного фильтра. Полосовой фильтр выделяет и пропускает заданный спектр частот и работает как параллельный колебательный контур. Режекторный фильтр имеет противоположную задачу, т.е. вырезает заданный спектр частот и работает как последовательный колебательный контур. Полосовой фильтр имеет два типа настройки, это настройка его в резонанс и настойка уровня связи. Режекторный фильтр, как правило, имеет максимальную связь и настраивается только в резонанс. Настройка фильтров в резонанс, заключается в увеличении или уменьшении электрической длины резонатора, методом изменения его физических размеров подобно телескопической антенне, и управляется не сложным резьбовым устройством. Его добротность напрямую связана с чистотой обработки всех элементов, величиной диаметра экрана и пр. На практике принято применять корпуса фильтров диаметром в 5, 8 дюймов. Экран - корпус фильтра может иметь круглое или квадратное сечение. Полоса пропускания полосового фильтра регулируется степенью связи петли с резонатором. Это достигается поворотом обеих петель связи на одинаковый угол вокруг своей оси в одном направлении, см. Рис.2. На фильтрах (банках) заводского изготовления эти углы сопровождаются надписями в виде ожидаемого сквозного затухания в дБ, где минимум затухания составляет 0,5 дБ, а максимум 2,5 дБ. При синхронном повороте петель связи наблюдается простая зависимость: Связь меньше - добротность резонатора выше, полоса пропускания уже, проходное затухание фильтра выше, и наоборот.

Компенсирующая емкость в петле связи здесь рассредоточена на плоскости ленты, из чего сделана петля связи, см. Рис 3. Если такую петлю изготовить из круглого проводника Ф=3 - 4 мм, то согласование с фидером несколько ухудшится.

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИКИ ФИЛЬТРА.

Необходим для определения характеристик дуплексного фильтра и зависит от характеристик приемника и мощности передатчика в репитере. Мы начнем с определения чувствительности приемника и его характеристик по забитию. Для этого нам понадобится два генератора стандартных сигналов с частотами 144 - 146 МГц. и аттенюаторами от - 20 до - 135 дБ на каждом. Собирается схема согласно Рис. 4.

На выходе приемника замеряется уровень шума при выключенных Г1 и Г2. Затем включают генератор стандартных сигналов (Г1) с частотой, к примеру, 145,000 МГц, далее постепенно уменьшают показания аттенюатора до тех пор, пока напряжение шумов на выходе приемника не уменьшатся в 4 раза. (Все измерения проводятся при отсутствии девиации обоих генераторов). Показания аттенюатора будут соответствовать чувствительности приемника. К примеру: они составили -125дБ, что соответствует чувствительности приемника в 0,25 мкВ при соотношении сигнал/шум в 12 дБ. Далее включают второй генератор и устанавливают частоту передатчика репитера равную 145,600 МГц, аттенюатор на втором генераторе также устанавливают на максимальное затухание и постепенно уменьшают его показания до тех пор, пока не начнет расти напряжение шумов на выходе приемника, но не более чем в 1,4 раза. К примеру показания аттенюатора генератора стандартных сигналов Г2 составили при этом - 35 дБ, что на 90 дБ больше чем чувствительность приемника. Эти показания означают, что сигнал передатчика отличный по частоте на 600 кГц от частоты приемника может иметь мощность на входе приемника не более чем в - 35 дБ, иначе будет срабатывать эффект забития. Следующим действием мы должны определиться с выходной мощностью передатчика исходя из местных условий распространения радиоволн, места установки репитера и пр. Не следует поддаваться такому мнению, что повышенная мощность передатчика репитера увеличит его радиус действия. Существует так называемый баланс мощностей, связанный напрямую с задачами репитера и напрямую зависит от условий распространения радиоволн. Слишком завышенная мощность репитера даст неоспоримый комфорт радиосвязи в одностороннем порядке, но при этом нужно идти на удорожание дуплексного фильтра, антенно - фидерного устройства, или реальную потерю чувствительности приемника репитера, что однозначно снизит радиус действия репитера. Заниженная мощность передатчика последнего, приведет также к уменьшению радиуса действия особенно в условиях городских застроек. На практике, для подвижных объектов, достаточно иметь передатчик репитера мощностью порядка 15 - 25 Вт. Автор использовал выходную мощность передатчика в 12 Вт, усилении антенны в 7 дБ и высоте установки в 52 м, с которым легко устанавливается связь в условиях равнинной местности на расстоянии до 30 - 40 км на спиральную антенну носимой станции.
Итак, мы принимаем решение, что, проектируемая выходная мощность передатчика нашего репитера составит 20 Вт. Обратимся к Таблице 1 и определим, сколько дБ соответствует данной мощности и обнаружим, что Р=20 Вт соответствует Р,дБм = +37дБ. Определяем необходимый уровень затухания сигнала передатчика дуплексным фильтром для нормальной работы приемника, где он составит: - 35 +37 = - 72дБ.

Где: -35дБ - показания второго генератора. Следующим шагом в расчетах, это принятие решения конструкции антенно - фидерного устройства (АФУ). Если вы приняли решение об установке одной общей антенны для репитера, то ослабление сигнала передатчика в - 72 дБ на входе приемника, полностью ложится на дуплексный фильтр. Если это разнесенные антенны, а их, как правило устанавливают на одном объекте (крыше и пр.), то здесь должно быть применено одно золотое правило:

Антенны с вертикальной поляризацией, установленные одна над другой (соосно), имеют развязку около 20 дБ, а если антенны установлены в одной плоскости, т.е. диаграммы направленности их совмещаются в пространстве, этой развязки не будет. Это обстоятельство нужно учитывать при проектировании репитера, что в некоторых случаях сэкономит установку лишней секции фильтра. Мы принимаем решение использования одной общей антенны. Обратимся к характеристикам фильтров диаметром 5 дюймов. Частотная характеристика полосового фильтра изображена на Рис.5а, где при затухании в 0,5 дБ на основной частоте, затухание со смещением в 600 кГц составит всего 7дБ. При уменьшении связи с полосовым фильтром до сквозного затухания в 1 дБ, полоса пропускания немного сузится и затухание со смещением в 600 кГц составит 12 дБ. Понятно, что для построения дуплексного фильтра с затуханием в 72дБ, необходимо составить последовательно 6 полосовых фильтров с общим сквозным затуханием в 6 дБ на приемной стороне. Это было - бы весьма не выгодно, с энергетической и экономической точек зрения, т.к. понадобилось бы еще 6 шт. для установки их на передатчик. Совершенно по иному ведут себя банки в режиме режекторного фильтра. Две банки в режиме режектора, включенные по последовательной схеме, способны подавлять сквозную частоту на 77 дБ см. Рис 5б, что вполне удовлетворяет нашему требованию с запасом в 5 дБ, который можно отнести либо к условному увеличению мощности передатчика, либо к запасу по чувствительности репитерного приемника. Можно придти к выводу, что полосовые фильтры в репитере можно не устанавливать, но это не совсем так. Они необходимы в тех случаях, когда в месте установки репитера присутствует очень сложная электромагнитная обстановка. Дело в том, что мощные и близко расположенные, в частотном и пространственном аспектах, радиопередатчики, образуют на входе репитерного приемника комбинационные составляющие - помехи. Часто такой же полосовой фильтр необходимо устанавливать на выходе передатчика исходя из тех же соображений. Схема дуплексного фильтра используемого на репитере RR9LA изображена на Рис.6. Кабели, соединяющие между собой банки, а также кабели идущие от банок к антенному тройнику должны иметь электрическую длину = лямбда/4. Полосовой фильтр 1 и режекторные фильтры 5 и 6 настроены на частоту приема 145,000 МГц. Режекторные фильтры 2, 3 и полосовой фильтр 4, настроены на частоту передачи 145,600 МГц. Следует отметить, что полосовой фильтр легко переделать в режекторный, для этого достаточно ко второй петле связи подключить поглощающее сопротивление 50 Ом, что делают чаще всего в цепи передатчика для облегчения режима работы его выходного каскада, или заглушить отверстие для одной петли связи металлической шайбой.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФИЛЬТРА КУСТАРНЫМ СПОСОБОМ.

Прежде, чем приступить к изготовлению дуплексного фильтра, необходимо знать схему его конструкции, т.е. провести работы по предварительным расчетам. Предположительно мы приняли схему, изображенную на Рис. 6. Корпуса фирменных профессиональных фильтров для диапазона 136-174 МГц изготавливают из мягкого аллюминия, а резонаторы и петли связи из латуни с повышенным количеством меди. В радиолюбительской практике изготовление каких либо конструктивов в заводском исполнении на 100% мало вероятно. Здесь предлагаются методы изготовления высокодобротных фильтров не уступающих фирменным на данный диапазон. Прежде всего, это изготовление корпуса не из алюминия, а из меди. Для экономии материалов, корпус изготовим общим для всех фильтров, а в качестве материала используем двухсторонний фольгированный стеклотекстолит. Всего понадобится 1,75 кв.м. фольгированного стеклотекстолита толщиной 3 мм. Размеры, раскрой и деталировка изображены на Рис. 7;8. Петлю связи и резонатор желательно изготовить из меди в крайнем случае из латуни. Изготовление каких либо элементов фильтра из бронзы, нержавеющей стали и т.п. не реомендуется ввиду резкого снижения его добротности и как следствие того, напрасная трата времени и средств. Размеры и конструктив резонатора, изображенного на Рис. 9 и могут быть изменены, главное, чтобы соблюдалось основное правило,что заземленный четвертьволновой штырь имел максимальную добротность при возможности перестройки последнего. Все детали фильтра, а главное резонатора желательно отполировать, а перед установкой обезжирить. Поскольку фольгированный стеклотекстолит имеет удовлетворительную чистоту обработки и достаточно тонкие стенки, его полировать не нужно.

КОРПУС ДУПЛЕКСНОГО ФИЛЬТРА

Порядок сборки корпуса.
1. К задней стенке с размерами 883 х 620 мм. припаивают боковые стенки с размерами 115х620 мм. в количестве 7 шт. через 110 мм. Пропайку делать сплошным швом с обеих сторон каждой стенки.
2. Припаять верхние стенки с размерами 110 х 110 мм. с отверстиями под петли связи и резонатор. Пропайку сделать с обеих сторон и тоже сплошным швом.
3. Вставить передние стенки с размерами 620х110 мм. между боковыми стенками и пропаять по возможности с обеих сторон, если это не возможно, сделать перемычки между слоями фольги заранее. Обезжирить внутри резонатора и устранить остатки флюса.
4. Установить петли связи и резонаторы. На неподвижную часть резонаторов, рядом с прорезями, одеть по пенопластовой пластине 110х110х10мм. Это необходимо для устранения вибрации вибратора. Петли связи режекторов, для упрощения, можно закрепить неподвижно согласно максимальной связи (Рис.2).
5. Нижние стенки с размерами 110х110 мм, пропаянные перемычками в 4 - х и более местах, временно припаять точечно, можно не более двух точек, и приступить к настройке. После окончания настройки нижние стенки пропаять сплошным швом.

ВЕРХНИЕ СТЕНКИ

6 отв.для крепления вращаемой шайбы петли связи. 3 отв.через 120 градусов.

РЕЗОНАТОР

Порядок сборки резонатора.

Нагреть конец трубки резонатора до температуры 200 - 300 градусов, если этого не возможно, сделать холодную насадку на втулку резонатора, место стыка желательно пропаять.
На противоположном конце резонатора сделать восемь продольных прорезей и получившиеся пластинки - контакты, слегка вогнуть вовнутрь для усиления контакта с телескопической вставкой резонатора. Для того, чтобы получившаяся контактная группа не разгибались, можно одеть поверх ее пружинящее кольцо, схожее с кольцом для связки ключей.
Стержень настройки резонатора вставить не резьбовой частью в телескопическую вставку и закрепить шпилькой, шпильку забить внутри вставки во избежание выпадения.
Вставить стержень настройки в резонатор резьбовой частью и завернуть вставку до соединения контактной группы резонатора с телескопической вставкой. Все контакты должны плотно прилегать.
Собранный, и заранее отполированный резонатор обезжиривают спиртом и вставляют в корпус фильтра. С наружной стороны фильтра накручивают на него гайку, и, придерживая ключем на 10 мм, туго затягивают гайку с внутренней резьбой на 14 мм на корпусе фильтра.
На выходящую, из втулки, часть резьбы настроечного стержня накручивают контргайку М8 и ручку настройки произвольных размеров и формы. Ручку также закрепляют шпилькой.

НАСТРОЙКА ФИЛЬТРОВ.

Настройку фильтров можно произвести анализатором спектра и прочими приборами. В радиолюбительской практике эти приборы не всегда доступны и по этому здесь предлагается упрощенный вариант настройки, где достаточно иметь передатчик мощностью не менее 25 -30 Вт. на частоты, как приема, так и передачи, измеритель Р / КСВ -метр, как можно чувствительнее, и нагрузочное сопротивление = 50 Ом. Схемы настоек фильтров изображены на Рис.10.

После предварительной настройки собрать схему согласно Рис.6 и произвести окончательную настройку. Вместо приемника включить нагрузочный резистор 50 Ом, подключить антенну через измеритель мощности. Подключить передатчик с частотой 145,600 МГц и подстроить полосовой фильтр 4 по максимуму отдаваемой мощности.
Установить частоту передатчика 145,000 МГц и подстроить режекторные фильтры 5 и 6 по максимуму подавления этой частоты в режиме передачи.
Поменять резистор и передатчик местами.
На частоте 145,000 МГц полосовой фильтр 1 подстроить по максимуму отдаваемой мощности.
На частоте передатчика 145,600 МГц подстроить режекторные фильтры по минимуму сигнала.

1.Поскольку режекторы имеют значительное ослабление, а стрелочный индикатор имеет недостаточную чувствительность, необходимо на момент настройки оставить по одному режектору в плече и настраивать их поочередно, а схему затем восстановить.
2.Дуплексные фильтры, во избежании накопления в них конденсата, желательно устанавливать рядом с репитером в стабильно температурном помещении.
Если это не возможно, просто просверлите отверстия диаметром 3 - 5 мм. на дне каждой банки фильтра.

Проверка всех расчетов и настроек производится просто. Необходимо иметь очень слабый передатчик на удалении, излучающий на частоте приема репитера на уровне шумов, прослушивая его в прямом канале приемника репитера. При выключении передатчика репитера, уровень шумов не должен уменьшаться более чем в 1,4 раза.
В заключении хотелось бы отметить, что самым трудоемким и кропотливым делом является слесарная работа при постройке дуплексера, простым является его настройка. По этому смело беритесь за постройку репитера в своем регионе, ведь в среде радиолюбителей всегда найдется хоть один, умеющий лудить кастрюли и еще один, который хоть раз в жизни чинил водопроводный кран. Все остальные навыки, такие как настройка приемника и передатчика, строительство антенно - фидерных сооружений, радиолюбителям явно по плечу.

Удачи в строительстве, с уважением всем коллегам /UA9LBG/ С.А.Сушко.

На дополнительные вопросы постараюсь ответить по рабочему телефону в г.Тюмени:
(3452) 348997; 435259

Ключевым компонентом любого супергетеродинного приемника является фильтр промежуточной частоты. Это фильтр с полосой пропускания всего лишь 2000-3000 Гц (для SSB) или даже 50-500 Гц (для телеграфа), малыми вносимыми потерями и очень крутой АЧХ. Сделать такой фильтр, используя конденсаторы и катушки индуктивности, не представляется возможным, в основном из-за низкой добротности последних. Поэтому фильтры делают из кварцевых резонаторов.

При выборе промежуточной частоты (ПЧ) нужно учитывать ряд ограничений. Низкая частота плоха тем, что кварцевый фильтр будет иметь довольно высокий импеданс, который неудобно согласовывать с 50 Ом. Слишком высокой ПЧ делать тоже не стоит, поскольку с ростом частоты увеличивается влияние паразитных эффектов в цепи. По этим соображениям на КВ рекомендуется выбирать ПЧ от 6 до 12 МГц. Для нормального подавления зеркального канала ПЧ не должна находится близко к принимаемой частоте. Таким образом, 7 МГц и 10 МГц в общем случае не годятся. Популярным выбором являются 12 МГц, на которых мы и остановимся.

Wes предлагает зафиксировать топологию фильтра на следующей:

Кварцы подбираются как можно более похожими. В идеале, каждый кварц необходимо измерить, как ранее было описано в заметке Измеряем параметры кварцевых резонаторов. Как альтернативный вариант, допускается просто вставлять кварцы в один и тот же генератор (например, по схеме G3UUR) и группировать их по частоте. Кварцы в фильтре должны различаться не более, чем на 50 Гц. Кварцы бывают разные, но в среднем 20 штук должно хватить по крайней мере на пару фильтров.

Остается открытым вопрос о выборе конденсаторов. W7ZOI предлагает использовать С1-С4 одинаковой емкости. При этом можно наблюдать явную закономерность. Чем меньше емкость, тем больше импеданс фильтра, и тем шире его полоса. Конкретные значения будут зависеть от кварцев. Но это не беда. При помощи LTspice мы можем построить модель фильтра и определить зависимость его свойств от C1-C4.

Мной была использована модель с одинаковыми Y1-Y3. Для них Lm, Cm, Rm и C0 равны измеренным у одного из трех кварцев, что планируется применить в фильтре. Если использовать разные Y1-Y3, то модель выходит не особо полезной. В этом случае LTspice предсказывает кривую АЧХ, чего не будет в реальности.

C [пФ] Внос.потери [дБ] Импеданс [Ом] Полоса [Гц]
470 -4.9 45 300
220 -2.4 85 700
100 -1.2 170 1500
68 -0.8 300 2000
56 -0.7 320 2500
47 -0.6 370 2900

Было решено сделать два фильтра — для SSB с конденсаторами 56 пФ и для CW с конденсаторами 470 пФ:

В SSB-фильтре для согласования импеданса применены автотрансформаторы на кольцах FT37-43. Отношение числа витков должно быть sqrt(320/50) или примерно 10:4. Соответственно, в каждом трансформаторе было намотано 4 витка, сделан отвод, и затем еще 6 витков. Как альтернативный вариант, фильтр может быть согласован с помощью LC-схемы. Телеграфный фильтр и так хорошо согласован, поэтому в нем СУ не требуется.

В некоторых источниках рекомендуется припаивать корпуса кварцев к земле. Утверждается, что это снижает паразитную емкость и оттого улучшает свойства фильтра. Однако другие авторы (см книгу QRP Power) напротив, категорически не рекомендуют этого делать. По их наблюдениям, кварцевые резонаторы могут деградировать при чрезмерном нагреве. В своих фильтрах корпуса кварцев я не паял. Принято такое решение по соображениям, что так меньше работы, и кварцы легче отпаять в случае необходимости.

Возвратные потери соответствуют КСВ 1.2-1.4. Это свидетельствует о том, что фильтр согласован нормально. Полоса по уровню -3 дБ составила 2500 Гц, как было предсказано моделью. Вносимые потери оказались 2.3 дБ, что выше расчетных. Разница объясняется потерями на двух трансформаторах, тем фактом, что согласование на самом деле не идеальное (есть отражение сигнала), а также применением чуть-чуть разных кварцев, а не идентичных, как в модели.

Важно! Этот фильтр очень узкополосный. Анализатор спектра ничего не покажет, если пытаться измерить его с широким Span и большим RBW. Поначалу я решил, что фильтр не работает.

АЧХ и возвратные потери телеграфного фильтра:

В данном случае имеем практически полное соответствие модели. Вносимые потери 4.9 дБ, полоса 320 Гц, идеальное согласование.

АЧХ двух фильтров для сравнения:

Интересно, а что будет, если не подбирать кварцы? Для ответа на этот вопрос я взял SSB фильтр и заменил в нем кварцы на случайные. Вносимые потери стали 2.7 дБ вместо 2.3 дБ, и АЧХ в полосе пропускания стала немного кривовата. То есть, случайный фильтр уступает подобранному, но не то, чтобы очень сильно. Однако имеющиеся у меня кварцы на 12 МГц очень похожи. В худшем случае частота двух кварцев отличается лишь на 300 Гц. Случайный фильтр может заработать, а может и нет, смотря что у вас за кварцы.

По аналогии можно сделать фильтр и с большим числом кварцевых резонаторов. Таким образом добиваются еще более крутой АЧХ. Типично применяют до 8 кварцев, хотя отдельные энтузиасты используют до 15 штук.

Напоследок хотел бы порекомендовать статью 9 MHz Filters Built With Inexpensive Crystals [PDF]. Она написана все тем же Wes Hayward, W7ZOI в октябре 2020 года и описывает CW- и SSB-фильтры, содержащие до 6-и кварцевых резонаторов на 9 МГц. Топология фильтров отличается от использованной выше. Описание еще двух методов изготовления кварцевых фильтров можно найти в 3-ей главе книги Experimental Methods in RF Design.

А доводилось ли вам делать кварцевые фильтры и если да, то как вы их рассчитывали?

Дополнение: В продолжение темы о кварцевых полосовых фильтрах см часть 2, часть 3 и часть 4.

Схема простого режекторного фильтра FM диапазона приведена ниже:

На практике такая схема обеспечивает подавление сигналов FM диапазона не менее 25 дБ.

Эффект от применения фильтра зависит от того, насколько сильно вам мешают FM станции. Показанная на фото конструкция позволила увеличить усиление в настройках программы примерно на 10 дБ при том же уровне шума. Эфир оживает, появляются новые сигналы, а старые заметно добавляют в соотношении сигнал/шум.

2. Еще одна конструкция FM режектора от LNA4All:

Катушки мотаются проводом 0.35мм на сверле 5мм, крайние по 2,5 витка, средняя 5 витков.

3. Своими наработками делится Вячеслав Юрьевич (dedclub).

1) Катушка индуктивности содержит 12 витков. Намотана проводом 1 мм на оправке 5 мм.
2) Подстроечный конденсатор емкостью 5 — 30 пФ.

L1, C1 — 98 МГц. L2, C2 — 98 МГц. L3, C3 — 108 МГц. L4 C4 — 88 МГц. Расчетное подавление более 30 дБ.

Еще больше контуров:

L4, C4 — 88 МГц. L5, C5 — 108 МГц. L6, C6 — 94 МГц. L7, C7 — 99 МГц. Подстройка осуществляется катушками. Возможно добиться более 40 дБ подавления.

6. FM режектор, разработанный французом F1JKY:

Несмотря на применение смд индуктивностей, вроде как даже работает

PS. Приведены практические схемы из сети, которые были собраны авторами и проверены на приборах. Вы можете рассчитать свой фильтр с необходимыми параметрами — программы есть в открытом доступе. Для настройки понадобится АЧХ-метр.

Фильтрации излучаемых передающими устройствами сигналов уделяется все больше и больше внимания. Излучение сигналов на частотах, отличающихся от рабочей, можно расценить, по аналогии с дорожным движением, как выезд на встречную полосу из-за негабаритности транспортного средства.

При желании увеличить мощность выходного сигнала передатчика радиолюбитель изготавливает или приобретает усилитель мощности, который имеет в своем составе только ФНЧ (например, в виде выходного П-контура). Такой фильтр в известной степени подавляет гармоники основного сигнала, а сам усилитель усиливает весь спектр сигнала, который поступает на него с трансивера. Следовательно, подавление гармонических составляющих, которые обусловлены нелинейностью каскадов как в трансивере, так и в усилителе мощности, уменьшается. Другие составляющие, частоты которых находятся ниже частоты среза ФНЧ усилителя мощности, поступая на него, усиливаются и проходят в антенну. Резонансная, хорошо согласованная на рабочей частоте антенна частично подавляет нежелательные спектральные составляющие, которые становятся, однако, причиной помех в ближней зоне.

Полосовой фильтр можно изготовить как по схеме с индуктивнои связью, что более желательно, так и по схеме с автотрансформаторной связью.

На рис.1 приведена схема фильтра с индуктивной связью для использования на УКВ, на рис.2 — с автотрансформаторной связью для применения на УКВ. На УКВ для улучшения параметров фильтра следует вместо катушек применять резонаторы (на более низких частотах — спиральные, на более высоких — коаксиальные).

По аналогии с УКВ, на KB можно применять как спиральные резонаторы, так и обычные катушки.

На рис.3 приведена схема полосового фильтра с катушками связи, на рис.4 — с автотрансформаторной связью. Фильтры с катушками связи позволяют обеспечить согласование без вскрытия резонаторов, а фильтры с автотрансформаторной связью при согласовании требуют перемещения отводов для входа и выхода по виткам катушки L1 (рис.4), или по центральному проводнику коаксиального резонатора (рис.2).

Настройку фильтра и согласование по входу и выходу можно производить простым методом с помощью ГСС и ВЧ вольтметра, но нагляднее всего провести ее с помощью измерителя частотных характеристик (например, Х1-48). Полосовой фильтр — симметричное устройство, поэтому вход и выход можно менять местами.

Конденсатор С1 предназначен для настройки полуволнового резонатора (в идеале) на рабочую частоту, излучаемую передатчиком, в реальности — на среднюю частоту полосы пропускания фильтра, ширина которой зависит от соотношения L1/C1 и степени нагрузки этого контура через индуктивную (с помощью последовательных контуров L2-C2 и L3-C3 — рис.1 и 3) или автотрансформаторную связь с ним, через отводы от L1 (рис.2 и 4).

На экране ЭЛТ Х1-48 видна характеристика ПФ, влияние на нее подстроечных элементов (С1—СЗ) и нагрузки.

Резонатор, конечно же, имеет большую физическую длину, но нет худа без добра — это обстоятельство позволяет отнести УМ от трансивера, что снижает напряженность электромагнитного поля в месте нахождения оператора, у трансивера. Благодаря этому улучшается экологическая обстановка на рабочем месте и повышается устойчивость всей радиопередающей системы к наводкам, самовозбуждению и т.д.

Если полосовой фильтр используется не только на входе усилителя мощности, но и на выходе (что весьма желательно), то следует обратить особое внимание на детали фильтра, точнее, их пригодность для применения в таком фильтре. Так, например, конденсатор переменной емкости С1, установленный в месте максимума напряжения на контуре, в зависимости от выходной мощности усилителя и добротности резонатора (катушки) должен иметь зазор между пластинами 3-10 мм. Очень важен надежный контакт с общим проводом у катушки L1, т.к. в этом месте контура имеет место максимум тока, поэтому диаметр провода катушки L1 должен быть достаточно большим.

Оптимальную настройку полосового фильтра можно зафиксировать по максимальному отклонению стрелки измерителя анодного тока лампового усилителя мощности, или индикатора тока антенны, или по максимальной яркости свечения неоновой лампочки, расположенной непосредственно у антенного выхода фильтра или усилителя мощности.

Читайте также: