În timpul construcției unui receptor pentru comunicații de amatori cu dublă conversie, a fost necesar să se selecteze și să se analizeze răspunsul real în frecvență al filtrului IF, pentru a se asigura că acesta se află în intervalul de 2,5-2,8 kHz, necesar pentru recepția confortabilă a stații SSB. Deoarece practic nu am echipament de măsurat, a trebuit să folosesc un vechi prieten făcut pe baza RTL SDR.

În general, sa dovedit a fi o chestiune de două minute. Receptorul SDR acţionează ca un analizor de spectru. Într-un mod amiabil, a fost necesar să se monteze un generator de zgomot, dar în zona industrială nu există un generator de zgomot mai bun decât aerul însuși. Asta am făcut, am conectat o antenă la intrarea filtrului (un cadru activ de dimensiune completă a benzii de 40 de metri) și am conectat ieșirea la convertor. Datorită câștigului destul de mare al amplificatorului de antenă, emisiunea a acționat ca o sursă de zgomot, iar receptorul SDR a arătat răspunsul real în frecvență al filtrului. În ciuda faptului că, conform imaginii, suprimarea din spatele benzii de trecere este de numai 40db, suprimarea reală este mult mai mare datorită faptului că nivelul de zgomot al aerului nu este încă suficient pentru a evalua caracteristicile dinamice, ci forma și lățimea răspunsul în frecvență este destul de posibil de estimat.

Apropo de filtru...

Filtru de cristal de frecvență intermediară simplu

Acesta este așa-numitul filtru de scară, care utilizează rezonatoare de cuarț Shirpotreb. În cazul meu, acestea sunt rezonatoare de 10 MHz. Datorita pretului mic, magazinele noastre le vand in 5 bucati, acest set este suficient pentru receptor: 4 bucati vor merge la filtrul IF, iar alta va fi folosita in al doilea oscilator local.

În cazul meu, CS1 = 33pf, Cp1, Cp2 = 62pf. Toate cristalele sunt de 10 MHz. Lățimea de bandă finală este de 2,5-2,8 kHz, în funcție de nivelul la care evaluați.

Selectarea capacităților a fost efectuată cu un condensator cu trei secțiuni conectat, 3x12-495pF. Prin rotire atingem lățimea necesară a răspunsului în frecvență, în timp ce schimbarea benzii în timp real este vizibilă pe ecranul computerului, pentru mine s-a schimbat de la 5-6 kHz la 200 Hz, în timp ce un răspuns în frecvență mai mult sau mai puțin plat era în limita 1-3 kHz, puteți alege orice bandă. De asemenea, puteți implementa cu ușurință comutarea benzilor, de exemplu, 1,8, 2,5, 3,3 kHz. Aproape orice cuarț poate fi utilizat, pe baza valorii IF cerute, care poate depinde de capacitățile oscilatorului local, în acest caz, capacitățile vor trebui selectate experimental.

Fig. 1 Filtre de cuarț cu capacități „paralele”.

Săgețile AA și BB arată a doua opțiune pentru pornirea KPI-ului. Rezistoarele R1, R4 (0 ... 300 Ohmi) sunt instalate în prezența unor emisii mari în răspunsul în frecvență. Condensatorul C4* este selectat în intervalul de la 0 la 30 pF.

Pentru a minimiza numărul de condensatori, au fost selectate circuite de filtrare care conțin doar capacități paralele, Fig. 1. Deoarece filtrele sunt simetrice (în ceea ce privește intrarea-ieșirea lor), s-a dovedit a fi posibilă utilizarea KPI-urilor duble de la receptoarele de transmisie cu o capacitate de 12 - 495 pF. În plus, veți avea nevoie de un alt condensator variabil cu o singură secțiune, pre-calibrat în pF.

Configurarea filtrului este după cum urmează.

Pentru a configura, este posibil să aveți nevoie de un dispozitiv pentru măsurarea caracteristicilor amplitudine-frecvență X1-38 sau similar. Folosesc un osciloscop și un atașament de casă (vezi mai jos).

Inițial, toți condensatorii sunt instalați într-o poziție corespunzătoare unei capacități de 30 ... 50 pF. Controlând răspunsul în frecvență al filtrului de pe ecranul dispozitivului și rotind condensatorii în limite mici, obținem lățimea de bandă necesară. Apoi, prin reglarea rezistențelor variabile (folosește numai pe cele non-inducție, de exemplu, SP4-1) la intrarea și la ieșirea filtrului, încercăm să nivelăm vârful răspunsului în frecvență. Operațiile de mai sus se repetă de mai multe ori până se obține răspunsul în frecvență dorit.

Apoi, în locul fiecărei secțiuni individuale a KPI-ului, lipim un condensator pre-calibrat, cu ajutorul căruia încercăm să optimizăm răspunsul în frecvență al filtrului. Folosind scara sa, determinăm capacitatea condensatorului permanent și o înlocuim. Astfel, toate secțiunile KPI-ului sunt, la rândul lor, înlocuite cu condensatoare de capacitate constantă. Facem același lucru cu rezistențele variabile, pe care ulterior le vom înlocui cu unele constante.

„Finalizarea” finală a filtrului se face direct la fața locului, de exemplu, în transceiver. După instalarea filtrului în transceiver, poate fi necesară corectarea valorilor acestor rezistențe în acest caz, pentru o potrivire optimă a filtrului cu ieșirea mixerului și intrarea amplificatorului, a convertizorului de frecvență și a convertorului; osciloscopul trebuie conectat conform diagramei prezentate în Fig. 2.

Fig.2 Conectarea unui filtru de cuarț pentru setările finale

Mai multe filtre au fost fabricate folosind metoda descrisă. Aș dori să notez următoarele. Configurarea a trei sau patru filtre de cristal cu o anumită îndemânare nu durează mai mult de o oră, dar cu 8 filtre de cristal, investiția de timp este mult mai mare. În același timp, încercările de a preseta primele două filtre separate cu 4 cristale și apoi de a le conecta, s-au dovedit a fi inutile. Cea mai mică împrăștiere a parametrilor lor (și acest lucru are loc întotdeauna) duce la o distorsiune a răspunsului în frecvență rezultat. De asemenea, este interesant de observat că capacități egale teoretic (de exemplu, C1=SZ, în Fig. 1a; C1=C7; SZ=C5, în Fig. 1b) după reglarea cu un KPI gradat în funcție de răspunsul optim în frecvență au avut o împrăștiere vizibilă.

După părerea mea, avantajul acestei tehnici este claritatea ei. Ecranul dispozitivului arată clar cum se modifică răspunsul în frecvență al filtrului în funcție de modificarea capacității fiecărui condensator. De exemplu, s-a dovedit că, în unele cazuri, este suficient să schimbați capacitatea unui condensator (folosind un releu) pentru a schimba banda de trecere a filtrului fără o deteriorare prea mare a dreptății sale.

După cum sa menționat mai sus, pentru a configura filtrul, se utilizează un osciloscop S1-77 și un atașament convertit pentru măsurarea răspunsului în frecvență.

De ce S1-77? Faptul este că pe peretele său lateral există un conector pe care există o tensiune dinți de ferăstrău a generatorului de măturare. Acest lucru face posibilă simplificarea set-top box-ului în sine și eliminarea generatorului de tensiune dinți de ferăstrău (RVG) din circuitul său. Prin urmare, nu este nevoie de sincronizare suplimentară și devine posibil să se observe un răspuns stabil în frecvență la diferite durate de baleiaj. Evident, alte tipuri de osciloscoape pot fi adaptate, poate cu o mică modificare.

Deoarece atașamentul simplificat este utilizat numai atunci când se lucrează cu filtre de cuarț aproape de o frecvență de 8 MHz, toate celelalte subgamii au fost excluse din acesta.

De asemenea, în set-top box-ul pe care îl utilizați, va trebui să creșteți ușor tensiunea de ieșire. Pentru a face acest lucru, este suficient să convertiți etapa de ieșire într-una rezonantă. Trebuie reglat la rezonanță de fiecare dată când un filtru nou este conectat la ieșirea acestuia.

Fig.3 Atașarea la un osciloscop pentru instalarea filtrelor de cuarț

Literatură.

1. V. Zalnerauskas. Seria de articole „Filtre de cuarț” Revista Radio Nr. 1, 2, 6 1982, Nr. 5, 7 1983
2. S. Bunin, L. Yaylenko „Manualul undelor scurte” ed. „Tehnica” 1984
3. V. Drozdov „Short-wave transceivers” ed. „Radio și comunicații” 1988
4. Revista radio nr. 5 1993 „Generator de frecvență oscilante”

Filtru simplu și ieftin pentru SSB

Vorontsov A. RW6HRM propune, ca alternativă la EMF, să se utilizeze un circuit de filtru cu cuarț simplu și, cel mai important, ieftin. Articolul este relevant din cauza deficitului și a costului ridicat al acestor elemente.

Recent, foarte des în publicațiile de pe Internet apar „lacrimi” ale radioamatorilor începători, spun ei, este dificil să obțineți un EMF, este scump, un filtru de cuarț este greu de realizat, sunt necesare instrumente etc.

Într-adevăr, acum este destul de problematic să obțineți un EMF bun nou, ceea ce este oferit pe piață este unul uzat în adâncime, fără garanția de funcționare normală, și să construiți un filtru de cuarț chiar și pe cuarț disponibil în comerț la 8,86 MHz fără a avea un filtru adecvat. echipamente de control și măsurare, „la vizor”, imposibil. La prima vedere, situația nu este atât de mare...

Cu toate acestea, există o opțiune de a face un filtru de cuarț simplu pentru un transmițător sau transceiver SSB de joasă frecvență destul de simplu și, cel mai important, ieftin. Este suficient să te plimbi prin magazinele de radio și să vezi cristale de cuarț „cu două picioare” de vânzare pentru telecomenzi pentru frecvențe de la 450 la 960 kHz. Aceste piese sunt realizate cu toleranțe destul de mari asupra frecvențelor generate, ceea ce ne dă dreptul de a alege atât frecvența intermediară folosită, cât și lățimea de bandă a filtrului care se realizează. Permiteți-mi să fac o rezervare imediat: ideea nu este a mea, a fost testată anterior de radioamatorul suedez HARRY LYTHALL, SM0VPO, și vă anunț doar despre ea (după ce mi-am făcut mai multe filtre).

Circuitul CL1 în acest exemplu este sarcina etapei anterioare a amplificatorului, acesta este un circuit standard de 455 kHz de la orice receptor AM fabricat străin. De asemenea, puteți utiliza date din literatura de radio amatori pentru circuite de casă la o frecvență de 465 kHz, reducând numărul de spire cu 5%. Punctele indică începutul bobinelor de comunicare L2 și L3 10-20 de spire sunt suficiente pentru ele.

Este foarte posibil să instalați un filtru imediat după mixer, de exemplu, unul inel cu patru diode. În acest caz, veți obține deja un transformator 1:1:1, care poate fi realizat pe un inel F600 cu un diametru exterior de 10 - 12 mm, numărul de spire de fir triplu răsucit PEL-0,1 - 10 - 30. Condensatorul C în cazul unui transformator, desigur, nu este necesar. Dacă a doua etapă a amplificatorului este realizată pe un tranzistor, atunci un rezistor de 10 kOhm poate fi utilizat în circuitul de bază de setare a curentului, atunci nu este necesar un condensator de izolare de 0,1 μF. Și dacă acest filtru este utilizat într-un circuit simplu de circuit radio, atunci rezistența poate fi eliminată.

Acum, din grămada de cuarț rămasă, trebuie să selectăm unul potrivit pentru oscilatorul de referință. Dacă selectăm cuarț la 455 kHz la valorile indicate în diagramă, atunci la ieșirea filtrului vom obține o bandă laterală inferioară, dacă la 454 kHz vom obține una superioară. Dacă nu mai există cuarț, atunci este foarte posibil să asamblați un oscilator de referință folosind un circuit capacitiv în trei puncte și, selectând frecvența acestuia, să ajustați filtrul rezultat. In acest caz, generatorul trebuie realizat cu masuri sporite in ceea ce priveste stabilitatea sa termica.

Asta e tot. După cum puteți vedea, nu veți suporta costuri mari la fabricarea acestui filtru, iar semnalul va fi destul de prezentabil. Desigur, datorită simplității sale, nu mai este indicat să-l folosești în emițătoarele din categoria a doua, dar pentru 1,8 - 7 MHz va fi mai mult decât suficient. Conform rezultatelor măsurătorilor, acest design clasic coincide complet cu cel descris în cărțile de referință (de exemplu, Manualul undelor scurte al lui Bunin și Yaylenko) - partea inferioară a caracteristicii este oarecum înăsprită. Atenuarea in banda de trecere este de aproximativ 1 - 2 dB, depinde de calitatea rezonatoarelor folosite.

Dar dacă găsești o modalitate și mai ieftină de a difuza cu SSB (cu excepția fazei) - anunță-mă

Îmbunătățirea răspunsului în frecvență al filtrului de cuarț „Leningrad”.

S. Popov RA6CS

La implementarea filtrelor de frecvență, este necesar să se țină cont de specificul aplicării acestora. Am discutat deja mai devreme că filtrele active (cel mai adesea) sunt convenabile de utilizat pentru implementarea filtrelor relativ jos. Este convenabil de utilizat în intervalul de frecvență de la sute de kiloherți la sute de megaherți. Aceste implementări de filtre sunt destul de convenabile de fabricat și, în unele cazuri, pot fi reglate în frecvență. Cu toate acestea, au o stabilitate scăzută a parametrilor.

Valoarea rezistenței rezistențelor din filtru nu este constantă. Se schimbă în funcție de temperatură, umiditate sau când elementele îmbătrânesc. Același lucru se poate spune despre valoarea capacității condensatorului. Ca urmare, frecvențele de reglare ale polilor filtrului și factorii lor de calitate se modifică. Dacă există zerouri de amplificare a filtrului, atunci se schimbă și frecvențele de reglare ale acestora. Ca urmare a acestor modificări, filtrul își schimbă . Se spune despre un astfel de filtru că „se destramă”

O situație similară se întâmplă cu filtrele LC pasive. Adevărat, în filtrele LC dependența polului sau a frecvenței zero depinde mai puțin de valoarea inductanței și capacității. Această dependență este proporțională cu rădăcina pătrată, în contrast cu dependența liniară în circuitele RC. Prin urmare, circuitele LC au o stabilitate mai mare a parametrilor (aproximativ 10 -3).

În timpul cercetărilor, s-a constatat că vibrațiile mecanice, în special în vid, au pierderi mai mici. Filtrele au fost dezvoltate pe diapazonuri și corzi muzicale. Vibrațiile mecanice au fost excitate și apoi îndepărtate de inductori folosind un câmp magnetic. Cu toate acestea, aceste modele s-au dovedit a fi costisitoare și greoaie.

Apoi conversia energiei electrice în vibrații mecanice a început să se facă folosind efecte magnetostrictive și piezo. Acest lucru a făcut posibilă reducerea dimensiunii și costului filtrelor. În urma cercetărilor, s-a descoperit că plăcile de cristal de cuarț au cea mai mare stabilitate a frecvenței vibrațiilor. În plus, au un efect piezoelectric. Ca rezultat, filtrele de cuarț sunt de departe cel mai comun tip de filtru de înaltă calitate. Structura internă și aspectul rezonatorului de cuarț sunt prezentate în Figura 1.

Figura 1. Structura internă și aspectul unui rezonator cu cuarț

Rezonatoarele cu un singur cristal sunt rareori utilizate în filtrele cu cristale. Această soluție este de obicei folosită de radioamatorii. În prezent, este mult mai profitabil să cumpărați un filtru de cuarț gata făcut. Mai mult, piața oferă de obicei filtre pentru cele mai comune frecvențe intermediare. Producătorii de filtre de cuarț folosesc o altă soluție pentru a reduce dimensiunile. Două perechi de electrozi sunt depuse pe o placă de cuarț, care formează două rezonatoare conectate acustic. Aspectul unei plăci de cuarț cu un design similar și un desen al carcasei în care este plasată sunt prezentate în Figura 2.

Figura 2. Aspectul unei plăci de cuarț cu două rezonatoare, desenul carcasei și aspectul filtrului de cuarț

Această soluție se numește pereche de cuarț. Cel mai simplu filtru de cuarț este format dintr-o pereche. Denumirea sa grafică convențională este prezentată în Figura 3.

Figura 3. Desemnarea grafică a unei perechi de cuarț

Dublul de cuarț este echivalent electric cu circuitul de filtru trece-bandă cu două circuite cuplate prezentate în Figura 4.

Figura 4. Circuit de filtru cu dublu circuit echivalent cu un geamăn de cuarț

Diferența constă în factorul de calitate realizabil al circuitelor și, prin urmare, în lățimea de bandă a filtrului. Câștigul este vizibil mai ales la frecvențe înalte (zeci de megaherți). Filtrele de cuarț de ordinul al patrulea sunt realizate pe două perechi conectate între ele folosind un condensator. Intrarea și ieșirea acestor două nu mai sunt echivalente, așa că sunt notate cu un punct. Diagrama acestui filtru este prezentată în Figura 5.

Figura 5. Circuitul de filtru cu cristale de ordinul al patrulea

Filtrele L1C1 și L2C3, ca de obicei, sunt concepute pentru a transforma rezistența de intrare și de ieșire și pentru a le aduce la o valoare standard. Filtrele de cuarț de ordinul al optulea sunt construite într-un mod similar. Pentru a le implementa, se folosesc patru gemeni de cuarț, dar spre deosebire de versiunea anterioară, filtrul este realizat într-o singură carcasă. O diagramă schematică a unui astfel de filtru este prezentată în Figura 6.

Figura 6. Schema schematică a unui filtru de cuarț de ordinul al optulea

Designul intern al unui filtru de cuarț de ordinul al optulea poate fi studiat din fotografia filtrului cu capacul îndepărtat, care este prezentată în Figura 7.

Figura 7. Proiectarea internă a unui filtru de cristal de ordinul al optulea

Fotografia arată clar patru doi cuarț și trei condensatoare de suprafață (SMD). Un design similar este utilizat în toate filtrele moderne, atât penetrante, cât și montate la suprafață. Este folosit de producătorii interni și străini de filtre de cuarț. Printre producătorii autohtoni, putem numi JSC Morion, LLC NPP Meteor-Kurs sau grupul de întreprinderi Piezo. Lista de referințe prezintă câțiva dintre producătorii străini de filtre de cuarț. Trebuie remarcat faptul că designul prezentat în Figura 7 poate fi implementat cu ușurință în pachete de montare la suprafață (SMD).

După cum vedem, acum nu este nicio problemă să cumpărați un filtru de cuarț gata făcut, cu dimensiuni minime și la un preț accesibil. Ele pot fi utilizate pentru a proiecta receptoare, transmițătoare, transceiver sau alte tipuri de echipamente radio de înaltă calitate. Pentru a facilita navigarea prin tipurile de filtre de cuarț oferite pe piață, vă prezentăm un grafic al dependențelor tipice ale răspunsului amplitudine-frecvență față de numărul de rezonatoare (poli), dat de SHENZHEN CRYSTAL TECHNOLOGY INDUSTRIAL

Figura 8. Forma tipică a răspunsului în frecvență al unui filtru de cuarț în funcție de numărul de poli

Literatură:

Împreună cu articolul „Filtre de cuarț” citiți:

http://site/Sxemoteh/filtr/SAW/

http://site/Sxemoteh/filtr/piezo/

http://site/Sxemoteh/filtr/Ceramic/

http://site/Sxemoteh/filtr/Prototip/

Filtre de cuarț „Desna”

Filtru de cuarț cu opt cristale „Desna”. Asamblat, configurat, fără carcasă (cutie ecranată). Filtru de cuarț la o frecvență de 8,865 MHz. Filtrul este asamblat pe o placă de circuit imprimat de 75x19 mm. Setul include 2 cuarț de referință (SSB, CW). Coeficient de cuadratura la nivelurile 6 si 60 dB – 1,5; atenuare dincolo de banda de trecere mai mare de 80 dB; neuniformitate în banda de trecere nu mai mult de 3 dB; lățime de bandă 6 dB – 2,4 kHz; Rin și Rout. de la 200 la 280 Ohm (indicat în pașaport). Este posibil să se producă mai multe CF-uri pentru o frecvență cu o răspândire de cel mult 20 Hz.

Filtru de cuarț cu patru cristale „Desna”. Asamblat, configurat, fără carcasă (cutie ecranată). Filtru de cuarț la o frecvență de 8,865 MHz, K.p. 2.1; lățime de bandă 2,4 kHz. Setul include 2 cuarț de referință (SSB, CW). Filtrul este asamblat pe o placă de circuit imprimat de 35x19 mm. Este posibil să se producă mai multe CF-uri pentru o frecvență cu o răspândire de cel mult 20 Hz.

Filtru de cuarț cu patru cristale (de curățare) „Desna”. Asamblat, configurat, fără carcasă (cutie ecranată). Fabricat la frecvența HF principal. Posibilitate de schimbare a benzii de la 2,7 la 0,7 kHz. Filtrul este realizat pe o placă de circuit imprimat de 30x15 mm. Setul include 3 varicaps KV-127.

Set de radioamator „Desna”

Setul Desna este destinat fabricării de filtre de cuarț: o selecție principală cu opt cristale și o gumă de șters cu patru cristale cu o lățime de bandă variabilă (0,7 - 2,7 kHz) pentru dispozitive cu o conversie de frecvență utilizate în comunicațiile radio amatori.

Pentru fabricarea filtrelor cu scară de cuarț se folosesc aceleași rezonatoare de cuarț de la decodificatoarele de televiziune PAL/SECAM. După cum au arătat măsurătorile, aceste cuarțuri au un factor de înaltă calitate, intervalul de rezonanță este de aproximativ 12 - 15 kHz. Filtrul de cuarț cu opt cristale fabricat din astfel de rezonatoare are următorii parametri:

coeficient de cuadratura la nivelurile 6 si 60 dB ~ 1,6;

atenuare dincolo de banda de trecere mai mare de 80 dB;

denivelări în banda de trecere – 1,5 - 2 dB;

lățime de bandă 6 dB – 2,4  0,15 kHz;

rezistență de intrare și ieșire - 20210 Ohm.

Setul include:

rezonatoare cu cuarț selectate « NOU» (C = 5 Pf) – 12 buc.;

rezonatoare cuarț ale oscilatoarelor de referință (marcate – G) – 2 buc.

Condensator KM-12-15pF – 2 buc. Condensator KM-91pF – 2 buc.

Condensator KM-39pF – 2 buc. Condensator KM-110pF – 2 buc.

Condensator KM-47pF – 2 buc. Condensator KM-120pF – 2 buc.

Condensator KM-56pF – 2 buc. Placa de circuit imprimat – 2 buc.

Varicap KV-127A (B) – 3 buc.

* Evaluările condensatoarelor sunt date pentru rezonatoarele cu cuarț numai de acest tip „NOU”.

P
Diagrame conceptuale ale CF și PKF:

C1, C7-39pF, C2, C6-12-15pF, C3, C5-47pF, C4-91pF, C8, C11-120pF, C9, C10-110pF. C1, C3-56pF, C2-91pF.

Filtrele sunt implementate pe plăci de circuite imprimate. Unul dintre bornele (marcate cu *) ale rezonatoarelor exterioare, și în PKF și toate cele patru, nu pot fi tăiate pe plăci, acestea vor fi intrarea/ieșirea KF și PKF, precum și pentru conectarea condensatorilor suplimentari; PKF.

Schema de conectare pentru un filtru de curățare cu patru cristale