Журнал Радио 12 номер 2002 год. РАДИО - О СВЯЗИ

Журнал Радио 12 номер 2002 год. "РАДИО" - О СВЯЗИ КВАРЦЕВЫЙ ФИЛЬТР ТРАНСИВЕРА Геннадий БРАГИН (RZ4HK)   Кварцевый фильтр — это, как известно, «половина хорошего трансивера». В предлагаемой статье приведены практическая конструкция двенадцатикристального кварцевого фильтра основной селекции для высококачественного трансивера и приставки к компьютеру, позволяющие настроить этот и любые другие узкополосные фильтры.

В любительских конструкциях в последнее время в качестве фильтра основной селекции используют кварцевые восьмикристальные фильтры лестничного типа, выполненные на одинаковых резонаторах. Эти фильтры относительно просты в изготовлении и не требуют больших материальных затрат. Для их расчета и моделирования написаны компьютерные программы. Характеристики фильтров вполне удовлетворяют требованиям качественного приема и передачи сигнала. Однако при всех преимуществах у этих фильтров имеется и существенный недостаток — некоторая асимметрия АЧХ (пологий низкочастотный скат) и, соответственно, невысокий коэффициент прямоугольности.

Загруженность радиолюбительского эфира определяет достаточно жесткие требования к избирательности современного трансивера по соседнему каналу, поэтому фильтр основной селекции должен обеспечивать затухание вне полосы пропускания не хуже 100 дБ при коэффициенте прямоугольности 1,5—1,8 (по уровням -6/-90 дБ). Естественно, что потери и неравномерность АЧХ в полосе пропускания фильтра должны быть минимальны.

Руководствуясь рекомендациями, изложенными в [1], за основу был выбран десятикристальныи лестничный фильтр с чебышевской характеристикой при неравномерности АЧХ 0,28 дБ. Чтобы увеличить крутизну скатов параллельно входу и выходу фильтра были введены дополнительные цепи, состоящие из последовательно включенных кварцевых резонаторов и конденсаторов. Расчеты параметров резонаторов и фильтра проводились по методике, описанной в [2]. Для полосы пропускания фильтра 2,65 кГц были получены исходные значения С1,2 = 82,2 пФ, Lкв= 0,0185 Гн, RH = 224 Ом. Схема фильтра и расчетные значения номиналов конденсаторов показаны на рис. 1.


Увеличить

В конструкции использованы кварцевые резонаторы для телевизионных PAL-декодеров на частоту 8,867 МГц, выпускаемые ВНИИСИМС (г Александров Владимирской области). Свою роль в выборе сыграли стабильная повторяемость параметров кристаллов, их малые габариты и невысокая стоимость. Подбор частоты кварцевых резонаторов для ZQ2— ZQ11 проводился с точностью ±50 Гц. Измерения проводились с помощью самодельного автогенератора и промышленного частотомера. Резонаторы ZQ1 и ZQ12 для параллельных цепей подобраны из других партий кристаллов с частотами соответственно ниже и выше основной частоты фильтра примерно на 1 кГц.

Фильтр собран на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 2). Верхний слой металлизации использован в качестве общего провода. Отверстия со стороны установки резонаторов раззенкованы. Корпусы всвх кварцевых резонаторов соединены с общим проводом пайкой. Перед установкой деталей печатная плата фильтра запаивается в коробочку из луженой жести с двумя съемными крышками. Также со стороны печатных проводников припаивается экран-перегородка, проходящая между выводами резонаторов по центральной осевой линии платы. На рис. 3 приведена монтажная схема фильтра. Все конденсаторы в фильтре — КД и КМ.

После того как фильтр был изготовлен, возник вопрос: каким образом в домашних условиях измерить его АЧХ с максимальным разрешением? Был задействован домашний компьютер с последующей проверкой результатов измерений построением АЧХ фильтра по точкам с применением селективного микровольтметра.

Для того чтобы просмотреть АЧХ фильтра на уровне -100 дБ, генератор должен иметь уровень боковых шумов ниже указанной величины, а детектор — хорошую линейность при максимальном динамическом диапазоне не хуже 90... 100 дБ. По этой причине генератор шума был заменен традиционным генератором качающейся частоты (рис. 4). За основу взята схема кварцевого генератора [4], у которого относительная спектральная плотность мощности шумов равна - 165 дБ/Гц. Это означает, что мощность шумов генератора при расстройке 10 кГц в полосе 3 кГц меньше мощности основного колебания генератора на 135 дБ!

Схема первоисточника немного видоизменена. Так вместо биполярных транзисторов применены полевые, а последовательно с кварцевым резонатором ZQ1 включен контур, состоящий из катушки индуктивности L1 и варикапов VD2 — VD5. Частота генератора перестраивается относительно частоты кварца в пределах 5 кГц, что вполне достаточно для измерения АЧХ узкополосного фильтра. Кварцевый резонатор в генераторе аналогичный фильтровому В режиме генератора качающейся частоты управляющее напряжение на варикапы VD2 — VD5 подается с генератора пилообразного напряжения, выполненного на одно-переходном транзисторе VT2 с генератором тока на VT1. Для ручной перестройки частоты генератора применен многооборотный резистор R11. Микросхема DA1 работает как усилитель напряжения.


Увеличить

От первоначально задуманного синусоидального управляющего напряжения пришлось отказаться ввиду неравномерной скорости прохода ГКЧ разных участков АЧХ фильтра, а для достижения максимальной разрешающей способности частота генератора снижена до 0,3 Гц.

Переключателем SA1 выбирается частота генератора "пилы" — 10 или 0,3 Гц. Девиация частоты ГКЧ устанавливается подстроечным резистором R10.

Принципиальная схема блока детектора показана на рис. 5. Сигнал с выхода кварцевого фильтра подается на вход Х2, если контур L1C1C2 используется в качестве нагрузки фильтра. Если измерения проводятся на фильтрах, нагруженных на активное сопротивление, этот контур не нужен. Тогда сигнал с резистора нагрузки подается на вход Х1, а на печатной плате детектора удаляется проводник, соединяющий вход Х1 с контуром.


Увеличить

Истоковый повторитель с динамическим диапазоном более 90 дБ на мощном полевом транзисторе VT1 согласует сопротивление нагрузки фильтра и входного сопротивления смесителя. Детектор выполнен по схеме пассивного балансного смесителя на полевых транзисторах VT2, VT3 и имеет динамический диапазон более 93 дБ. На объединенные затворы транзисторов через П-контуры C17L2C20 и C19L3C21 поступают противофазные синусоидальные напряжения уровнем 3...4 В (эфф.) от опорного генератора. В опорном генераторе детектора, выполненном на микросхеме DD1, установлен кварцевый резонатор с частотой 8,862 МГц.

Образовавшийся на выходе смесителя низкочастотный сигнал усиливается примерно в 20 раз усилителем на микросхеме DA1. Так как звуковые карты персональных компьютеров имеют сравнительно низкоомный вход, в детекторе установлен мощный ОУ К157УД1. АЧХ усилителя скорректирована так, чтобы ниже частоты 1 кГц и выше частоты 20 кГц наблюдался спад усиления приблизительно - 6 дБ на октаву.

ЛИТЕРАТУРА
1. Усов В. Кварцевый фильтр SSB. — Радиолюбитель, 1992, ╧ 6, с. 39,40.
2. Дроздов В. В. Любительские KB тран-сиверы. — М.: Радио и связь, 1988.
3. KJbus Reban (DG2XK). Optimizierung von Egenbau-Quarzfiltern rnit der PC-Soundkarte. — Funkamateur, ╧11,2001, S. 1246—1249.
4. Frank Silva. Shrnutzeffekte vermeiden und beseitig. — FUNK, 1999.11. S. 38.

(Окончание следует)

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 12 номер 2002 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.