Как да настроите кварцов филтър. Прост и евтин филтър за SSB

При проверка и установяване на IF пътеки с кварцови филтри или отделни кварцови филтри повечето радиолюбители имат проблем откъде да вземат тестовия сигнал. Не винаги е възможно параметрите да се измерват косвено с помощта на приемни смесители. Не всички налични и сравнително евтини прецизни, многофункционални измервателни генератори покриват честотния диапазон от 30 ... 90 MHz или стабилността на конвенционалните RF генератори (с функцията GKCh) няма да ви позволи точно да измервате и регулирате характеристиките на кварцовите филтри . И най-често просто няма такова оборудване и е неразумно да се купува скъп генератор само за тези работи.

Тази статия описва двуканален осцилатор с контролирано напрежение (VCO) с малък (няколко десетки килохерца) диапазон на настройка, централна честота от 2 ... 90 MHz, изходен импеданс от 50 ома и изходен сигнал с люлка от 100 ... Устройството е проектирано да работи като част от измервател на честотната характеристика вместо GKCH и може да работи заедно с друг генератор на трионообразен сигнал.

За да се получи стабилна работа на VCO, като елементи за настройка на честотата бяха използвани евтини и достъпни керамични резонатори за честоти от 2 ... 12 MHz и допълнително умножаване на честотата. Разбира се, модерна елементна база би позволила на DDS генератори или PLL генератори да решат същия проблем (с микроконтролер и съответния софтуер), но тогава сложността на такова устройство би надхвърлила сложността на тестваното оборудване. Следователно целта беше да се създаде прост генератор, използвайки наличните елементи, а не да се произвеждат индуктори, както и да се регулира устройството с помощта на прости измервателни инструменти.

Устройството е разделено на отделни функционални единици, които могат да се монтират или не, в зависимост от нуждите на собственика. Например, ако имате многофункционален DDS генератор, тогава не можете да сглобявате генератори и да стигнете до крайната честота само с честотни умножители и главния филтър. За да избегнете нестабилна работа, препоръчвам да използвате само CMOS микросхеми от серия 74ACxx във високочестотната част.

Платката на устройството (фиг. 1) с размери 100x160 mm е проектирана така, че да може да бъде направена едностранна (горната страна, върху която са разположени всички елементи, с изключение на телените джъмпери) или двустранна ако планирате да използвате устройството на честоти над 25 MHz. Номерирането на елементите на електрическата схема и платката започва с номера, присвоен на възела, в който са включени. На фиг. 2 показва инсталирането на елементи върху едностранна версия на дъската. В този случай щифтовете на микросхемата в DIP пакета са запоени от страната на печатните проводници, което изисква специални грижи.

Ориз. 1. Табло за устройство с размери 100х160 мм

Ориз. 2. Монтаж на елементи върху едностранна версия на таблото

Керамичните резонатори имат добра краткосрочна стабилност на честотата, което позволява техният сигнал да се използва за настройка на кварцови филтри и надеждно измерване на техните стръмни наклони. Междурезонансният интервал на такива резонатори е с порядък по-голям от този на кварцовите. Те могат да бъдат изтеглени на честота с +0,3 ... -2% от честотата без никакви проблеми. номинална стойност. В табл. 1 показва основните параметри на пиезокерамичните резонатори, закупени през 2015 г. в Русия, и техния диапазон за настройка на честотата за случай на изграждане на генератор върху логическите елементи на микросхемата 74AC86.

маса 1

Резонатор тип 1)	Номинална честота, MHz	Брой щифтове	Минимална честота 2), MHz	Максимална честота 3), MHz

1) P - резонатори от серията ZTA, PC - резонатори от серията ZTT (с вградени кондензатори), D - дискриминатор (за използване в FM детектори). 2) С два кондензатора 280 pF. 3) С два кондензатора по 20 pF.

Керамичните резонатори за по-високи честоти (повече от 13 MHz) очевидно се произвеждат по различна технология и техният обхват на настройка на честотата е много малък. Резонаторите от серията ZTT имат вградени кондензатори и затова е много по-трудно да се настроят по честота и не винаги е възможно да се получи номиналната честота.

В табл. Таблица 2 показва най-често срещаните IF честоти в различни радиоприемници (RPU) и трансивъри, както и опции за генериране на тези честоти с помощта на керамични резонатори. Анализът на необходимите множители или деления ще разкрие необходимостта от прилагане на умножение по две, за да се разшири броят на опциите и да се осигури качество на сигнала.

таблица 2

IF, MHz	Основно приложение	Честота на генератора, MHz
		Опция 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4
	Самоделни трансивъри
	Самоделни трансивъри
	Самоделни трансивъри
	Самоделни трансивъри
	Самоделни трансивъри
	Самоделни трансивъри
	Стандартен
	Трансивър IC R-75
	CB трансивъри
	Стандартен
	Гражданско РПУ
	Стандартен
	Трансивъри
	Трансивъри
	Домакински RPU
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Домакински RPU
	Трансивъри ICOM
	РПУ Бригантина
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивър IC R-75
	Трансивъри
	RPU EKD(GDR)
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Трансивъри
	Домашно RPU

За да разбера работата на предложените честотни умножители, ще дам накратко важни параметриспектри на изходни сигнали на логически CMOS елементи от серия 74AC. Тези високоскоростни елементи работят при захранващо напрежение от 2 ... 6 V и без капацитивен товар минималната продължителност на фронта на изходните импулси е 1 ns, което позволява да се получат значителни спектрални компоненти до честота 250 MHz. В същото време изходният импеданс на елементите е около 25 ома, което улеснява получаването на значителна енергия от по-високи хармонични компоненти. Предавателната характеристика на логическите елементи от тази серия е симетрична, а изходното стъпало има еднаква товароносимост и скорост на превключване на изходящия и входящия ток. По този начин изходният сигнал на логическите елементи и тригерите от серията 74ACxx до честоти от 30 MHz може да се счита за идеален и всички закони на математиката, свързани със спектрите на импулсните сигнали, могат да се прилагат на практика с висока точност.

Правоъгълен сигнал със същата продължителност на импулса t и пауза t p така наречения меандър (работен цикъл Q \u003d T / t и \u003d 2, където T е периодът на повторение на импулса T \u003d t и +t p, но понякога терминът "работен цикъл", обратен работен цикъл K \u003d 1 / Q), съдържа в спектъра, в допълнение към първия хармоник (F 1 \u003d 1 / T - основна честота), също нечетни хармоници (2n + 1) F 1 , където n = 1, 2, 3 .... На практика дори потискането на хармониците може да достигне 40 dB без специални мерки, а за постигане на потискане до 60 dB е необходимо да се осигури дългосрочна стабилност на параметрите на елементите с помощта на обратна връзка и с допълнителна внимателна настройка.

Опитът показва, че честотните делители на две (D-тригери и JK-тригери от серията 74ACxx, както и честотен делител 74AC4040) при честоти до 4 MHz осигуряват такова потискане до 60 dB. При изходна честота от 30 MHz тя намалява до 30 dB, а при честоти над 100 MHz няма изразено потискане на четните хармоници.

Следователно квадратната вълна е от особено значение в честотните умножители поради относителната чистота на спектъра, което опростява следващите филтри. Поради тази причина в предложеното устройство са предвидени елементи за регулиране на симетрията на сигнала. Почти идеалните изходни характеристики на елементите от серията 74ACxx позволяват, без използването на спектрален анализатор, с помощта на регулиращи елементи, да се получи желаната форма на сигнала чрез измерване на средното постоянно напрежение на изхода. Потискането на равномерни хармоници до 40 ... 50 dB при честоти до 20 MHz се получава без проблеми.

Измерването на работния цикъл (работен цикъл) на изходния сигнал може да се извърши с помощта на цифров мултицет в режим на измерване постоянно напрежение(R in ≥ 10 MΩ), без промяна на границата на измерване (фиг. 3). Първо, мултиметърът се калибрира, за това се свързва чрез резистор със съпротивление от 33 ... 100 kOhm към захранващите линии (директно към съответните клеми на микросхемата). Тъй като входното съпротивление на мултиметъра е 10 MΩ, неговите показания (U k) ще бъдат с 0,3 ... 1% по-малко от захранващото напрежение. Резисторът, заедно с всички капацитети на проводниците и входа на мултиметъра, образуват нискочестотен филтър за високочестотен сигнал. Ако на изхода на логическия елемент има импулсен сигнал с Q = 2, мултиметърът ще покаже U out = 0,5U k.На фиг. 4 показва спектъра на сигнала на изхода на генератора на микросхеми 74AC86 без специални мерки за балансиране, потискането на втория хармоник по отношение на първия е около 36 dB. Това не е много добро за работа с честотни умножители.

Ориз. 3. Измерване на коефициента на запълване (коефициент на запълване) на изходния сигнал

Ориз. 4. Спектърът на сигнала на изхода на генераторния чип 74AC86

Ако нарушите симетрията на изходния сигнал, можете да постигнете потискане на други спектрални компоненти. Например, при Q = 3 (фиг. 5), хармониците, кратни на три, се потискат в изходния сигнал (фиг. 6). Установяването на такъв режим също се извършва с помощта на мултицет, само че е необходимо да се получи средно напрежение U out \u003d 0,333U до (или 0,666U до). Тази опция е особено интересна, ако трябва да получите умножение по две или четири. При по-високи хармоници разходите за филтър вече правят тази опция трудна за изпълнение.

Ориз. 5. Спектър на сигнала

Ориз. 6. Спектър на сигнала

По този начин квадратната вълна е идеална за получаване на нечетните хармоници на сигнала, до седма. По-високите вече са силно затихнали и извличането им ще изисква сложни филтри и усилватели. Вторият и четвъртият хармоник се получават най-добре с работен цикъл на изходния сигнал Q = 3. Ако имате нужда от всички близки хармоници в спектъра, трябва да регулирате Q = 2,41 (K = 41,5%).

Тук следва важна забележка. Понякога се случва смущението от локалния осцилатор PLL или микроконтролера да "скита" в приемника. Умелият избор на работния цикъл на тактовия сигнал може да потисне някои от смущаващите хармоници. Но като цяло общият фон на хармониците от тактовия сигнал може да бъде намален, ако неговият работен цикъл е зададен точно на Q = 2 по подразбиране.

Предлаганото устройство използва главно логически CMOS елементи, работещи в линеен режим. За това се използва инверторен режим (ако елементът е с два входа, вторият вход е свързан към общ проводникили електропроводи) и въвеждане на опазване на околната среда съгласно постоянен ток(фиг. 7), за да поддържа работната точка в средата на трансферната характеристика. Резисторът R3 осигурява OOS и с помощта на резистори R1 и R2 можете да изместите позицията на работната точка върху характеристиката на прехвърляне. Тази схема също така дава възможност за балансиране на логически елементи от серията 74xCTxx, които имат праг на превключване от около 1,2 V (при захранващо напрежение от 3,3 V). Критерият за правилна настройка е установяването на изходното напрежение на 50% от захранващото. Съпротивлението на резистора R2 е избрано възможно най-голямо, така че да има по-малко влияние върху веригите на входния сигнал.

Ориз. 7. Схема на устройството

Стръмността на предавателната характеристика съответства на усилване на напрежението от 30...40dB. Следователно входен сигнал с напрежение от няколко десетки миливолта вече води до промяна на изхода от нула до максимум. За да се намали шумът при превключване от едно състояние в друго, на входа трябва да се осигури определена скорост на нарастване на сигнала (за серията 74ACxx - около 125mV/ns). В този случай има по-ниска гранична честота, при която не възникват смущаващ шум или самовъзбуждане при преминаване през активния участък на характеристиката.

Ако на входа на гейта е активирана паралелна LC верига, входните сигнали с по-ниска честота са разрешени без генериране на шум. При захранващо напрежение от 3,3 V при честота от 3 MHz, минималното колебание на напрежението е 0,5 ... 1 V. За работа при по-ниски честоти трябва да се използват логически елементи от сериите 74HCxx, MM74Cxx, 40xx.

Въз основа на елемента ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ (IC 74AC86), можете лесно да направите честотен умножител по две, ако сигналът се приложи директно към единия вход, към другия вход през линията на закъснение въз основа на RC веригата (фиг. 8). Ако времевата константа на RC веригата (τ) е значително по-малка от периода на повторение на импулса T, ще получим къси импулси на изхода с всеки спад на входното напрежение, т.е. броят на импулсите (и следователно тяхната честота) има удвоени. С увеличаване на забавянето (константата на времето на RC веригата) на кондензатора C1, сигналът става триъгълен и амплитудата му намалява, така че точността на превключване намалява и качеството на сигнала се влошава - фронтовете "плават" с шум. Такъв множител работи стабилно за τ

Ориз. 8. Честотен умножител

Още по-чист спектър на изходния сигнал ще има при Q = 3 (фиг. 9). В този случай умножителят ще "издаде" хармоници на изхода при честоти 2F 1, 4F 1, 8F 1, 10F 1, 14F 1, 16F 1 и т.н.). Само хармониците при 2F 1 и 4F 1 са от практическо значение, а потискането на хармоници с честоти F 1 , 3F 1 , 5F 1 и 6F 1 помага. С тази настройка изходът трябва да бъде U out \u003d 0,333 U k.

Ориз. 9. Изходен спектър

Ориз. 10. Спектър на сигнала

Блоковата схема на измервателния генератор е показана на фиг. 11. Схемата осигурява два генератора (G1, G2) с еднакъв дизайн за разширяване на функционалността на устройството. След тях се получава междинно честотно умножение в честотния множител U1 или честотния множител U2. Коефициентът на умножение е едно, две, три или четири. Освен това в умножителя-делител U1 честотата на сигнала може да бъде разделена на две или четири преди умножение. В смесителя на изхода на елемента DD1 и след нискочестотния филтър Z3 (честота на срязване - 100 kHz) се генерира сигнал с честота F = |n 1 F goon1 - n 2 F goon2 |. Миксерът работи и на хармоници.

Ориз. 11. Структурна схема на измервателния генератор

Елементите DD2, DD3, Z1 и Z2 работят в модулатора, те формират необходимия работен цикъл на сигнала за последния етап на умножение. При работен цикъл Q = 2 елементите Z1 и Z2 не са необходими. DD4 и DD5 работят като буферни усилватели, освен това могат да бъдат импулсно модулирани.

Генераторът G3 генерира кратки импулси за симулиране на импулсен шум, той се активира от високо ниво на SPON сигнала. Ако честотата му се намали 100 ... 1000 пъти (чрез увеличаване на капацитета на съответните кондензатори), е възможно да се регулира динамиката на AGC или потискащия шум в RPU.

С помощта на филтри Z4 и Z5 се избира желаният хармоник, а усилвателите A2 и A3 дават на сигналите необходимото ниво. Комбиниран сигнал може да се генерира на изхода GEN-3 с помощта на джъмпери S1 и S2.

Захранващият блок (PSU) осигурява 3,3 V към възлите на устройството, а също така има изходно напрежение +3,9 V за захранване на тествано оборудване с ниска мощност (TECSUN, радиоприемници DEGEN и др.) +5 V напрежение от USB кутия да се захранва от захранващ вход - порт или зарядно на мобилен телефон, както и от нестабилизиран мрежов блокзахранване с изходно напрежение 5...15 V. Токът, консумиран от устройството, зависи от честотата на генераторите и не надвишава 70 mA в комплекта.

Следващата част на статията ще предостави подробно описание на схемата на устройството и някои конкретни примери за неговата конфигурация за работа на обикновени IFs в любителски радиоприемници.

Интересна информация се натрупа от радиолюбителите, които направиха основните платки на “Portable TRX” и разбира се от “ретранслаторите” - малко неоснователни твърдения - “защо не работи така, както работи FT-1000MP?”.

Още веднъж насочвам вниманието на читателя към факта, че „трябва да платите за всичко“ и трансивърът, който е замислен като вид вносни „кутии за сапун“, особено без най-задълбочената настройка и отстраняване на грешки, никога няма да покаже дори тези параметри, които са записани в раздела „Преносим TRX“. Напомням ви още веднъж - колкото по-проста е схемата, толкова по-внимателно ще трябва да „издърпате“ максималните параметри буквално от всеки етап. И ако сте закупили комплект кварцови филтри за $ 10, с неизвестен произход и с неизвестна честотна характеристика, запоени пластмасови транзистори с неизвестно производство и освен това с теоретично прогнозирани параметри (главно от думите на търговец на радио пазара от когото са закупени), и дори бобини - трансформатори, навити на 100-годишен ферит от „боклук“ - какво можете да очаквате от такова „чудовище“? Предлагам да разгледам характеристиките на основната платка № 3, която ми беше изпратена от Олег (US5EI) от Днепропетровск. Той пое риска да поеме по на пръв поглед най-евтиния и най-оптималния от негова гледна точка път, но се оказа точно обратното – „преди беше лошо, а сега става все по-зле и по-зле... .”. Той сам направи дъската и "малко" (според него) промени конфигурацията на пистите за онези кварцови филтри, които закупи готови. Той смята, че опцията за 4 + 4 или 6 + 4 кристала във филтрите не заслужава внимание - той използва „стандартната“ любителска радио опция - 8 + 4. Останалите парчета желязо на дъската са използвани от стари запаси (четете - боклук). Всичко „това“ беше запоено към домашно приготвена дъска, но в бъдеще се оказа „както винаги“. Опитите за съживяване на "чудовището" приключиха - "обжалване пред автора" ... ..

Най-важната задача при производството на приемника е осигуряването на чувствителност и избор на сигнал. Без качествен кристален филтър този проблем не може да се реши в TRX с едно преобразуване.

Колко пъти е писано и преписвано за това в радиолюбителската литература ??? Но трябва да се върна отново към този въпрос. За повече от 20 години почти постоянно HF - проектиране и, което е важно, същия брой години работа в ефир (защото има дизайнери, които почти никой не е чувал в ефир - какво може да се каже за техните „умения и подходи” към реалити аматьорско предаване???) направи заключение за себе си - не можете да спестите от филтъра на основната селекция - ако искате да изградите достатъчно висококачествено "Радиво". FOS трябва да има затихване в лентата на спиране от поне 70-80Db с минимално затихване в лентата на пропускане. Нуждаем се от максимални стойности на забавяне в нискочестотните диапазони. По правило нивата там вече са 59 + 20-40 Db, т.е. при затихване на филтъра от 80Db и получен сигнал от +40Db, можем да приемем, че той "пълзи" с 2-3 точки по скалата на S-meter. Такива нива вече няма да могат да повлияят на работата на каскадите след XTAL ZQ. Но ако съсед се появи на същия диапазон с ниво от + 80Db, ситуацията не се променя в „нашата“ посока. Но ние няма да приемем като основен параметър на приемника - работа в същия диапазон едновременно със съсед, т.к. най-вероятно такава работа няма да бъде „приятна“ за него и за „борба с такива нива“ има радикален метод - атенюатори.

В стотиците кристални филтри, които са били направени през годините, затихването на лентата на пропускане е било около 10Db на кристал. С лека разлика в една или друга посока, в зависимост от качеството и размера на кварца. Имам предвид стълбовидни кварцови филтри. Основният недостатък на такива филтри е разширеният долен наклон на честотната характеристика. Шесткристален кварцов филтър в B1 от военно производство (да не се бърка с генераторните!) Има затихване извън лентата на пропускане от поне 70Db. За съжаление трябва да забравим за такъв кварц - старите запаси се изчерпват и „това няма да се повтори“ .... За днес най-достъпният (но не и най-добрият!) Вариант е да закупите малки кварцови кристали на 8.867MHz на радио пазара и да се опитате да изваяте нещо от тях. Особено внимание трябва да се обърне на вида и качеството на кварца. Те предлагат десетки видове и дизайни, но не всички от тях могат да се използват за направата на филтри. Най-висококачествените позволяват да се произвеждат доста „поносими” филтри. Най-малко - не по-лошо, отколкото от генераторния кварц в B1 от старата проба. Осем кристала дават най-малко 80Db затихване на лента, което, както беше отбелязано по-горе, е напълно достатъчно за трансивър, предназначен за "нормална" работа в ефир. Можете да направите един филтър с осем кристала и да се „успокоите“, но получаваме малък филтър (имам предвид от малък модерен кварц), който има 3,3 см между входа и изхода, затихване в лентата от 2 до 4Db и неравномерност нагоре до 4-6Db. Инсталираме го в „главната платка“ и в резултат получаваме „проникване“, заобикаляйки филтъра в най-добрия случай -60Db, а във варианта на основната платка US5EI на Олег -40Db. Как да направя самия филтър - вече нарисувах в описанието на „HF трансивъра“. Всички видове „красиви“ опции за печатни платки под кварц, „елегантни“ кутии и др. - опасно както от влошаването на качествения фактор на кварца (когато залепваме кварцови крака в фибростъкло), така и от „пълзенето“ на сигнала, заобикаляйки самите кварцови плочи. Ако правите филтри в кутии, тогава трябва да заземите кварцовите кутии на кутиите, които са най-добре направени от тънък калайдисан метал, а цялата инсталация вътре се извършва на краката от кварц. Вижте - така се правят всички фабрични филтри. Приемам варианта за изработка на самоделна платка и филтър върху нея само със запазване на фолиото от страната на монтиране на частите под общата „маса“, с последващо запояване на кварцовите корпуси върху него и след това все още можете да покриете филтъра отгоре с екранираща кутия от калайдисана калай със запояване от всички страни към фолиото на платката. Да, съгласен съм - не е много красиво, технологично напреднало, бързо и т.н. но само по този начин е възможно да се избегне "изкачването" колкото е възможно повече. И за какво се „борим” най-напред - за „марков вид” или за поддържане на максимално достижимите параметри на самия филтър? Всеки дизайнер решава за себе си, индивидуално ...

Преди това той направи, имитирайки общата радио "тенденция", единични осемкристални филтри. Но след като кварцът в корпуса B1, който е много по-удобен за работа, започна да свършва все по-често, запасите от кварц в малък корпус започнаха да се използват - на тях пише PK169. И тук тенденцията за трудност при получаване на минимални неравности в лентата на пропускане и „пълзене през“ заобикаляйки филтъра в осемкристални ZQ „излезе“. Последваха съответни опити за „преодоляване на възникналите проблеми“…. Което доведе до възможността за изграждане на четири и шест кристални филтри. Това решение беше още по-потвърдено от информацията за фазовите характеристики на филтрите - колкото по-дълъг е филтърът (колкото повече връзки има), толкова повече получаваме фазовото „отскачане“ на филтъра. Тъй като всяка връзка има индивидуални фазови характеристики, които най-вероятно няма да съвпадат с характеристиките на други връзки - това води до „звънене“. Можем ясно да чуем подобно явление със собствените си уши в теснолентови многолинкови филтри. Въпреки че това „звънене“ е почти невъзможно да се чуе в SSB филтри - някои надарени „чуващи“ дори могат да определят от сигнала в ефира дали EMF или тесен кварцов филтър работи (по мое мнение, това разбира се е „философско“ ” въпрос - прочетете - спорен). При практическо приложение е много по-лесно да се осигури плосък връх на честотната характеристика в шесткристален и почти "автоматично" се получава по-малко от 1Db неравномерност в четирикристален филтър. Затихването в лентата на пропускане на 6-кристал ZQ най-често не надвишава 2-3Db, а за 4-кристал до 2Db. Но тъй като затихването в лентата на спиране на такива филтри не е достатъчно за HF трансивър, основните платки № 3 и № 4 трябваше да бъдат разработени. Тези. инсталираме филтри с „влак“ с активни каскади, съвпадащи между тях. Реалните измервания на честотната характеристика от край до край на такава конструктивна опция са показани на фиг. номер 1.

Измерванията са извършени на анализатор SK4-59. Сигналът беше подаден към първия етап VT1 на основната платка № 3 и беше взет от намотката за свързване на бобината в дренажа VT4 (с изключен детектор). Основната платка #3, направена от Олег (US5EI), показа затихване в лентата на спиране от около 45Db с пулсации на лентата до 8Db Фиг. #2.

Може би ще успея да снимам екрана SK4-59 от честотната характеристика на проходния път на платката US5EI и "стандартната" платка № 3 с два 4 + 4 кварцови филтъра за визуално сравнение - засега мога само предлагат копирани снимки. Пулсацията на лентата на пропускане на първия 8-кристален филтър достига 7Db, а затихването на лентата на пропускане е малко повече от 40Db.

Ориз #2. Честотна характеристика на платката US5EI осемкристален филтър + четирикристален

Фиг.3. Честотна характеристика на 6-кристален филтър, измерен X1-38 (линейна скала)

Фиг.4. Честотна характеристика на 6-кристален филтър, измерена чрез SK4-59 (логаритмична скала)

Фиг.5. Честотна характеристика на 6 + 4-кристален филтър, измерен X1-38 (линейна скала)

Фиг.6. Честотна характеристика на 6 + 4-кристален филтър, измерена чрез SK4-59 (логаритмична скала)

Основна платка #3, произведена от US5EI

Ето защо заключението се налага - има ли смисъл да се използват "сериозни" кварцови филтри в едноплаткова версия на трансивъра? По-вероятно да, отколкото не. Но до определено ниво на затихване извън лентата на пропускане, тъй като при дизайн с една платка „пълзенето“ все още е неизбежно. За пример цитирам две честотни характеристики на основната платка № 3, „копирани“ от екрана SK4-59 - първата с 4 + 4 филтъра, втората с 6 + 4 филтъра (фиг. № 1). Вторият 4-кристален филтър в тази „лабораторна работа“ не се промени, така че честотната характеристика на опциите 6 + 4 се оказа малко по-тясна, отколкото бихме искали, поради леко несъответствие в централните честоти на тези филтри - те са изместени един спрямо друг с 200Hz. Но дори и в такова приложение - когато "портите" на филтрите не са в "подравняване" - разликата в общата честотна характеристика е за по-добро. Както по отношение на коефициента на правоъгълност (Kp = 1,96 от опцията 4 + 4 и Kp = 1,78 от опцията 6 + 4) при нива от -10Db и -60Db, така и затихване зад лентата на пропускане - приблизително 75Db за 4 + 4 вариант и още 80Db за вариант 6+4. Трябва да се отбележи, че нивата над 70Db са трудни за точно измерване с устройство (скалата е градуирана в десетки Db), без да се прибягва до допълнителна манипулация на копчетата на атенюатора и нивата на изход-вход. При „разтягане“ на картината на честотната характеристика нагоре се наблюдава претоварване на входните усилватели на устройството - горната „лента“ на честотната характеристика става плоска - наблюдава се ограничение. Ако "разтегнете" надолу - просто вече няма калибрирана решетка на CRT екрана. Какво се случва в честотната лента на честотната лента на проходните пътища е по-удобно да се види с помощта на X1-38, това устройство има ATT градуиране в Db единици и екранът е много по-голям и по-ясен. Единственото жалко е, че осигурява само линеен режим на работа. Неравномерността на честотната лента на опциите за филтър 4+4 и 6+4, които се настройват допълнително в самата платка, не надвишава 2Db. Неравномерната честотна характеристика в платката US5EI беше почти 10Db.

Заключение.

Подсказва от тези "лабораторни работи". Всеки домашен кварцов филтър, независимо от броя на кварца в него, „иска“ допълнителна настройка, когато е инсталиран на дъската. Разбира се, изкушаващо е да купите комплект филтри за $ 10, да ги запоите в платката, да завъртите сърцевините на намотките най-близо до филтъра и всичко - давай - микрофонът „в зъбите“ - „всички, всички в Азия и Балтика" ... Уви, ще трябва да разстроите любителите на "лесния живот" ". Първо, какво можете да очаквате от кристален филтър за 10 долара? Като бях на „радио изложението“ във Фридрихсафен (Германия), специално търсех компоненти за TRX и успях да намеря (от стотици оферти) за 30 марки 9MHz филтри от някаква английска компания, но качеството на тези продукти ... Най-евтините кварцови филтри, които вече са подобни по характеристики, те наистина струват повече от дузина марки за това, от което се нуждаем. Е, да не говорим за тъжни неща засега ...

Трябва да се помни, че кварцовите филтри, сглобени съгласно схема на стълба, са много критични за параметрите на тези каскади, между които филтърът ще бъде свързан. Всяко (дори на пръв поглед) леко отклонение от номиналното R или C натоварване, получено на стенда по време на производството на филтъра, причинява промени в честотната характеристика и най-вероятно не в „необходимата“ за нас посока . Освен това добавете тук „реактивността“ на капацитета и индуктивността на каскадите - в крайна сметка получаваме - „както винаги“ ... Ярък пример за това се чува на нискочестотни диапазони вечер ... ..

Както показва опитът, ситуацията не е толкова „ужасна“, че да изоставим напълно домашните филтри. Когато инсталирате на платката, ще трябва да изберете съпротивления на натоварване (R8, R15) и 1-2 екстремни кондензатора във филтрите. Например, след каскадата на полето VT1, най-често серийният капацитет C7 на входа ZQ се изключва и заменя с джъмпер, а следващият кондензатор C8 ще изисква намаляване на капацитета. Същото важи и за двата канала от другата страна на филтъра (C11, C10) - трябва да ги изберете в конкретна превключваща верига (прочетете - чрез намиране на определен "консенсус" между необходимото качество на каскадата на VT3 и честотната характеристика на филтъра). Трябва също да се отбележи, че е много по-лесно да се осигури плосък връх на честотната характеристика във филтри с по-малък брой плочи, отколкото в многорезонаторни. Сега обратно към броя на кварца. При дизайн с една платка основната задача е да се сведе до минимум „обхождането“ на сигнала, заобикаляйки филтрите. Повече от 95-90Db не може да се получи в опциите на платката "Portable TRX". Опцията 6 + 6 ZQ също беше тествана. И няма нужда да „плачете горчиво“ за това - вижте честотната характеристика на трансивъра, която е дадена в списание Radiohobby 2/98. стр.29 - Георги UT5ULB го измери в "най-готините" (в RA3AO) от съветските устройства... Въз основа на натрупания опит се препоръчва използването на 4 + 4 в такива табла. За подобряване на „общата правоъгълност“ е възможна опция 6+4. Той е по-нисък от варианта 4 + 4 в по-голямо (с 1Db) затихване в лентата на пропускане. Но е забележимо по-добре както по отношение на стръмността на склоновете на честотната характеристика, така и по-голямо затихване в лентата на спиране (с 10Db). Това може ясно да се види на фигура 1. Ако се предполага, че работи на TRX главно във високочестотни диапазони - няма смисъл да се използват повече от 8 кварца - в тази опция получаваме почти плосък връх на честотната характеристика (неравномерността дори при „мързелива“ настройка на филтъра прави не надвишава 2Db) и минимална загуба на получения сигнал. Ако не се нуждаем от максималния „мирис“ на трансивъра, но възнамеряваме да се „борим за място под слънцето“ на нискочестотни ленти, тогава опцията 6 + 4 е за предпочитане. Между другото, за пореден път се убедих в правилността на използването на "влакове" от каскади с филтри от по-малко плочи от осем, когато общувах с Анатолий UA1OJ - един от авторите на програмата за изчисляване на кварцови филтри. Ето неговите изводи - „Никога не съм срещал затихване на филтъра в 2-3Db. По-често се случваше 6,5-8Db. Дори демонстрацията (демо версия на програмата за изчисляване на кварцови филтри, пояснение UT2FW) помага да се уверите в това. И неговите резултати са близки до моите практически измервания. Такива стойности на затихване най-често се получават в 8-резонаторен филтър от произволно избрани или по-скоро неизбрани изобщо, но това, което се предлагаше на радиопазара, беше купено. Сега си представете, ако в преследване на прословутата селективност в съседния канал инсталираме „стандартен комплект“ (един от 8, а вторият от 4) такъв кварц. Според мен проблемът за „съвместимостта” на съседните станции изобщо не трябва да се търси в броя на кварца във филтрите, а в качеството на работа на изходните стъпала на предавателите! Какъв е смисълът да инсталирате дори висококачествен марков мулти-баксов филтър в трансивъра - ако съсед включи два „рогати“, които се люлеят от два GK-71? Дори не става въпрос за изходната мощност, а за глупостта на потребителя на такова чудовище - когато всички копчета са докрай в дясно .... Можете да използвате два GU-84B и да не пречите нито на близки, нито на далечни съседи. И също така е възможно от изходния етап на GU-29 - „в светлинен режим при 300V на анода - изстискайте половин ампер към тока“ - работещите в нискочестотни диапазони ще ме разберат перфектно .... Е, това е тема за друга статия.

За дизайнерите ще бъде интересно да видят вътрешностите на модерния буржоазен TRX. Ето снимка на основната платка на RX-TX заедно със синтезатора (екранирана кутия с три бобини, капакът е свален, за да се види вътрешността) FT-817, който използвам като контролен приемник. Отворен е и работи 0.1-156MHz, 420-470MHz. Ясно е, че като любител на запояването ми беше интересно да проуча неговите характеристики. Накратко, честотната характеристика на приемния път с филтър от компанията muRata CFJ455K приблизително съответства на честотната характеристика на “Portable TRX” с основната платка № 2. Твърдостта на марковия филтър от страната на долния наклон е малко по-висока - това се забелязва и при слушане на въздуха. Но опитайте се да попитате за цената на такъв филтър - и едва тогава направете изводи кое е по-добро и кое е по-лошо ....

FT-817 от Yaesu.

Изходната мощност на това устройство е декларирана от компанията като 5W, в действителност тя е 2.8W в режим SSB, така че няма да получите много в ефир с него. Бавно подготвям готовия дизайн на външен силоз с Pout до 200W за такъв TRX. В една кутия с размер 1: 1, като “Portable TRX”, има силоз, SU, SWR метър, PSU. Информация за готовността ще се появи на моя уебсайт и най-вероятно в списание Radiohobby като най-бързо подготвящи се публикации. И може би, ако има време и желание и подробна статия за преглед - защо тази FT-817 е „кутия за сапун“ и с какво трябва да се „консумира“ ??? Освен това беше възможно за известно време да се направят реални сравнения на FT-817 с FT-100D, TS-870 и заключенията (поне за мен J), разбира се, бяха направени.

Някои „ретранслатори“ отбелязаха „непотиснатата“ неработеща странична лента във варианта 4 + 4, особено чрез включване на изрязването на сигнала възможно най-много. Това не е изненадващо при използването на такива филтри. Долният наклон на стълбовите филтри се затяга и част от неработещата странична лента „пропълзява“. Единственият въпрос е да се потисне в зависимост от честотната настройка. На фиг. 1 вертикалната линия показва приблизителното местоположение на еталонната честота на осцилатора (обикновено 300-400 Hz под точката на долния наклон на ниво -6 dB) на долния наклон на филтъра - Fop. Трябва да имате толкова стръмен по-нисък наклон на честотната характеристика, че да осигурява потискане от най-малко 50Db на честотата на референтния осцилатор (това са само онези мулти-доларови филтри, които са описани по-горе) - ако си поставите задачата да потискане на „всички възможни и немислими странични ефекти“ с един замах. При варианта на 4-резонаторния филтър потискането в областта на честотата на осцилатора е 18-20Db, а при 6-резонаторния филтър 22-30Db. Следователно, ако навием максималната граница на сигнала и го прекараме през 4 кварца и дори усилим такъв сигнал с лампа GU81M (в „лесен“ режим - при 1500V на анода! L) - съседите ще бъдат „възхитени“ ... Вече предупредих за това в описанието "Преносим TRX". По-долу давам теоретично изчислени „снимки“ на един шест кристален ZQ и комбинирана честотна характеристика на една графика от три-четири-шест кристални филтри.

Не трябва да става дума само за потискане на неработещия латерален, а за потискането му в зависимост от разстройването спрямо честотата на референтния осцилатор. Ясно е, че потискането ще бъде различно при разстройване надолу от референтната честота, например с 500Hz или 3KHz. Приблизително средата на виртуалната честотна лента (представете си огледалната честотна характеристика на филтъра вляво от референтната честота) на „непотиснатата“ страна ще бъде по-ниска от честотата на референтния осцилатор с 2 kHz - това е честотата от 8860.5 MHz в теоретично изчисления 6-кристален филтър - затихването върху него е -70 dB, което е напълно достатъчно за този клас трансивъри. Разбира се, в действителност обикновено се оказва по-лошо, което е свързано както с качеството на самите филтри, така и с качеството на изработката и настройките на основната платка. Между другото, ако искате да изчислите и видите честотната характеристика на филтрите от онези кварци, които са били случайно закупени на радиопазара и няма желание да ги правите предварително (защото - и мързел, и наистина няма инструменти) за тази цел - препоръчвам да се обърне специално внимание на програмата за изчисляване на кварцови филтри, чиято демо версия беше любезно предоставена ми по време на подготовката на тази статия от Анатолий UA1OJ. Програмата е съставена не само от програмист, който дистанционно си представя „какво е това за малки железни кутии?“, Но под зоркия поглед на радиооператор, който знае от първа ръка как се сглобяват такива „кутии“. Въпреки че съм по-близо до практическото производство и проверка на честотната характеристика на устройства с реален филтърен дизайн, вместо да „теоретизирам“ с помощта на компютърни бутони ... ..

Честотна характеристика на TRX RA3AO, измерена от Georgy UT5ULB -

Преди да продължите с производството на кварцов филтър, трябва да се запасите с кварцови резонатори, ако е възможно, с известна граница, тъй като те ще трябва да бъдат проверени и отхвърлени предварително. Не се препоръчва да инсталирате нови кварци във филтъра - те, както и други части, са обект на стареене. Те променят честотата си най-интензивно през първата година след освобождаването.

И така, кварцът на 9 MHz през първата година може да промени честотата си със 180 Hz, което е много забележимо. През следващите 2 ... 4 години относителният дрейф на честотата няма да повлияе на работата на филтъра. Кондензаторите също са подложени на стареене, следователно, подобно на кварца, те трябва да стареят няколко години (от 3 до 5).

Кварцовите резонатори трябва да бъдат закупени от една и съща партида, тъй като разпределението на параметрите в нея е малко. За да се получат добри параметри на филтъра, честотното разпространение на серийните резонанси на кварца не трябва да надвишава 0,1 от честотната лента на филтъра, за да се получи отлично - 0,01. Например, за честотна лента от 3000 Hz, разпространението не трябва да надвишава плюс или минус 150 (15) Hz, от средната аритметична стойност на честотите Fs на всички кварцови резонатори.

Определяне на електрическите параметри на кварца.

По-добре е да не използвате генератора G4-102, тъй като има лоша формасигнал и не много стабилна амплитуда при промяна на честотата на генератора, вместо GSS и RF волтметър, по-добре е да използвате измервател на честотната характеристика X1-38.

При липса на инструменти, вместо GSS, можете да използвате генератор на шум плюс радиоприемник (фиг. 2). Най-общо казано, добрият RX е универсален инструмент, който може да се използва по много различни начини. В RX AGC също се включва според показанията на S-метъра. Ако не е там, можете да включите тестера на ULF изхода.

При последователната резонансна честота Fs, кварцът е еквивалентен на последователна осцилаторна верига, следователно показанията на RF волтметъра или RX ще бъдат максимални.

При паралелна резонансна честота Fp кварцът е еквивалентен на паралелна колебателна верига - показанията на инструмента са минимални.

Но този момент може да бъде заобиколен, защото. кварцът се описва със същото уравнение като последователната осцилаторна верига. Всичко, от което се нуждаете, е честотомер, който може да измерва честотата до 10 Hz, и два референтни кондензатора. C1 и C2, чийто капацитет е известен с точност от 0,1 ... 1%. За честоти от порядъка на 3 ... 10 MHz, C \u003d 39 pF и C2 \u003d 20 pF. Ако не е възможно да се измери точно стойността на капацитета, тогава еталонните кондензатори могат да бъдат направени сами.

За това се вземат 5 ... 10 кондензатора с капацитет 5 ... 10 пъти по-малък от необходимия и се свързват паралелно. Факт е, че кривата на разпространение на грешката се подчинява на нормалното разпределение на Гаус, тя е симетрична и разпространението на стойностите в повечето случаи е много по-малко от определената стойност на толеранс.

Точността на референтния кондензатор със сигурност ще бъде по-добра от 1%. TKE (температурен коефициент на капацитет) трябва да бъде нула. Нека в нашия случай има кондензатори с ненулев TKE.

Общото правило е: - TKE x C \u003d + TKE x C. Имаме C \u003d 6,2 pF, PZZ - 3 бр., C \u003d b.2 pF M47 - 2 бр. и C \u003d 6,2 pF MP0 -1 бр. Вземете; 6,2 x (+33) x 3 + 6,2 x 0 x 1 + 6,2 x (-47) x 2 = 6,2 pF (+ 99 - 94) = 6,2 pF P + 0,03

Това означава, че когато температурата се промени с 10°C, стойността на капацитета ще се увеличи с 3x10 -5% (0,000003%). Комплект \u003d 6,2 x 6 \u003d 37,2 pF P + 0,03. По същия начин правим комплект № 2.

За измерване на Fs се сглобява веригата на Фиг. 4 от (2] - това е мултивибраторна верига, свързана с емитер, в която кварцът се възбужда близо до Fs. Кварц с първи номер.

Fso се измерва за всеки кварц Данните от измерването се въвеждат в таблицата. След това, последователно с всеки кварц, включваме кондензатора C1 и измерваме Fs1. Данните се въвеждат в таблица. По подобен начин измерваме Fs2. След това намираме средните аритметични стойности Fs0, Fs1, Fs2. За да изчислим кварцовите филтри, трябва да знаем стойността на индуктивността на кварцовите резонатори, която намираме по тричестотния метод.

Lk \u003d 1 / 2665 x 10 10 (Fs2-Fs1) / , (1) където LK - в Gn; C1 и C2 - в pF; Fs0, Fs1, Fs2 - в Hz,

Грешката при изчисление по формула (1) не надвишава 2,5%, По-долу са необходимите данни за изчисляване на 4, 6 и 8 кристални филтри с характеристика на Чебишев за получаване на SSB и с характеристика на Бътъруърт за приемане на телеграфни сигнали, те са по-малко " звънене“, но имат по-малко затихване извън лентата на пропускане и по-лош коефициент на правоъгълност Kp, фиг.5.

Kp е съотношението на лентите на пропускане на кристалния филтър при дадено ниво на затихване към предавателната диария на ниво 0,7 (-ZdB).

Например, Kp 1,7 при нива от -60 dB / -3 dB = 4,25 / 2,5 = 1,7. Филтрите са проектирани за неравномерност на честотната характеристика = 0,28 dB, но на практика, поради неизбежните производствени неточности, тя се оказва малко по-голяма.

Филтрите се изчисляват по дадения метод, но входните и изходните капацитети (C2,3) от последователните се преизчисляват в паралелни, т.к. неудобно е да се съпоставят филтрите, тъй като капацитетът на инсталацията влияе, освен че образува капацитивен делител, който намалява полезния сигнал с 8 ... 15%.

За да се намали ефектът от монтажния капацитет в 8-те кристални филтъра, T-секциите са преобразувани в P-секции. Най-добре е кварцовите филтри да се съпоставят с помощта на осцилаторни вериги (без феромагнитни ядра, за да не се влоши динамиката на приемащата част), те подобряват съотношението сигнал / шум до корен квадратен от заредения качествен фактор.

Изчисляване (SSB) на кварцови филтри с характеристика на Чебишев и неравномерност на честотната характеристика в лентата на пропускане от 0,28 dB.

Четворен филтър, Фигура 6.

C1.2 \u003d 33354 / (Fs0 + P / 2) x Lk x P (pF), където

Fs0 - средноаритметична стойност (kHz),

LK - кварцова индуктивност, изчислена по формула (1) (H).

P - честотна лента на филтъра (kHz).

C2.3 = 1.149 x C1.2; C1 = 0,419 x C1,2

Устойчивост на натоварване на филтъра

Rf \u003d 8,63 x Lk x P (Ohm), където Lk в H, P в Hz.

Шесткристален филтър, фиг.7.

C1 \u003d 39 pF и C2 \u003d 20 pF.

C1.2 = 35383 / (Fs0 + P / 2) x Lk x P, pF

C1 \u003d 0,439 x C1,2;

C2.3=1.213 x C1.2.

C3.4=1.344 x C1.2;

C \u003d 3,907 x C1,2

Rf \u003d 7,715xLk x P.

Филтър с осем кристала, Фигура 8.

C1.2 \u003d 36007 / (Fs0 + P / 2) x Lk x P, pF,

C1 = 0,578 x C1,2;

C2.3 = 1.227 x C1.2;

C3.4 = 1.357 x C1.2;

C4.5 = 1.297 x C1.2

С2 = 0,832 х 01,2;

C3 = 1,471 x C1,2;

C4 = 0,525x C1,2,

Rf \u003d 8,862 x Lk x P

Както може да се види от горните формули, за да се получи например телеграфна матрица с характеристика на Чебишев, достатъчно е да се увеличат всички стойности на капацитета в изчисления SSB филтър с коефициент, равен на Pssb / Pcw / Rf ще намалее със същата сума. Тази техника може да се използва, ако P на кварцовия филтър, произведен от SSB, се окаже по-малък от изисквания поради малката резонансна междина на използвания кварц. За да получим необходимата честотна лента, ние намаляваме всички капацитети на филтъра с подходящия брой пъти. Но ако се хване кварц с ниско качество, този метод няма да може да помогне.

Изчисляване на телеграфни (CW) кварцови филтри с характеристика на Батъруърт.

(Символите са същите като на фигура 6-8).

Четирикристален кварцов филтър.

C1.2 = 30125 / (Fs0 + P / 2) x Lk x P, pF, (kHz, H)

C1 = 0,22 7x

C1.2; = C2.3 = 1.554 x C1.2;

Rf \u003d 9,62 x Lk x P. (H, Hz) Ohm

Филтър с шест кристала.

С1,2 = 21670/(Fs0 + P/2) x Lk x P

C1 = 0,173 x C1,2;

С = 1,795 х С1,2;

C2.3 \u003d 1.932 x C1.2;

C3.4 = 2.258 x C1.2

Rf \u003d 17,429 x Lk x P.

Филтър с осем кристала.

C1.2 = 16678 / (Fs0 + P / 2) x Lk x P.

C1 = 0,157 x C1,2;

C2.3 = 2.064 x C1.2;

C3.4 = 2.743 x C1.2;

C4.5 = 2,979 x C1 2

C2 = 0,583 x C1,2;

С3 = 0,359 х С1,2;

C4 = 0,625 x C1,2;

Rf \u003d 17,429 x Lk x P

За да работите CW на същата честота като SSB, трябва да използвате същия референтен кристален осцилатор, но така че CW приемането да не е твърде нискочестотно, трябва да изместите честотната лента на CW филтъра нагоре с 400 .... 700 Hz , тогава тонът на сигнала ще бъде оптимален и ще бъде 0,8 ..... 1,2 kHz. Не винаги е възможно да се избере кварц с Fs = 400 ... 700 Hz, а създаването на отделен CW филтър е скъпо. По-добре е да използвате метода, предложен от EU1TT в .

Кондензатор С2 е свързан последователно с кварцовия резонатор и Fs се повишава с 400..700 Hz. Кондензатор C1 стеснява резонансната междина на получения еквивалентен резонатор Стойността на C2 се изчислява по формулата:

C2 \u003d 0,0253302 / Lk x (2Fs0 x f + f 2 ), pF (2), където Lk е в H, Fs0 и f е в Hz. Fs = 400...700 Hz. C2 = 50...200 pF и може да се избира експериментално. C1, според препоръката на UP2NV, е в диапазона 20..70 pF, а по-голямата стойност на капацитета съответства на по-малка честотна лента на филтъра. Кондензаторите са свързани чрез релета с малък размер (например RES-49). Тези. същите кристали се използват едновременно в SSB и CW филтри.

В правилно проектиран приемник между количеството на затихване извън лентата на пропускане Ao, динамичния диапазон за блокиране на DD1, динамичния диапазон за интермодулация на DRS, усилването за междинната честота RX Kus. IF (всички в dB), има зависимости: Ao = DD1 и Do = DD3 + Kus.IF За трансивъра RA3AO това ще бъде Ao = 140 dB и Ao = 100 + 60 = 160 dB.

Изберете по-голямата от двете стойности. (Авторът е използвал 8 кварца в SSB филтъра. 6 в CW филтъра и 2 в почистващия филтър. Общо 8 + 6 + 2 = 16 кварца). По-добре е да ги разпределите, както следва: FOS - 13 бр., вторият FOS - 6 бр., включени между първия и втория етап на IF усилвателя, и SSB / CW филтри в филтъра за почистване. Това ще даде възможност да се реализира високата динамика на приемащия път на трансивъра и драстично да се подобри реалната селективност

Правилното производство на филтри е от голямо значение. Монтирането на печатни платки не е подходящо поради ефекта на монтажния капацитет и вмъкнатите загуби. Най-доброто от всичко, шарнирно монтиране върху кварцови проводници.Успешен дизайн беше предложен от UY50N на фиг.9.

Изглед на филтъра от страната на монтажа (отдолу), от страната на проводниците на кварцовия резонатор (в метални кутии). Разположението на резонаторите е вертикално. Монтажът е чист, извършен директно върху техните заключения. Монтират се върху дъска от двустранно фундиран фибростъкло. Отворите във фолиото са скрити.

Всички тези възли трябва да бъдат направени в екранирани кутии, свързващи корпуса на миксера към корпуса на кварцовия филтър в една точка, а корпуса на усилвателя на междинната честота към корпуса на кварцовия филтър също в една точка, близо до изхода на филтъра. Екранът трябва да е със значителна дебелина, така че токовете на смесителя и усилвателя на междинната честота да не се смесват през него. Релетата за промяна на честотната лента трябва да бъдат разположени близо до кварца и да се захранват от проходни кондензатори и разединителни LC вериги.

Кварцът трябва да бъде разделен на двойки с най-близки Fs. Двойки с минимално разстояние трябва да бъдат поставени в крайните (ZQ1-ZQ8) връзки на филтъра, двойки с максимално разстояние трябва да бъдат поставени в централните връзки (ZQ4-ZQ5), по отношение на 8-кристален филтър. При измерване на параметрите на произведения филтър е необходимо правилно да се свържат устройствата, за да не се изкриви КФК на филтъра, фиг.10. Ако е възможно, кондензаторите трябва да бъдат избрани с точност най-малко 1%, но използването им с толеранс от 5% леко ще влоши параметрите на филтъра и е напълно приемливо.

Необходимо е да се използват керамични кондензатори с малък размер с минимален TKE.Можете дори да използвате остарели кондензатори KT-1 от различно оборудване, което е станало неизползваемо. Удобни са и с това, че позволяват регулиране на контейнера чрез внимателно изстъргване на част от облицовката отвън със скалпел в посока на намаляване на контейнера. Отдалеченото място за изолация е покрито с тънък слой лепило BF-2. Парчетата могат да бъдат отчупени от други видове кондензатори, като не забравяте да проверите монтирания "кондензатор за късо съединение между плочите.

След инсталиране в оборудването кварцовите филтри трябва да бъдат съгласувани (заредени до необходимите стойности на съпротивление), в противен случай честотната характеристика (честотна характеристика или форма на лентата на пропускане) ще бъде далеч от изчислената (очакваната). Стойността на входния капацитет на филтъра (C2,3) трябва да бъде намалена със стойността на монтажния капацитет, това може значително да увеличи както неравномерността на честотната характеристика в лентата на пропускане на филтъра, така и затихването в лентата на пропускане на филтъра. Правилно изработеният и монтиран филтър не се нуждае от тройка.

Ако не е възможно да се избере необходимия брой кварци с допустимо разстояние Fs, тогава честотите могат да се регулират, но не механично, а електрически, фиг. 10, което също беше предложено от EU1TT. Можете също да използвате формула (2), преобразувана във формата:

С2 = 0,0253302/Lк x (Fs max - Fs I) (3)

С осцилоскоп можете да създадете система, която е еквивалентна на измервател на честотната характеристика. За да направите това, трябва да се приложи сигнал от генератора към входа на трансивъра или приемника през атенюатора, фиг. 4, и към управляващата верига на денастройващия варикап през променлив резистор 150 kOhm прилага трионно напрежение от осцилоскопа, чийто изход се извежда към конектора. Този метод е удобен с това, че наблюдаваме честотната характеристика на филтъра на мястото, където трябва да бъде. Ако осцилоскопът е нискочестотен може да се свърже към изхода на детектора. С този метод за наблюдение на честотната характеристика във филтъра можете да използвате кварц с голямо честотно разпространение, като ги разменяте, постигайки необходимата честотна характеристика. Но това е по-малко надеждно, по-трудоемко и не позволява да се направи набор от кварцови филтри с идентични честотни характеристики.

Съгласно предложения метод са направени два комплекта от 6 + 6 + 4 кварцови филтри за честоти от 8.002 MHz и 5.503 MHz.Разстоянието на честотната лента е плюс / минус 50 Hz. тези. трябва да се изчислява с честотна лента, по-широка със 100 Hz - не 2500, а 2600 Hz. Характеристиките съвпадат добре с изчислените, а филтрите не изискват допълнителна настройка, а само се съгласуват директно във веригата. Тази статия обобщава резултатите от работата на много автори и техния собствен дългогодишен опит [b], .

А Кузменко (RV4LK)

1, Радио, 1975 г. № 3, Л. Лабутин "Кварцови резонатори".

2. Infotech, A. Karakaptan, UY50N "Метод за производство на кварцови филтри".

3. Радио, 1982-1983 статии от V. Žalnerauskas, ex UP2NV.

4. Радиолюбител, 1991 г. № 11. И. Гончаренко, EU1TT, „Комбиниране на SSB/CW честотни ленти в кристален филтър с променлива честотна лента“.

5. Радио, 1992 г. № 1, И. Гончаренко, EU1TT, "Стълбовидни филтри на неравномерни резонатори".

6. Radiodesign, 1996, № 3, A. Kuzmenko, RV4LK, ex UA4FON, "Определяне на параметрите на кварцови резонатори за изчисляване и производство на кварцови филтри."

7. Радиолюбител, 1993, № 6, А. Кузменко, RV4LK, ex UA4FON, "Определяне на параметрите на кварцови резонатори за изчисляване на стълбовидни филтри"

(MS Word, ZIP)- 1,7 MB. 10 минути при 28,8 kB/s

Една от основните задачи при създаването на оборудване за любителски HF и VHF радиокомуникации е подборът, който се решава с помощта на различни видове филтри. Получаването на високи параметри на филтъра изисква използването на висококачествени елементи. Такива елементи са магнитострикционните дискове в електромеханичните филтри и кварцовите резонатори в пиезоелектричните филтри. В радиолюбителската практика широко се използват квазиполиномиални кварцови стълбови филтри на същите резонатори.

Всички лентови филтри са изградени на базата на прототипни трансформации на нискочестотен филтър. Полиномиалните филтри съдържат последователни и паралелни вериги. Такива филтри имат геометрично симетрични характеристики по отношение на средната честота. Но при проектирането в някои случаи (тясна лента, високи честоти и т.н.) те не са много удобни по отношение на дизайна, производството и настройката поради значителна разлика в стойностите на елементите на серийни и паралелни вериги. За достатъчно теснолентови филтри съотношението на стойностите на индуктивностите и капацитетите в паралелни и последователни рамена е толкова голямо, че размерите на елементите стават неприемливи. Следователно лентовите филтри често се изпълняват като вериги, състоящи се само от последователни или паралелни вериги, свързани помежду си чрез индуктивни или капацитивни връзки. Ярък примерфилтри за групова селекция - могат да служат FSS на свързани вериги и стълбовидни кварцови филтри. Характеристиките на затихване на лентов филтър върху свързани вериги с относителна широчина на честотната лента, която не надвишава 10-20% от средната честота на филтъра, могат да бъдат много близки до характеристиката на затихване на полиномиален лентов филтър със същия брой осцилационни вериги. Изчисляването на такива филтри може да се извърши с помощта на таблици с полиномиални нискочестотни прототипи. Следователно тези филтри се наричат ​​квазиполиноми.

Въпросите за проектиране и производство на квазиполиномиални кварцови стълбовидни SSB и CW филтри в аматьорски условия са актуални от четвърт век. Оттогава в пресата са публикувани много статии по тази тема. J. Hardcastle (G3JIR) се счита за пионер, признат специалист и популяризатор на стълбовидни кварцови филтри сред радиолюбителите. Той беше един от първите, които обърнаха достойно внимание и вложиха много труд и талант в разработването на метод за изчисляване на горните филтри. Статията му става бестселър.

Изчисляването и моделирането на висококачествени кварцови филтри със зададени параметри е трудна задача, която трябва да се изпълни Голям бройматематически изчисления. Използването на компютри може да помогне за решаването на този проблем. Първият ентусиаст на тази тенденция в радиолюбителската практика беше U. Rohde (DJ2LR). Неговите знания и опит в изчисляването на мостови филтри са отразени в програмата за семейство малки компютри и са описани подробно в.

Но не само в чужбина обърнаха внимание на кварцовите филтри. В. Залнераускас публикува поредица от статии на страниците на списание Радио, в които осветява нови, неоткрити от предшествениците му страници в теорията и практиката на производството на кварцови филтри. Достойно внимание беше отделено на тази тема от С. Г. Бунин и Л. П. Яйленко. „Наръчникът на късовълновия любителски радиооператор“ на украинския дует, „широко известен в тесни кръгове“, беше отпечатан в хиляди екземпляри.

След публикуването на горните трудове прогресът, а с него компютърните и информационните технологии, навлязоха дълбоко във всички области на човешката дейност. Не подминаха и радиолюбителското движение. Компютрите се използват все по-често в любителските радиокомуникации и техника. Много радиолюбители започнаха да използват компютри при решаването на проблеми, свързани с изчисляването и проектирането на кварцови филтри.

Използването на компютърни програми ви позволява бързо и ефективно да извършвате голямо количество математически изчисления, да анализирате резултатите и да изберете най-подходящия вариант. В интернет, на сайтове, посветени на аматьорските радиокомуникации, можете да намерите до дузина различни програми за изчисляване на стълбови кварцови филтри. Но основно тези програми изчисляват само стойностите на свързващите кондензатори и входните импеданси на проектираните филтри. Освен това споменатите програми имат доста голяма грешка в резултатите от изчисленията, в някои случаи достигаща до 50%. Тази грешка се дължи на наличието в еквивалентната схема на кварцовия резонатор Cs и Rd (фиг. 1), които не участват в изчисленията при използване на споменатите програми.

При изчисляване електрически веригикварцовият резонатор, съгласно стр. 39, може да бъде заменен с еквивалентна еквивалентна схема (фиг. 1) със съответните параметри.

Ориз. един.Еквивалентна схема на кварцов резонатор.

Тези параметри са свързани помежду си чрез следната връзка:

В радиолюбителската практика са широко разпространени главно филтри с характеристики от два типа - Butterworth и Chebyshev. Филтърът на Butterworth се характеризира с монотонна промяна в затихването в лентата на пропускане и лентата на спиране. Затихването в лентата на спиране варира с приблизително 6 dB на октава за всеки елемент от веригата. Например филтър с пет елемента ще има 30 dB затихване при двойна честота на срязване и 60 dB затихване при четворна честота на срязване. Нормализираната гранична честота за филтъра на Butterworth е честотата, при която затихването е 3 dB. Такива филтри се характеризират с по-малко "звънене" и се използват главно за CW приемане и при работа с цифрови режими (RTTY, AMTOR, PACTOR, PACKET RADIO и др.).

Честотната характеристика на филтрите на Чебишев е осцилираща в лентата на пропускане и монотонна в лентата на спиране. Неравномерността на затихване dA в лентата на пропускане е уникално свързана с максималния коефициент на отражение - Ktr и коефициента на стояща вълна - SWR. Тази връзка е показана в таблица 1. Основното предимство на тези филтри пред филтри с характеристики на Butterworth е по-нисък коефициент на правоъгълност при същия брой осцилаторни вериги.

Раздел. един

Зависимостта на честотната характеристика, широчината на честотната лента, затихването, въведено от филтъра, и коефициента на правоъгълност при нива -6 / -60 dB от Cs е ясно показано на фиг. 2 и в табл. 2, а от Rd на фиг. 3 и в табл. 3. Като пример са дадени амплитудно-честотните характеристики на осемкристални чебишевски филтри T08-10-3100 с коефициент на отражение Ktr = 10%.

Ориз. 2. Зависимостта на честотната характеристика от Cs

Таблица 2.

Ориз. 3.Зависимостта на честотната характеристика от Rd

Таблица 3

Анализът на получените данни показва, че Cs и Rd имат значителен ефект върху честотната лента, затихването, въведено от филтъра, и коефициента на правоъгълност. Оттук и заключението, че за висококачествен филтър трябва да се изберат кварцови резонатори с минимални стойности на Cs и Rd.

Авторите на програмата "Изчисляване на кварцови филтри" се опитаха да премахнат горните недостатъци. През май 2001 г. една от първите версии на програмата беше публикувана на уебсайтовете на Краснодар ( http://www.cqham.ru/ua1oj_d.htm) и сайт(). Тази програма ви позволява да изчислявате параметрите на три, четири, шест и осем кристални филтри с характеристики на Butterworth и Chebyshev съгласно метода, описан в и , и да изграждате амплитудно-честотните характеристики на проектираните филтри. При изчисленията са използвани коефициентите от таблиците. Положителен отличителна чертана тази програма е прилагането на оригиналния алгоритъм за изчисляване и конструиране на амплитудно-честотната характеристика на квазиполиномиални кварцови стълбови филтри, използвайки пълна еквивалентна еквивалентна схема на кварцов резонатор. Алгоритъмът се основава на анализа на линейни четириполюсници, описани подробно в.

Изглед на една от най-новите версии (V-6.1.8.0.) на програмата е показан на фиг. 4. Формата, създадена от програмата, може условно да бъде разделена на пет функционални области. Повечетообластта на формуляра е заета от графики на честотната характеристика. Над тях има панели със схематични диаграми на филтри и резултати от изчисленията. Вдясно от честотната характеристика са панелите с първоначалните данни на резонатора и филтъра. В долната част на формуляра има лента на състоянието, която отразява серийния номер на честотната характеристика и краткото име на изчисления филтър, датата и часа на изчисленията и някои съвети за работа с програмата.

Ориз. четири.Екранна снимка на програмата.

Съкращенията, използвани в програмата, трябва да бъдат обяснени:

Амин– минимално вмъкнато затихване;
F (амин)– честота на минимално затихване;
A (Fo)– затихване при серийната резонансна честота;
dF(-N dB)– честотна лента по ниво – N dB;
ckе корекционният капацитет при изчисляване на филтри с изместване на лентата.

В допълнение към функциите на предишните версии, в програмата са въведени няколко нови:

1. Запазване и отваряне на файл с данни за резонатор и филтър (фиг. 5.);

Ориз. 5.

2. Конструкция с налагане на до пет честотни характеристики на различни филтри (фиг. 6.);

Ориз. 6.

3. Програмата въведе изчисляването и изграждането на честотната характеристика на 4, 6 и 8 кристални теснолентови филтри с изместване нагоре в средната честота на лентата на пропускане. Идеята за изместване на честотната лента е заимствана от . Това се състои в това, че честотата на последователния резонанс на всеки кварцов резонатор се увеличава с помощта на последователно свързан коригиращ кондензатор с малък капацитет (фиг. 7).

Ориз. 7.

4. Програмата ви позволява да изчислявате филтри с характеристики на Butterworth и Chebyshev с CFR от 10 до 25% (фиг. 8).

Ориз. осем.

5. Изграждането на АЧХ е направено с точност до 1 Hz по честота. Максималната честотна лента е +/-30 kHz. Ако тази стойност бъде превишена, програмата извежда съобщение за грешка (фиг. 9).

Ориз. 9.

6. Програмата има възможност за преглед на всеки участък от честотната характеристика чрез мащабиране (фиг. 10). За целта чрез натискане на левия бутон на мишката се избира правоъгълен фрагмент от графиката по диагонал от горния десен ъгъл към долния ляв. Това може да се направи няколко пъти, като се постигне необходимия мащаб на изображението на честотната характеристика. Връщането към първоначалния изглед става с преместване на мишката назад - от долния десен ъгъл в горния ляв.

Ориз. десет.

минимум Системни изискванияза да работи програмата: Pentium MMX-166MHz, SVGA 800x600x16bit, RAM-16MB, Windows 9x/ME/XP/NT/2000.

Проверката на практика на работата на тази програма показва високата точност на резултатите от изчислението. Грешката до голяма степен зависи от качеството на измерванията на параметрите на кварцовите резонатори и не може да надвишава 2-5%. Като пример са дадени резултатите от изчисляването на три кварцови филтъра за късовълнов трансивър, подобен на.

При производството на тези филтри са използвани малки кварцови резонатори UTECH с честота 8867,238 kHz. Изборът падна върху тези резонатори поради високата точност на тяхното производство. Серийно разпределение на резонансната честота в партида от 30 бр. не превишава +/- 150 Hz, а отклоненията на стойностите на Ld и Cs са в рамките на толеранс от 0,1%. Измерването на серийната резонансна честота за тези резонатори даде резултат:

Fo=8861,736 kHz

С помощта на програмата бяха изчислени няколко опции за филтър, като най-приемливите са показани на фиг. единадесет.

Ориз. единадесет. Принципни диаграмии основни опции за филтър.

ZQ1 - T08-10-2800, филтър от 8-ми ред, с характеристики на Чебишев, пулсация на лентата на пропускане dA =0,044 dB, коефициент на отражение 10%, изчислена честотна лента 2800 Hz, използвана като основен филтър за избор в режим SSB.

ZQ2 - В06С-760, филтър 6-ти порядък, с характеристики на Butterworth, с корекционни капацитети, прогнозна честотна лента 760 Hz, използван като основен селективен филтър в CW режим. Изместването на централната честота на лентата на пропускане спрямо референтната честота е 1000 Hz.

ZQ3 - T04-10-2400, филтър от 4-ти ред, с характеристики на Чебишев, пулсация на лентата на пропускане dA =0,044 dB, коефициент на отражение 10%, изчислена честотна лента 2400 Hz, използвана като филтър в режим SSB.

За производството на тези кварцови филтри са необходими 18 предварително тествани и избрани резонатора. Тестването и отхвърлянето на резонаторите беше извършено с помощта на "капацитивен триточков" автоосцилатор и честотомер (например Ch3-57 или подобен). Един от многото варианти на генератора е показан на фиг. 12.

Ориз. 12. Схема на осцилатора.

Особеността на тази схема е липсата на индуктор. Неговите функции в тази верига се изпълняват от кварцов резонатор. Генераторът се възбужда близо до паралелната резонансна честота на кварца, в зоната, където реактивното му съпротивление е положително индуктивно. Основното изискване за резонаторите на този етап са близки стойности на честотата, чието отклонение не трябва да надвишава една четвърт от честотната лента на филтъра. В противен случай ще бъде доста трудно да се получат посочените характеристики.

При избора на кварцови резонатори задължителен параметър е Cs- капацитет на статичен резонатор, който може да се определи с помощта на MT-4080A, MIC-4070D или др.. При липса на такива устройства можете да използвате прост генератор, мостова схема и индикатор за баланс (фиг. 13). Това устройство ви позволява да измервате стойностите Csи Rd.

Ориз. 13.Уред за измерване на Cs и Rd.

Последната стъпка е да се определи динамичната индуктивност Ldкварцов резонатор. В литературата са описани няколко метода за определяне на този параметър. Най-точният и прост от тях е моделирането на четирикристален кварцов филтър Butterworth и според неговите характеристики изчислението Ld. За да направите това, с помощта на горепосочената програма се изчислява филтър, той се моделира и коригира върху макет или в реален дизайн. При изчисленията първоначалната стойност Ldза честоти от порядъка на 8-9 MHz може да се вземе 15-20 mH. При настройка честотната характеристика трябва да се постигне във форма, възможно най-близка до изчислената. Настроеният филтър има -3dB честотна лента. Първоначалните данни и данните, получени в резултат на симулацията, позволяват да се определи истинската стойност на динамичната индуктивност на кварцовия резонатор Ld. Чрез промяна на първоначалните стойности в програмата Ldи dF, постигнете в резултатите от изчисленията стойностите на свързващите кондензатори и честотната лента, близки до стойностите на настроения филтър. Ако тези данни съвпадат Ldприема истинската стойност.

ПРИМЕР:

От партида кварцови резонатори избираме 4 бр. с най-близки параметри:

Fo=8861.736 kHz; Cs\u003d 6,3 pF; Rd\u003d 5,7 ома.

С помощта на програмата изчисляваме четирикристалния филтър на Butterworth. С дадени начални стойности:

Ld=15 mH; dF=2265 Hz;

получих капацитета на връзката във филтъра:

C2=C4=100 pF; C3 \u003d 155,5 pF.

На оформлението съгласно диаграмата на фиг. 16 или в реалния приемен път на трансивъра, използвайки GKCH, настройваме филтъра и измерваме честотната лента на ниво -3 dB. Има:

dF=3363 Hz.

В програмата, променяйки първоначалните стойности само Ld и dF, постигаме в резултатите от изчислението:

C2=C4=100 pF; C3=155.5 pF; dF=3363 Hz.

Всички параметри съответстват на:

Ld=10,1 mH.

Тази стойност на динамичната индуктивност на кварцовия резонатор трябва да се счита за вярна и да се използва при по-нататъшни изчисления на филтъра.

При производството на филтъра можете да използвате технологията, когато кварцовите резонатори са запоени върху платка, изработена от двустранно фолио от фибростъкло с изводите нагоре, и всички филтърни кондензатори са монтирани между тези изводи и заземената повърхност на платката (фиг. 14а).

Ориз. четиринадесет.Дизайн на кварцов филтър.

Запояването на резонаторите се извършва в две ъглови точки на предварително калайдисаната повърхност на платката с добре нагрят поялник с мощност 60-80 W. Времето за запояване не трябва да надвишава 2-3 секунди. В противен случай съществува риск от повреда на резонатора. Размерите на платката за 8 и 6 кристални филтъра са 47,5х25 mm (фиг. 14б), а за 4 кристални филтъра - 25x25 mm. В края на настройката на филтрите те се затварят с капаци, изработени от калайдисан лист и запоени около периметъра за плътност. Пример за използване на 8-кристален филтър може да се види в .

Настройката на филтъра се свежда до получаване на амплитудно-честотни характеристики, близки до тези, изчислени с помощта на програмата. В процеса на настройка на филтъра беше използван самостоятелно направен честотен генератор с бавно, около 8-12 Hz, размахване на базата на осцилоскоп S1-76. На фиг. 16 показва диаграма, печатна платка и местоположението на детайлите на този GKCh.

б)	° С)

Ориз. петнадесет.Генератор на честота на завъртане.

Особено внимание трябва да се обърне на съвпадението на филтъра с IF етапите. По време на експерименти с различни схемивключване на филтри, беше избран най-оптималния от гледна точка на получаване на дадена честотна характеристика и минимално затихване. Такава схема е показана на фиг. 16.

Ориз. 16.Съвпадение на кварцовия филтър и UPCH.

Кварцов филтър е инсталиран между две вериги и е частично свързан към всяка верига с помощта на капацитивен делител. В този случай екстремните капацитети на филтъра са част от капацитивния делител. Тези вериги ви позволяват да трансформирате активно съпротивлениеи компенсира капацитивния реактивен компонент на входния импеданс на филтъра. В такава схема за съгласуване се осигурява режим с минимална загуба на сигнал, което от своя страна води до минимален шум в селекционните вериги на приемния път. Етапът на усилване, свързан преди филтъра, се препоръчва да бъде настроен на стабилен DC режим. Промяната в тока на транзистора е придружена от промяна в изходното съпротивление на каскадата. Това води до несъответствие между степента на усилване и филтъра. На фиг. 17 показва честотната характеристика на примера на филтъра T08-10-3100 с различен режим на съвпадение с отклонение на стойността Rnв рамките на +/-20% от Ропт.

честотна характеристика1 - Rн=Ropt; честотна характеристика2 - Rn ; честотна характеристика3 - Rн>Ropt.

Ориз. 17.Зависимостта на честотната характеристика от съвпадението на товарите.

Етапът на усилване на полевия транзистор, следващ филтъра, има голямо, от порядъка на дузина килоома, съпротивление, което се променя леко с промяна в усилването. Затова се препоръчва след филтъра да се монтират регулируеми каскади. За да се намали стойността на шума на този етап, първата порта трябва да бъде включена директно във веригата. Наличието на разделителен капацитет и разделител с високо съпротивление, който задава транзисторния режим на първия порт, увеличава напрежението на шума на усилвателя на междинната честота. В усилватели, базирани на полеви транзистори от серията KP306, KP350, за да се осигури оптимална работа на каскадата в веригата на източника, е необходимо стабилизирано отрицателно отклонение от порядъка на –3 ... -5 V и т.н. .

На фиг. 18, 19 и 20 са показани реалните амплитудно-честотни характеристики на изчислените, изработени и настроени филтри. Резултатите от настройките на филтъра съвпаднаха с резултатите от изчисленията на тези филтри с висока точност. Това още веднъж показва, че не само сериозни фирми със световна известност могат да създават висококачествени кварцови филтри със зададени параметри. С известни умения за работа с поялник и измервателни уредирадиолюбител със средна квалификация може да задоволи нуждите си в един от най-важните възли на оборудването си - кварцов филтър. Освен това ще му струва поне няколко пъти по-евтино от закупуването му в търговска мрежа.

Ориз. осемнадесет.Честотна характеристика на филтъра T04-10-2400.

Ориз. 19.Честотна характеристика на филтъра T08-10-2800.

Ориз. двадесет.Честотна характеристика на филтъра V06S-760.

Всеки, който иска да се запознае с програмата "Изчисляване на кварцови филтри", може да изтегли последната й демо версия от посочените по-горе адреси. За да получите пълната безплатна версия на програмата, трябва да използвате помощната програма за регистрация, която се намира там, да попълните формуляра и да го изпратите по имейл: ua1oj (в) atnet.ru. Програмата е защитена от неразрешено копиране и разпространение, компилира се за всеки регистриран потребител индивидуално и работи само на компютъра, на който е извършена регистрацията.

В една малка статия в списанието е трудно да се отговори подробно на всички повдигнати въпроси. Всеки от тях е достоен за представяне, поне в голям том. Но ако читателите смятат, че някои от проблемите не са разкрити или не са формулирани точно, тогава авторът кани всички грижовни радиолюбители към диалог. Най-ефективният начин за обмен на мнения е чрез електронна поща. Работата по подобряване на програмата не спира и всички получени коментари и предложения няма да бъдат оставени без внимание.

В заключение авторът изказва своята дълбока благодарност и признателност Дмитрий Курносов(Северодвинск) за сътрудничество при създаването на програмата. Бих искал също да изразя своята благодарност към Владимир Полянски ( u102835 (в) dialup.podolsk.ru) и Игор Афанасиев ( UN9GW (в) mail.ru) за съвети и конструктивни критики, направени по време на обсъждането на материали при подготовката на последните версии на програмата.

Библиография

1. Hardcastle JA (G3JIR)„Дизайн на стълбовиден кристален филтър“; "Радиовръзка", февруари 1979 г.
2. д-р Улрих Л. Роде (DJ2LR)"Проектиране на кристален филтър с малки компютри"; "QST" май 1981 г.
3. Залнераускас В. (UP2NV)"Кварцови филтри на идентични резонатори"; "Радио" № 1.2.6-1982 г., № 5.7-1983 г.
4. Матханов П. Н.„Основи на анализа на електрически вериги. Линейни вериги»; Москва, " висше училище“, 1972 г.
5. Глукман Л.И."Пиезоелектрични кварцови резонатори"; Москва, Радио и съобщения, 1981 г.
6. Бунин С. Г. (UB5UN), Яйленко Л. П. (UT5AA)"Наръчник на радиолюбител-късовълнов"; Киев, "Техника", 1984 г.
7. Хензел Г. Е."Наръчник за изчисляване на филтри"; Москва, Съветско радио, 1974 г.
8. Гончаренко И. (RC2AV)"Комбинация от SSB/CW ленти на пропускане в кварцов филтър с променлива лента на пропускане"; „Радиолюбител” No11-1991г.
9. Дроздов В. В. (RA3AO)"Любителски КВ трансивъри"; Москва, Радио и съобщения, 1988 г.
10. Белих А. В. (UA1OJ)"Баланс миксер"; "Радиолюбител" No2-2001г.

Често в статиите се натъквате на фразата: „Кварцовият филтър е по-лесен за настройка с помощта на маркери за криви (например X1-38, X-1-48, SK-4-59 и т.н.). Разбира се, ако те са, тогава настройката на филтъра е проста. Но това е, ако имате подходящото устройство и дори инструкциите за него. В противен случай думата "просто" бързо ще се превърне в противоположното си "трудно". Ето защо тази статия се фокусира върху настройката кварцов филтър с помощта на най-простите устройства.

Някои статии пропускат информация за вида персонализиран филтър (стълба, мост, монолитен), описвайки Общи правиланастройки. Стигнах обаче до извода, че всеки от тях има, наред с общите, и своите характеристики.

Нека започнем с настройката на филтъра тип стълба (фиг. 1).

Опитът показва, че:

Филтърът се получава от най-добрите параметри, ако всички кварци имат възможно най-близки серийни резонансни честоти (±10 Hz). Въпреки това, не се разстройвайте, ако това условие не е осъществимо, защото добър филтър се получава дори при честотно разстояние до 1 kHz;

Най-добре е да изберете кварци, като ги включите в референтния осцилатор на устройството, в което се предполага, че се използва този филтър, и използвайте най-ниската им честота директно в референтния осцилатор. В този случай настройващите елементи на генератора не трябва да се докосват;

Филтърът трябва да бъде конфигуриран директно в "родното" устройство;

Ако кварците имат различни честоти, те трябва да бъдат подредени в следната последователност: първо задайте най-високата честота на входа, а всички следващи - на свой ред отляво надясно, в ранг, с намаляваща честота;

Контейнерите трябва да се използват с малък размер, с минимум температурен коефициенткапацитет (TKE) с точност не по-лоша от ± 1,5%. Но не се отчайвайте, ако няма такива, защото в процеса на настройването им все още трябва да ги вземете. В повечето случаи, по време на процеса на настройка, до 90% от контейнерите се заменят с други (макар и близки) номинали;

По-добре е да използвате филтърен кварц (взет например от разглобени фабрични филтри).

И така, от четири филтъра за честота от 10,7 MHz (тип FP2P-325-10700M-15), можете да сглобите четири стълбовидни филтъра с осем кристала (тези филтри имат четири двойки кварц със същите честоти) с различни, но близки до 10,7 MHz честоти. Обикновено това правят няколко радиолюбители (обикновено 4 човека) с по един филтър. Най-опитният от тях избира четири комплекта кварц със същата честота, след това кварц с минимум. запазва скатера за себе си и връща остатъка на приятелите си (или обратното?!). С малко по-малък успех може да се използва и генераторен кварц.

У дома кварцовият филтър може да се регулира по три начина.

В първия случай трябва да използвате (с изключение на настроеното устройство) като помощно устройство друг приемо-предавател с цифрова скала, във втория случай - GSS (стандартен сигнален генератор) и честотомер (с гранична честота надвишаваща поне най-ниската честота на вашето настроено устройство, например 1,9 MHz). Честотомерът измерва или честотата на GSS, или честотата на GPA на изследваното устройство.

В третия случай се използва кварцов локален осцилатор за една от работните честоти (или GSS, или друг трансивър без цифрова везна), като е задължително наличието на дигитална везна в уреда, който се настройва.

И в трите случая към входа на настроения апарат се подава радиочестотен сигнал от работния диапазон. В първите два случая подадената честота се променя бавно в лентата на прозрачност на кварцовия филтър, докато показанията на S-метъра се вземат в относителни единици и на всеки 200 Hz те се записват в таблица. След това, според таблицата, се изграждат графики (честотна характеристика). Показанията на S-метъра се нанасят вертикално, а честотата - хоризонтално. Чрез свързване на маркираните на графиката точки с интерполационна (осредняваща) линия се получава АЧХ - амплитудно-честотната характеристика на новоизработения филтър.

В третия случай всичко се прави по същия начин, само самото настроено устройство се настройва по честота, като се отчитат директно от цифровата му скала и S-метър едновременно.

В този случай "новосъздаденият" филтър като правило има:

Различна лента от необходимата;

Неравномерност в горната част на АЧХ;

Лек (и понякога с емисии) по-нисък наклон на честотната характеристика.

В бъдеще филтърът се настройва в трите горни посоки по приоритет.

На първия етап от настройката (груба настройка) трябва да получите честотна лента на филтъра до 2,4 kHz, като последователно замените капацитетите, като започнете от входа на филтъра и след това вземете честотната характеристика. При това имайте предвид следното:

Ако паралелно на кварца се инсталират допълнителни капацитети (особено екстремни) и тяхната стойност се увеличи (до определена граница), тогава честотната лента на филтъра ще намалее. Подобен ефект ще се наблюдава при увеличаване на капацитета на кондензаторите, отиващи към кутията. С намаляване на стойностите на тези капацитети ще се наблюдава обратният ефект. Този имотизползва се за стесняване на лентата на пропускане на кристален филтър в CW режим. По този начин честотната лента може да бъде намалена до 0,8 kHz. При по-нататъшно стесняване на лентата рязко се увеличава затихването на филтъра в лентата на прозрачност (за да се получи ниско затихване в CW филтъра, трябва да се използват резонатори с Q фактор поне с порядък по-голям от Q фактора на филтъра );

Големината на "гърбиците" и спадовете в горната част на честотната характеристика (линейността на характеристиката) ще зависи не само от стойността на избрания капацитет, но и от стойността на съпротивлението на товарните резистори, инсталирани на входа и изхода на филтъра. С намаляване на тяхното съпротивление се подобрява линейността на характеристиката, но се увеличава затихването в лентата на пропускане на филтъра;

Ако не е възможно да се получи достатъчна стръмност на долния наклон, трябва да се монтира кварц, подобен на този, използван във филтъра, успоредно на товарните резистори и от всички налични кварци трябва да се избере най-ниската честота или честотата му трябва да се намали от серийно свързванеиндуктивност. Като изберете броя на завъртанията на тази индуктивност, можете да промените стръмността на долния наклон;

Настройката на филтъра трябва да се повтори няколко пъти. Ако на последния етап от настройката не е възможно да се получи приемлива честотна характеристика, е необходимо да се опитате да регулирате честотата на серийния резонанс на отделния кварц. За да направите това, последователно с кварца се монтира кондензатор и чрез избора на този кондензатор се постига генериране на честотата на останалия кварц. Ако това не помогне (и това може да е с малко разделение между честотите на паралелния и последователния резонанс на кварца), кварцът трябва да се смени. Кварцът във филтъра трябва да бъде поставен във верига, като внимателно екранира входа от изхода. Фигура 2 показва честотната характеристика на KF приемника "TURBO-TEST", взета при различни стойности на капацитета на кондензаторите. -

Фиг.2- За по-голяма яснота стойностите на честотата са взети без да се наблюдава получената странична лента и действителната стойност на IF. Фигура 3 показва честотната характеристика на крайната настройка на филтъра. -

Фиг.3

Сега няколко практически съветинастройка на мостов кварцов филтър. Такъв филтър е показан на фигура 4. Намотките L1 и L2 съдържат 2x10 навивки тел с диаметър 0,31 mm, използвани като сърцевини феритни пръстениот филтъра FP2A-325-10,700 M-15. Честотната лента на филтъра е 2,6 kHz.

Ако имате нискочестотен филтър (2...6 MHz), той обикновено се оказва по-тесен от необходимото, а ако високочестотен филтър (8...10 MHz) е твърде широколентов. В първия случай е необходимо да се разшири честотната лента чрез свързване към горните или долните (фиг. 4) кварцови индуктори, които трябва да бъдат избрани експериментално. Във втория случай, за да се намали честотната лента, е необходимо да се свържат тримерни кондензатори паралелно с резонаторите (подобно на намотките). Кварцът във филтъра трябва да бъде избран с точност до 50 Hz (серийна резонансна честота), а честотите на всички горни резонатори трябва да бъдат еднакви и да се различават от долните (също еднакви) с 2 ... 3 kHz.

Ако са налични само кварци с еднаква честота, можете да промените честотата на кварците, като изтриете сребърния слой от кристала (увеличете честотата) или като засенчите с молив (намалете). Но практиката показва, че стабилността на параметрите на такъв филтър във времето оставя много да се желае.

По-стабилни резултати се получават чрез регулиране на честотата чрез свързване на настройващ кондензатор последователно с кварц. След настройката е препоръчително да смените кондензатора с постоянен капацитет със същата стойност.

При голяма честотна лента на филтъра може да се появи спад (затихване) в средата на неговата честотна характеристика. Трябва да се каже, че неговата дълбочина до голяма степен зависи от съпротивлението на резисторите R1 и R2. Тяхната стойност може да бъде от стотици ома (с честотна лента от 3 kHz) при честоти от 8 ... 10 MHz до няколко килоома при по-ниски честоти и с по-малка честотна лента на филтъра. При производството на мостов филтър трябва да се обърне голямо внимание на симетрията на раменете му, както и на намотките на включените в него трансформатори и, разбира се, внимателно екраниране на входа от изхода. За повече информация относно мостовите филтри вижте.

Литература

1. Гончаренко И. Стълбовидни филтри върху неравномерни резонатори. - Радио, 1992, № 1, С. 18.
2. Бунин С.Г., Яйленко Л.П. Наръчник на радиолюбител на къси вълни. - К .: Техника, 1984, С. 21 ... 25.

Чети и пишиполезен

Препоръчваме за четене

електрическо оборудване

Готвене на оризова запеканка като в детската градина

Стабилизатори и UPS

Пилешка супа с консервирана царевица и кашкавал

Монтаж

Пиле с картофи на фурна - най-добрите рецепти

електрическо оборудване

Турция на фурна калории на 100

Антена

Марко Поло - откривател на Азия

Антена

Марко Поло - откривател на Азия