ЭФФЕКТИВНЫЙ ФНЧ ДЛЯ ПЕРЕДАТЧИКА

ЭФФЕКТИВНЫЙ ФНЧ ДЛЯ ПЕРЕДАТЧИКА Подготовил В.Артеменко, UT5UDJ.

Желательно (и необходимо) минимизировать уровень гармоник на выходе передатчика. Часто для этой цели применяются 7-элементные НЧ-фильтры Чебышева, использующие конденсаторы стандартного ряда емкостей - т.н. SVC-фильтры (конструкции с конденсаторами стандартных номиналов). Схемы пассивных SVC-фильтров неоднократно публиковались в различной литературе. Хотя разработанные конструкции вполне удовлетворяют радиолюбителей и обеспечивают достаточное ослабление гармоник, все же эти конструкции не являются оптимальными. Однако изменением некоторых номиналов компонентов фильтра и добавлением конденсатора, включенного параллельно катушке, можно улучшить подавление второй и высших гармоник основной частоты в уже существующих конструкциях ФНЧ. Подробно этот вопрос рассмотрен в [1].

Простейший путь увеличения подавления второй гармоники на выходе фильтра состоит в том, что параллельно катушке индуктивности подключается конденсатор, образуя резонанс этой пары на центральной частоте радиолюбительского диапазона (рис.1). Однако если контур L4-C4 будет настроен в резонанс, КСВ в пределах диапазона становится неприемлемо большим. Чтобы поддерживать приемлемое значение КСВ (1...1,2) в пределах диапазона, необходимо изменить номиналы элементов фильтра. КСВ является важным параметром фильтра, но другой родственный параметр - "обратные потери" (RL), или, в более привычной терминологии, коэффициент отражения (Котр) - также может использоваться. Данный параметр - более общий, т.к. коэффициент отражения измеряется аккуратнее, нежели КСВ, и предпочтительнее для компьютерного анализа поведения фильтра.
Рис. 1

КСВ и "обратные потери" RL связаны между собой следующими уравнениями:


где р=10(-RL/20).

Для иллюстрации, если вы имеете КСВ=1,222, это соответствует "обратным потерям"


или -20 дБ.

Однако минимальное значение обратных потерь в 20 дБ (КСВ = 1,222) предпочтительнее для уменьшения потерь на отражение. Например, фильтр с обратными потерями 20 дБ в пределах диапазона имеет только 1% потери мощности.

Добиться максимального подавления второй гармоники и минимума обратных потерь достаточно просто на узких радиолюбительских диапазонах. Это может быть сделано путем настройки контура L4-C4 на вторую гармонику, в то время как использование специальных избирательно настроенных компонентов в пределах любительских диапазонов позволяет получить величину обратных потерь 20 дБ (или лучше).

Jim Tonne, WB6BLD, рассчитал значения нормализованных (стандартных) компонентов и номиналов для НЧ-фильтров. Эти 50-омные фильтры его конструкции предназначены для подавления второй гармоники на радиолюбительских диапазонах, расположенных ниже 30 МГц. Номиналы компонентов фильтров для частоты 1 МГц и любительских КВ-диапазонов приведены в табл.1.

Диапазон, м

Частота, МГц

С1.С7, пф

С3,С5, пф

С4, пф

L2, L6, мкГн

L4, мкГн

4, МГц

-

1.00

2986

4556

680,1

9,377

8,516

2,091

160

1,8

1659

2531

378

5,21

4,73

3,76

1450+220

2100+470

1500+150

2200+330

330+47

3,78

80

853

1302

194

2,68

2,43

7,32

3,50

1150+150

470+390

1200+100

150+47

7,27

40

7,00

427 330+100

651

330+330

97,2

100

1,34

1,22

14,6

14,4

30

10,1

296

150+150

451

470

67

68

0,928

0,843

21,1

21,0

20

14,0

213

220

325

330

48,6

47

0,67

0,608

29,3

29,8

17

18,068

165

82+82

252

100+150

37,6

39

0,519

0,471

37,8

37,1

15

21,0

142

150

217

220

32,4

33

0,447

0,406

43,9

43,5

12

24,89

120

120

183

180

27,3

27

0,377

0,342

52,1

52,4

10

28,0

107

100

163

82+82

24,3

27

0,335

0,304

58,6

55,6

Чтобы рассчитать значения компонентов для частот, не указанных в таблице, достаточно разделить данные для частоты 1 МГц на начальную частоту требуемого диапазона (в мегагерцах). Рассчитанные емкости конденсаторов не очень критичны, поэтому могут быть использованы один или два (включенных параллельно) конденсатора из стандартного ряда номиналов. Например, емкости конденсаторов С1 и С7 должны быть 853 пФ для диапазона 80 м (табл.1), что предполагает возможность параллельного включения конденсаторов емкостью 470 и 390 пФ.

Однако, если конденсатор емкостью 390 пФ отсутствует, его можно заменить на 330 пФ без нежелательных эффектов в работе фильтра.

Диапазон, МГц

Количество витков L2 и L6

Количество витков L4

Fx, МГц (С1 и L2)

Fy, МГц (С1 и L4)

Тип сердечника

Диаметр провода, мм

1,81

31

30

1,717

1,802

Т50-2

0,5

3,5

22

21

3,437

3,610

Т44-2

0,5

7,0

17

16

6,63

6,949

Т44-6

0,56

10,1

14

13

9,54

10,01

Т44-6

0,71

14,0

17

17

13,11

13,76

Т50-17

0,71

18,068

15

14

17,25

18,11

Т50-17

0,71

21,0

14

14

19,44

20,39

Т50-17

0,8

24,89

13

12

23,7

24,84

Т50-17

0,8

28,0

12

11

27,5

28,87

Т50-17

0,8

В табл.2 приведены намоточные данные катушек индуктивности, применяемых в описанных ФНЧ.

Используя сведения, содержащиеся в табл.1 и 2, были изготовлены ФНЧ с максимумом подавления 2-й гармоники для диапазонов 3,5 и 14 МГц, а затем параметры фильтров были измерены. Графики, показанные на рис.2 и 3, иллюстрируют коэффициент отражения, включая потери в полосе пропускания для этих диапазонов. В обоих случаях потери внутри диапазонов составили менее0,2 дБ, а коэффициент отражения - больше 24 дБ, подавление второй гармоники для фильтра 80-метрового диапазона - более 52 дБ.


Рис.2


Рис.3

Подобных удовлетворительных параметров можно ожидать и от других фильтров, номиналы компонентов которых приведены в табл.1.

Описываемые ФНЧ ослабляют вторую гармонику лучше, чем стандартные 7-элементные фильтры Чебышева.

Настройка фильтров заключается в уточнении индуктивности параллельного колебательного контура L4-C4, в котором используется конденсатор известной емкости. Устанавливается этот параллельный контур между 50-омным выходом генератора сигналов (можно использовать выходной сигнал трансивера, подключив дополнительный аттенюатор) и 50-омным детектором с индикатором уровня. Перестраивая генератор (трансивер) по частоте, необходимо отыскать резко выраженный минимум напряжения, регистрируемый детектором. Таким образом, зная частоту настройки генератора, можно рассчитать индуктивность:

L(мкГн)=25330/CF2

где С - в пикофарадах; F - в мегагерцах.

Аналогично можно измерить индуктивность катушек L2 и L4, используя конденсатор заведомо известной емкости. Если резонансная частота выше или ниже требуемой, добавляем или убираем витки, либо сжимаем/раздвигаем их на кольце, пока не получим требуемую резонансную частоту.

Литература

1. Ed Wetherhold, W3NQN. Filters - Cutting The Edge. - Practical Wireless, 1998, July.

РМ КВ-УКВ. 12/2001, с.19,20.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.