Определение параметров кварцевых резонаторов для расчета лестничных фильтров.

 Определение параметров кварцевых резонаторов для расчета лестничных фильтров.

    Прежде чем приступать кизготовлению кварцевого фильтра, необходимозапастись кварцевыми резонаторами, повозможности, с некоторым запасом — их необходимопроверить и отбраковать. Кварцы, как и другиедетали, подвержены старению, поэтому ставить вфильтр новые кварцы не стоит. Наиболееинтенсивно кварцы меняют свою частоту в первыйгод после выпуска — относительный уход частотыза этот период составляет 20 х 10-6, занесколько последующих — 10-6 в год. Так,кварц на 9 МГц за первый год может изменить своючастоту на 180 Гц, что весьма ощутимо. За следующие2...4 года — на 9 Гц за каждый год, что терпимо.Старению подвержены и конденсаторы, поэтому онидолжны, как и кварцы, "вылежаться" нескольколет (3...5). Кварцевые резонаторы лучше всегопокупать из одной партии, так как в ее пределахразброс параметров кварцев незначителен.

Теперь перейдем к определениюэлектрических параметров кварца. Помимопроверки частот последовательного (fs) ипараллельного (fр) резонансов, кварцы следуетпроверить на активность (добротность) и наличиепаразитных резонансов. Для этого соберем простуютехнологическую схему (рис.1).

Вместо генератора сигналов ивысокочастотного вольтметра лучше использоватьизмеритель частотных характеристик X1-38. Приотсутствии приборов можно использовать вместогенератора сигналов генератор шума, а вместовысокочастотного вольтметра — радиоприемник ссоответствующим диапазоном частот (рис.2).

В радиоприемниках для этой проверкивключается АРУ, приемник слабо связывают сустановкой, которая показана на рис.2, и попоказаниям S-метра (если его нет, на выходеусилителя низкой частоты можно включить тестер)определяют активность кварца на основнойчастоте и уровень побочных резонансов.Резонаторы, имеющие паразитные резонансы суровнем 0,1 и более от основного, применятьследует осторожно. В кварцевых фильтрах с числомрезонаторов меньше четырех это может привести кнежелательным всплескам и провалам в полосахзадерживания и пропускания.

Если в наличии нет достаточногоколичества резонаторов без паразитныхрезонансов, то резонаторы с близкими по частотепаразитными резонансами надо ставить в разныезвенья фильтра. Нежелательно применятьрезонаторы малоактивные (с малой добротностью),которые на частоте основного резонансаразвивают напряжение на 25% меньше, чем остальные.Паразитные резонансы, отстоящие более чем на 50...70кГц от частоты основного резонанса, можно неучитывать.

Основным затруднением для большинстварадиолюбителей является не только отсутствиенеобходимых приборов, но и принципиальнаяневозможность точного определения частотыпараллельного резонанса, на которую оказываютвлияние паразитные емкости схемы, в том числе икварцедержателя. Это, в конечном счете, приводитк ошибкам при расчете фильтра и несовпадениюхарактеристик с ожидаемыми (расчетными). Но этотмомент можно обойти. Дело в том, что кварцописывается тем же уравнением, что ипоследовательный контур. Требуется лишьчастотомер, позволяющий измерять частоту сточностью не хуже 20...50 Гц (лучше — 2...5 Гц),эталонный конденсатор, величина которогоизвестна с точностью 0,1...1%, и схема, в которойкварц возбуждается на частоте последовательногорезонанса.

Эталонный конденсатор, если нетвозможности точно измерить его величину (20... 30пФ), можно изготовить самому. Для этого надовзять, допустим, 10 штук конденсаторов по 220 пФ сдопуском ±10% и нулевым температурнымкоэффициентом емкости. Соединив все ихпоследовательно, мы получим эталонныйконденсатор на 22 пФ с допуском заведомо меньше 1%.Дело в том, что кривая разброса погрешностейподчиняется закону нормального распределенияГаусса. Она симметрична, и разброс емкостейконденсаторов в большинстве случаев гораздоменьше указанной величины допуска. Припоследовательном включении они взаимнокомпенсируются, и мы имеем действительноэталонный конденсатор.

Затем собирается схема кварцевогогенератора, например предложенная UB5UG (рис.3).

Это наиболее простая схема. L1 и L2намотаны на кольце К7х4х2 30ВЧ, L1 содержит 12 витков,отвод от второго считая сверху; L2 — 1 виток. Можноиспользовать и другие схемы, где кварцвозбуждается на частоте последовательногорезонанса fs. Для каждого кварца определяетсячастота fs. Данные измерений заносятся в таблицу.Затем последовательно с кварцевым резонаторомподключается эталонный конденсатор Сэ, сноваопределяется частота fs1, результат такжезаносится в таблицу. Имеем:

где Lк — индуктивность кварца, Ск —последовательная емкость кварца.

Когда мы подключаем конденсатор Сэ, тообщая емкость Ск1 уменьшается и составляет:

Решая эту систему уравнений, получаем:

где Сэ — в пикофарадах, fs1 и fs —среднеарифметические значения в мегагерцах, Lк —микрогенри.

Фильтр, выполненный по результатамрасчетов, показывает хорошее совпадениерасчетных и экспериментальных данных. Приустановке в кварцевый фильтр емкостей с допуском±5% фильтр не требует настройки, а толькосогласования по входу и выходу. Если естьвозможность, емкости в фильтре следует подобратьс погрешностью ±1% и менее.

Литература

1. Радио, 1980,№9.
2. Радио, 1982, NN1, 2, 6, 1983, NN5, 7.
3. Жалнераускас В. Трансиверрадиолюбителя-коротковолновика. — М.: Энергия,1977.
4. "Радио-Дизайн", 1996, N3.

На главную  Наверх






Рекомендуемый контент




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