Taajuussuodattimia toteutettaessa on otettava huomioon niiden käytön erityispiirteet. Olemme jo aiemmin miettineet, että aktiivisia suodattimia (useimmiten) on kätevä käyttää suhteellisen alipäästösuodattimien toteuttamiseen. sitä on kätevä käyttää taajuusalueella sadoista kilohertseistä satoihin megahertseihin. Nämä suodattimien toteutukset ovat varsin käteviä valmistuksessa ja joissain tapauksissa voidaan virittää taajuutta. Niillä on kuitenkin alhainen parametrien vakaus.

Suodattimen vastusten resistanssiarvo ei ole vakio. Se muuttuu lämpötilan, kosteuden tai elementtien ikääntyessä. Samaa voidaan sanoa kondensaattorin kapasitanssin arvosta. Tämän seurauksena suodattimen napojen viritystaajuudet ja niiden laatutekijä muuttuvat. Jos suodattimen vahvistuksessa on nollia, myös niiden viritystaajuudet muuttuvat. Näiden muutosten seurauksena suodatin muuttaa . He sanovat sellaisesta suodattimesta, että se "hajoaa"

Samanlainen tilanne esiintyy passiivisilla LC-suodattimilla. Totta, LC-suotimissa napa- tai nollataajuuden riippuvuus riippuu vähemmän induktanssin ja kapasitanssin arvosta. Tämä riippuvuus on verrannollinen neliöjuureen, toisin kuin lineaarinen riippuvuus RC-piireissä. Siksi LC-piireillä on suurempi parametrien vakaus (noin 10 -3).

Joillakin toimenpiteillä (kuten positiivisen ja negatiivisen TKE:n omaavien kondensaattorien käyttö, lämpöstabilointi) kuvattujen suodattimien parametrien stabiilisuutta voidaan parantaa suuruusluokkaa. Tämä ei kuitenkaan riitä luotaessa nykyaikaisia ​​laitteita. Siksi 1940-luvulta lähtien on etsitty vakaampia ratkaisuja.

Tutkimusprosessissa havaittiin, että mekaanisilla värähtelyillä, erityisesti tyhjiössä, on pienemmät häviöt. Suodattimet kehitettiin musiikillisiin äänihaarukoihin, jousiin. Mekaaniset värähtelyt viritettiin ja poistettiin sitten induktoreilla magneettikentän avulla. Nämä mallit osoittautuivat kuitenkin kalliiksi ja hankalia.

Sitten sähköenergian muuntaminen mekaanisiksi värähtelyiksi alettiin tehdä magnetostriktiivisten ja pietsoefektien avulla. Tämä mahdollisti suodattimien koon ja kustannusten pienentämisen. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että kvartsikidelevyillä on suurin värähtelytaajuuden stabiilisuus. Lisäksi niillä on pietsosähköinen vaikutus. Tämän seurauksena kvartsisuodattimet ovat tähän mennessä yleisin korkealaatuisten suodattimien tyyppi. Kvartsiresonaattorin sisäinen rakenne ja ulkonäkö on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Kvartsiresonaattorin sisäinen rakenne ja ulkonäkö

Yksikideresonaattoreita käytetään harvoin kidesuodattimissa. Tätä ratkaisua käyttävät yleensä radioamatöörit. Tällä hetkellä on paljon kannattavampaa ostaa valmis kvartsisuodatin. Lisäksi markkinat tarjoavat yleensä suodattimia yleisimmille välitaajuuksille. Kvartsisuodattimien valmistajat käyttävät erilaista ratkaisua koon pienentämiseen. Yhdelle kvartsilevylle on kerrostettu kaksi elektrodiparia, jotka muodostavat kaksi akustisesti kytkettyä resonaattoria. Samankaltaisen kvartsilevyn ulkonäkö ja piirustus kotelosta, johon se on sijoitettu, on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Kahdella resonaattorilla varustetun kvartsilevyn ulkonäkö, piirustus kotelosta ja kvartsisuodattimen ulkonäkö

Tällaista ratkaisua kutsutaan kvartsikaksiksi. Yksinkertaisin kvartsisuodatin koostuu yhdestä kakkosesta. Sen tavanomainen graafinen merkintä on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Ehdollisesti graafinen merkintä kvartsi kaksi

Kvartsi 2 vastaa sähköisesti kuvan 4 mukaista kaistanpäästösuodatinpiiriä, jossa on kaksi kytkettyä piiriä.

Kuva 4. Kaksisilmukainen suodatinpiiri vastaa kvartsikaksi

Ero piilee piirien saavutettavissa olevassa laatutekijässä ja sitä kautta suodattimen kaistanleveydessä. Vahvistus on erityisen havaittavissa korkeilla taajuuksilla (kymmeniä megahertsejä). Neljännen luokan kvartsisuodattimet suoritetaan kahdelle kakkoselle, jotka on kytketty toisiinsa kondensaattorilla. Näiden kahden tulo ja tulos eivät ole enää vastaavia, joten se on merkitty pisteellä. Tämän suodattimen kaavio on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Neljännen asteen kidesuodatinpiiri

Suodattimet L1C1 ja L2C3, kuten tavallista, on suunniteltu muuttamaan tulo- ja lähtövastusta ja saattamaan ne vakioarvoon. Kahdeksannen asteen kvartsisuodattimet on rakennettu samalla tavalla. Niiden toteuttamiseen käytetään neljää kvartsikakkosta, mutta toisin kuin edellinen versio, suodatin on valmistettu yhdessä kotelossa. Kaavamainen kaavio tällaisesta suodattimesta on esitetty kuvassa 6.

Kuva 6. Kaaviokaavio kahdeksannen asteen kidesuodattimesta

Kahdeksannen asteen kvartsisuodattimen sisäistä rakennetta voi tutkia suodattimen valokuvasta kansi poistettuna, joka näkyy kuvassa 7.

Kuva 7. Kahdeksannen asteen kidesuodattimen sisäinen rakenne

Valokuvassa näkyy selvästi neljä kvartsikakkosta ja kolme pintaliitoskondensaattoria (SMD). Samanlaista mallia käytetään kaikissa nykyaikaisissa suodattimissa, sekä läpäisevissä että pinta-asennuksessa. Sitä käyttävät sekä kotimaiset että ulkomaiset kvartsisuodattimien valmistajat. Kotimaisista valmistajista voidaan nimetä OJSC "Morion", LLC NPP "Meteor-Kurs" tai Piezo-yritysryhmä. Viiteluettelossa luetellaan joitain ulkomaisia ​​kvartsisuodattimien valmistajia. On huomattava, että kuviossa 7 esitetty rakenne on helppo toteuttaa pinta-asennuspakkauksissa (SMD).

Kuten näemme, nyt ei ole ongelmaa ostaa valmis kvartsisuodatin, jonka mitat ovat minimaaliset ja edulliseen hintaan. Niitä voidaan käyttää korkealaatuisten vastaanottimien, lähettimien, lähetin-vastaanottimien tai muuntyyppisten radiolaitteiden suunnitteluun. Markkinoilla tarjottavien kvartsisuodattimien tyypeissä navigoinnin helpottamiseksi esitämme SHENZHEN CRYSTAL TECHNOLOGY INDUSTRIALin esittämän kaavion tyypillisistä amplitudi-taajuuskäyrän riippuvuuksista resonaattoreiden (napojen) lukumäärästä.

Kuva 8. Tyypillinen kvartsisuodattimen taajuusvasteen muoto napojen lukumäärästä riippuen

Kirjallisuus:

Yhdessä artikkelin "Kvartsisuodattimet" kanssa he lukevat:

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

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

http://website/Sxemoteh/filtr/Ceramic/

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

Kristallisuodattimen tiedetään olevan "puoli hyvä lähetin-vastaanotin". Ehdotettu artikkeli esittelee laadukkaan lähetin-vastaanottimen ja tietokoneen digisovittimen päävalikoiman kahdentoista kristallin kvartsisuodattimen käytännön suunnittelun, jonka avulla voit määrittää tämän ja kaikki muut kapeakaistaiset suodattimet. Viime aikoina amatöörimalleissa päävalintasuodattimena on käytetty samoihin resonaattoreihin valmistettuja kvartsikahdeksan kristallin tikkaat. Nämä suodattimet ovat suhteellisen helppoja valmistaa eivätkä vaadi suuria materiaalikustannuksia.

Niiden laskemiseen ja simulointiin on kirjoitettu tietokoneohjelmia. Suodattimien ominaisuudet täyttävät täysin korkealaatuisen signaalin vastaanoton ja lähetyksen vaatimukset. Kaikilla eduilla näillä suodattimilla on kuitenkin myös merkittävä haittapuoli - taajuusvasteen epäsymmetria (tasainen matalataajuinen kaltevuus) ja vastaavasti alhainen neliömäisyyskerroin.

Amatööriradion työmäärä määrittää melko tiukat vaatimukset nykyaikaisen lähetin-vastaanottimen selektiivisyydelle viereisellä kanavalla, joten päävalintasuodattimen tulee tarjota päästökaistan ulkopuolella vähintään 100 dB:n vaimennus suorakulmaisuuskertoimella 1,5 ... 1,8 (at -6 / -90 dB).

Luonnollisesti suodattimen päästökaistan häviöiden ja epätasaisen taajuusvasteen tulee olla minimaalisia. Kohdassa esitettyjen suositusten mukaisesti pohjaksi valittiin kymmenen kristallin tikkaat suodatin Chebyshev-ominaisuudella, jonka taajuusvasteen epätasaisuus oli 0,28 dB.

Rinteiden jyrkkyyden lisäämiseksi otettiin suodattimen tulon ja lähdön rinnalle lisäpiirejä, jotka koostuivat sarjakytketyistä kvartsiresonaattoreista ja kondensaattoreista.

Resonaattorien ja suodattimen parametrien laskelmat suoritettiin kohdassa kuvatulla menetelmällä. Suodattimen kaistanleveydelle 2,65 kHz saatiin alkuarvot C1,2 = 82,2 pF, Lkv = 0,0185 H, Rn = 224 Ohm. Suodatinpiiri ja kondensaattorien nimellisarvojen lasketut arvot on esitetty kuvassa. 1.

Suunnittelussa käytetään kvartsiresonaattoreita television PAL-dekoodereille taajuudella 8,867 MHz, valmistaja VNIISIMS (Aleksandrov, Vladimirin alue). Kideparametrien vakaa toistettavuus, niiden pienet mitat ja alhaiset kustannukset vaikuttivat valintaan.

Kvartsiresonaattorien taajuuden valinta mallille ZQ2-ZQ11 suoritettiin ±50 Hz tarkkuudella. Mittaukset tehtiin itsetehdyllä itseoskillaattorilla ja teollisella taajuusmittarilla. Rinnakkaispiireille tarkoitetut resonaattorit ZQ1 ja ZQ12 valitaan muista kideeristä, joiden taajuudet ovat vastaavasti suodattimen perustaajuuden alapuolella ja suuremmat noin 1 kHz.

Suodatin on koottu piirilevylle, joka on valmistettu kaksipuolisesta 1 mm paksuisesta foliolasikuidusta (kuva 2).

Metallisoinnin yläkerrosta käytetään yhteisenä lankana. Resonaattoriasennuksen sivussa olevat reiät on upotettu. Kaikkien kvartsiresonaattoreiden kotelot on kytketty yhteiseen johtoon juottamalla.

Ennen osien asentamista suodattimen piirilevy juotetaan tinattuun laatikkoon, jossa on kaksi irrotettavaa kantta. Myös painettujen johtimien puolelle juotetaan seula-väliseinä, joka kulkee resonaattoreiden johtimien välissä levyn keskiaksiaalista linjaa pitkin.

Kuvassa Kuvassa 3 on suodattimen kytkentäkaavio. Kaikki suodattimen kondensaattorit ovat KD ja KM.

Suodattimen valmistuksen jälkeen heräsi kysymys: kuinka mitata sen taajuusvastetta suurimmalla resoluutiolla kotona?

Mittaustulosten myöhempään varmentamiseen käytettiin kotitietokonetta piirtämällä suodattimen taajuusvaste pisteittain selektiivisellä mikrovolttimittarilla. Radioamatöörilaitteiden suunnittelijana olin erittäin kiinnostunut DG2XK:n ehdotuksesta käyttää matalataajuisen (20 Hz ... 22 kHz) spektrianalysaattorin tietokoneohjelmaa kapeakaistaisen taajuusvasteen mittaamiseen. amatööriradiosuodattimet.

Sen ydin on siinä, että kvartsisuodattimen taajuusvasteen suurtaajuusspektri siirretään matalataajuiselle alueelle tavanomaisen SSB-ilmaisimen avulla ja tietokoneella, johon on asennettu spektrianalysaattoriohjelma, on mahdollista tarkastella taajuutta. tämän suodattimen vastaus näytölle.

Korkeataajuisen signaalin DG2XK lähteenä käytettiin zener-diodiin perustuvaa kohinageneraattoria. Kokeiluni ovat osoittaneet, että tällaisella signaalilähteellä voit tarkastella taajuusvastetta korkeintaan -40 dB:n tasoon asti, mikä ei selvästikään riitä laadukkaaseen suodatinasetukseen. Jotta suodattimen taajuusvastetta voidaan tarkastella -100 dB:ssä, oskillaattorissa on oltava

sivukohinataso on alle määritetyn arvon, ja ilmaisimen lineaarisuus on hyvä maksimidynamiikka-alueella, joka ei ole huonompi kuin 90 ... 100 dB.

Tästä syystä kohinageneraattori korvattiin tavanomaisella pyyhkäisygeneraattorilla (kuva 4). Lähtökohtana on kvartsioskillaattorin piiri, jossa kohinan suhteellinen tehospektritiheys on -165 dB / Hz. Tämä tarkoittaa, että generaattorin kohinateho 10 kHz:n virityksessä 3 kHz:n kaistanleveydellä

vähemmän kuin generaattorin päävärähtelyn teho 135 dB!

Lähdekoodia on hieman muokattu. Bipolaaristen transistorien sijasta käytetään siis kenttätransistoreja, ja piiri, joka koostuu induktorista L1 ja varikapeista VD2-VD5, on kytketty sarjaan kvartsiresonaattorin ZQ1 kanssa. Oskillaattorin taajuus on viritetty suhteessa kvartsitaajuuteen 5 kHz:n sisällä, mikä riittää mittaamaan kapeakaistaisen suodattimen taajuusvastetta.

Generaattorin kvartsiresonaattori on samanlainen kuin suodatin. Oskilloivassa taajuusgeneraattoritilassa ohjausjännite VD2-VD5-varikapeille syötetään sahahampaisesta jännitegeneraattorista, joka on tehty liitostransistorille VT2 ja virtageneraattorille VT1.

Generaattorin taajuuden manuaaliseen viritykseen käytetään monikierrosvastusta R11. Siru DA1 toimii jännitevahvistimena. Alunperin suunnitellusta sinimuotoisesta ohjausjännitteestä jouduttiin luopumaan MCF:n kulkunopeuden epätasaisuuden vuoksi suodattimen taajuusvasteen eri osissa ja maksimaalisen resoluution saavuttamiseksi generaattorin taajuus laskettiin 0,3 Hz:iin. Kytkin SA1 valitsee "saha"-generaattorin taajuuden - 10 tai 0,3 Hz. GKCH:n taajuuspoikkeama asetetaan viritysvastuksella R10.

Ilmaisinlohkon kaavio on esitetty kuvassa. 5. Kvartsisuodattimen lähdön signaali syötetään X2-tuloon, jos L1C1C2-piiriä käytetään suodattimen kuormana.

Jos mittaukset suoritetaan aktiivisella resistanssilla ladatuilla suodattimilla, tätä piiriä ei tarvita. Sitten kuormitusvastuksen signaali viedään X1-tuloon, ja johdin, joka yhdistää X1-tulon piiriin, poistetaan ilmaisimen piirilevyltä.

Lähdeseuraaja, jonka dynaaminen alue on yli 90 dB voimakkaassa kenttätransistorissa VT1, vastaa suodattimen kuormitusvastusta ja sekoittimen tuloimpedanssia. Ilmaisin on valmistettu kenttätransistoreihin VT2, VT3 perustuvan passiivisen tasapainotetun mikserin kaavion mukaisesti ja sen dynaaminen alue on yli 93 dB.

Transistorien yhdistetyt hilat P-piirien C17L2C20 ja C19L3C21 kautta saavat 3 ... 4 V (rms) sinimuotoisia vastavaihejännitteitä referenssioskillaattorilta. Ilmaisimen DD1-sirulle tehdyssä referenssioskillaattorissa on kvartsiresonaattori, jonka taajuus on 8,862 MHz.

Sekoittimen lähtöön muodostuva matalataajuinen signaali vahvistetaan noin 20-kertaiseksi DA1-sirun vahvistimella. Koska henkilökohtaisten tietokoneiden äänikorteissa on suhteellisen pieni impedanssitulo, ilmaisimeen on asennettu tehokas K157UD1-operaatiovahvistin. Vahvistimen taajuusvastetta on säädetty niin, että 1 kHz:n alapuolella ja 20 kHz:n yläpuolella on noin -6 dB oktaavia kohti.

Oskillaattori on asennettu piirilevylle, joka on valmistettu kaksipuolisesta foliolasikuidusta (kuva 6). Levyn yläkerros toimii yhteisenä lankana, siihen koskemattomien osien johtimien reiät on upotettu.

Levy juotetaan 40 mm korkeaan laatikkoon, jossa on kaksi irrotettavaa kantta. Laatikko on valmistettu peltilevystä. Induktorit L1, L2, L3 kääritään halkaisijaltaan 6,5 mm:n standardikehyksiin karbonyyliraudasta valmistetuilla trimmerillä ja sijoitetaan seuloihin. L1 sisältää 40 kierrosta PEV-2 0.21 lankaa, L3 ja L2 - 27 ja 2+4 kierrosta PELSHO-0.31 lankaa, vastaavasti.

Kela L2 on kierretty L3:n päälle lähemmäksi "kylmää" päätä. Kaikki kuristimet ovat vakiona - DM 0,1 68 μH. Kiinteät vastukset MLT, viritys R6, R8 ja R10 tyyppi SPZ-38. Monikierrosvastus - PPML. Pysyvät kondensaattorit - KM, KLS, KT, oksidi - K50-35, K53-1.

GKCH:n perustaminen alkaa asettamalla maksimisignaali sahahampaisen jännitegeneraattorin lähtöön. Ohjaamalla signaalia DA1-mikropiirin nastassa 6 oskilloskoopilla, trimmausvastukset R8 (vahvistus) ja R6 (bias) asettavat kaaviossa näkyvän signaalin amplitudin ja muodon kohdassa A. Valitsemalla vastuksen R12, vakaa generointi saavutetaan siirtymättä signaalinrajoitustilaan.

Valitsemalla kondensaattorin C14 kapasitanssi ja säätämällä L2L3-piiriä lähtövärähtelyjärjestelmä viritetään resonanssiin, mikä takaa generaattorin hyvän kuormituskyvyn. L1-kelatrimmeri asettaa oskillaattorin viritysrajat 8,8586-8,8686 MHz:n alueelle, mikä kattaa marginaalisesti testatun kvartsisuodattimen taajuusvastekaistan. GKCh:n mahdollisimman suuren uudelleenjärjestelyn varmistamiseksi

(vähintään 10 kHz) liitäntäpisteiden L1, VD4, VD5 ympäriltä poistetaan pintakalvo. Ilman kuormaa generaattorin sinimuotoinen lähtöjännite on 1V (rms).

Ilmaisinyksikkö on valmistettu kaksipuolisesta foliolasikuidusta valmistetulle piirilevylle (kuva 7).

Ylempää kalvokerrosta käytetään yhteisenä lankana. Reiät sellaisten osien päätelmiä varten, joilla ei ole yhteyttä yhteiseen johtoon, upotetaan.

Levy juotetaan 35 mm korkeassa tinalaatikossa, jossa on irrotettavat kannet. Sen resoluutio riippuu liitteen valmistuksen laadusta.

Kelat L1 -L4 sisältävät 32 kierrosta PEV-0.21 lankaa, jotka on kierretty pyöreään kehyksiin, joiden halkaisija on 6 mm. Trimmerit keloissa SB-12a panssariytimistä. Kaikki kuristimet tyyppi DM-0.1. Induktanssi L5 - 16 μH, L6, L8 - 68 μH, L7 - 40 μH. Muuntaja T1 on kiedottu rengasmaiselle ferriittimagneettiselle piirille 1000NN kooltaan K10 x 6 x 3 mm ja sisältää 7 kierrosta ensiökäämissä ja 2 x 13 kierrosta PEV-0,31 johtoa toisiokäämissä.

Kaikki viritysvastukset - SPZ-38. Lohkon esivirityksen aikana suurtaajuinen oskilloskooppi ohjaa sinimuotoista signaalia transistorien VT2, VT3 porteissa ja tarvittaessa säätää keloja L2, L3. Trimmerikäämi L4 referenssioskillaattorin taajuus poistetaan suodattimen kaistanleveyden alapuolelta 5 kHz. Tämä tehdään erilaisten häiriöiden määrän vähentämiseksi, jotka vähentävät laitteen resoluutiota spektrianalysaattorin työalueella.

Oskillaattori on kytketty kvartsisuodattimeen sopivan värähtelypiirin kautta kapasitiivisella jakajalla (kuva 8).

Virityksen aikana tämä mahdollistaa alhaisen vaimennuksen ja värähtelyn suodattimen päästökaistassa.

Toinen sovitusvärähtelypiiri, kuten jo mainittiin, sijaitsee ilmaisimen liittimessä. Kun mittauspiiri on koottu ja digisovittimen lähdön (X3-liitin) liitetty henkilökohtaisen tietokoneen äänikortin mikrofoniin tai linjatuloon, käynnistämme spektrianalysaattoriohjelman. Tällaisia ​​ohjelmia on useita. Kirjoittaja käytti ohjelmaa SpectraLab v.4.32.16, joka sijaitsee osoitteessa: http://cityradio.narod.ru/utilities.html. Ohjelma on helppokäyttöinen ja siinä on upeita ominaisuuksia.

Joten käynnistämme "SpektroLab" -ohjelman ja säätämällä GKCH:n (manuaalisessa ohjaustilassa) ja referenssioskillaattorin taajuuksia ilmaisinliittimessä, asetamme GKCh-spektrogrammin huipun noin 5 kHz:iin. Lisäksi tasapainottamalla ilmaisinliittimen sekoitinta toisen harmonisen huippu pienenee kohinatasolle. Sen jälkeen GKCh-tila kytketään päälle ja testattavan suodattimen kauan odotettu taajuusvaste ilmestyy näyttöön. Ensin kytketään päälle 10 Hz:n swing-taajuus ja säätämällä keskitaajuutta R11:llä ja sitten heilahduskaistaa R10 (kuva 4), asetetaan hyväksyttävä "kuva" suodattimen taajuusvasteesta reaaliajassa. Mittausten aikana sovituspiirejä säätämällä saavutetaan minimaalinen päästökaistan aaltoilu.

Lisäksi laitteen suurimman resoluution saavuttamiseksi kytkemme päälle 0,3 Hz:n heilahdustaajuuden ja asetamme Fourier-muunnospisteiden enimmäismäärän (FFT, kirjoittajalla on 4096 ... 8192) ja keskiarvoparametrin vähimmäisarvon. (Keskiarvo, tekijällä on 1) ohjelmassa.

Koska ominaiskäyrä piirretään useaan GKCh:n kulkuun, kytkeytyy varastohuipun volttimittarin tila (Hold). Seurauksena on, että monitorissa saamme tutkittavan suodattimen taajuusvasteen.

Hiiren kohdistinta käyttämällä saamme tarvittavat digitaaliset arvot saadusta taajuusvasteesta vaadituilla tasoilla. Tässä tapauksessa ei pidä unohtaa mitata referenssioskillaattorin taajuutta ilmaisinliittimessä, jotta saadaan sitten taajuusvastepisteiden taajuuksien todelliset arvot.

Alkukuvan arvioinnin jälkeen sarjaresonanssin ZQ1n ZQ12 taajuudet säädetään vastaavasti suodattimen taajuusvasteen alempaan ja ylempään kulmaan, jolloin saadaan maksimi nelikulmaisuus -90 dB.

Lopuksi, käyttämällä tulostinta, saamme täysimittaisen "asiakirjan" valmistetulle suodattimelle. Esimerkkinä kuvassa Kuva 9 esittää tämän suodattimen taajuusvasteen spektrogrammia. Siellä näkyy myös GKCH-signaalin spektrogrammi. Taajuusvasteen vasemman kaltevuuden näkyvä epätasaisuus tasolla -3 ... -5 dB poistetaan järjestämällä kvartsiresonaattoreita ZQ2-ZQ11 uudelleen.

Tuloksena saadaan seuraavat suodattimen ominaisuudet: kaistanleveys tasoittain - 6 dB - 2,586 kHz, taajuusvasteen epätasaisuus päästökaistassa - alle 2 dB, neliömäisyyskerroin tasoittain - 6/-60 dB - 1,41; tasojen mukaan - 6/-80 dB 1,59 ja tasojen mukaan - 6/-90 dB - 1,67; vaimennus kaistalla - alle 3 dB ja kaistan takana - yli 90 dB.

Kirjoittaja päätti tarkistaa saadut tulokset ja mittasi kvartsisuodattimen taajuusvasteen piste pisteeltä. Mittauksiin tarvittiin selektiivinen mikrovoltmetri hyvällä vaimentimella, joka oli HMV-4-tyyppinen mikrovolttimittari (Puola), jonka nimellisherkkyys oli 0,5 μV (samalla se sieppaa signaalit hyvin 0,05 μV:n tasolla) ja 100 dB:n vaimennin.

Tätä mittausvaihtoehtoa varten koottiin kuvan 1 kaavio. 10. Suodattimen tulo- ja lähtöpiirit on suojattu huolellisesti. Suojatut liitäntäjohdot ovat hyvälaatuisia. Myös "maa"-ketjut on valmistettu huolellisesti.

Muuttamalla GKCH:n taajuutta sujuvasti vastuksella R11 ja vaihtamalla vaimenninta 10 dB, otamme mikrovolttimittarin lukemat, jotka kulkevat suodattimen koko taajuusvasteen läpi. Mittaustiedoista ja samaa asteikkoa käyttämällä rakennetaan taajuusvaste kuvaaja (kuva 11).

Mikrovolttimittarin korkean herkkyyden ja GKCH:n alhaisen sivukohinan ansiosta -120 dB:n signaalit ovat hyvin kiinteät, mikä näkyy selvästi kaaviossa.

Mittausten tulokset olivat seuraavat: kaistanleveystaso - 6 dB - 2,64 kHz; epätasainen taajuusvaste - alle 2 dB; -6/-60 dB neliösuhde on 1,386; tasojen mukaan - 6 / -80 dB - 1,56; tasojen mukaan - 6/-90 dB - 1,682; tasojen mukaan - 6/-100 dB - 1,864; vaimennus kaistalla - alle 3 dB, kaistan takana - yli 100 dB.

Jotkut mittaustulosten ja tietokoneversion väliset erot selittyvät kasautuvilla digitaali-analogimuunnosvirheillä, kun analysoitava signaali muuttuu suurella dynaamisella alueella.

On huomattava, että yllä olevat kvartsisuodattimen taajuusvasteen kaaviot saatiin minimaalisella viritystyöllä ja huolellisemmalla komponenttien valinnalla suodattimen ominaisuuksia voidaan parantaa huomattavasti.

Ehdotettua oskillaattoripiiriä voidaan käyttää menestyksekkäästi AGC:n ja ilmaisimien toimintaan. Kohdistamalla oskillaattorin signaali ilmaisimeen, vastaanottimen lähdöstä PC:lle saamme värähtelytaajuuden matalataajuisen oskillaattorin signaalin, jolla voit helposti ja nopeasti säätää mitä tahansa suodatinta ja kaskadia lähetin-vastaanottimen matalataajuisesta polusta.

Ei ole yhtä mielenkiintoista käyttää ehdotettua ilmaisimen kiinnitystä osana lähetin-vastaanottimen panoraamailmaisinta. Tätä varten kytke ensimmäisen sekoittimen lähtöön kvartsisuodatin, jonka kaistanleveys on 8...10 kHz. Lisäksi vastaanotettu signaali vahvistetaan ja viedään ilmaisimen tuloon. Tässä tapauksessa voit tarkkailla kirjeenvaihtajien signaaleja tasoilla 5-9 pistettä hyvällä resoluutiolla.

G. Bragin (RZ4HK)

Kirjallisuus:

1. Usov V. SSB kvartsisuodatin. - Radioamatööri, 1992, nro 6, s. 39, 40.

2. Drozdov VV Amateur KB -lähetin-vastaanottimet. - M.: Radio ja viestintä, 1988.

3. Klaus Raban (DG2XK) Optimizierung von Eigenbau-Quarzfiltern mit der PC-Soundkarte. - Funkamateur, nro 11, 2001, S. 1246-1249.

4 Frank Silva Shmutzeffekte vermeiden und beseitig. - FUNK, 1999, 11, S. 38.

Kaksinkertaisella muunnolla varustetun amatööriviestinnän vastaanottimen rakentamisen aikana oli tarpeen valita ja tarkastella IF-suodattimen todellinen taajuusvaste, varmistaa, että se on 2,5-2,8 kHz, mikä on tarpeen SSB-asemien mukavaan vastaanottoon. . Koska minulla ei käytännössä ole mittauslaitteita, jouduin käyttämään vanhaa ystävää, joka tehtiin RTL SDR: n perusteella.

Yleensä se osoittautui kahdessa minuutissa. SDR-vastaanotin toimii spektrianalysaattorina. Hyvällä tavalla oli tarpeen koota melugeneraattori, mutta teollisuusalueella ei ole parempaa melugeneraattoria kuin eetteri itse. Ja niin tein, liitin antennin suodattimen tuloon (aktiivinen täysikokoinen 40 metrin kantaman kehys), liitin lähdön muuntimeen. Antennivahvistimen melko suuren vahvistuksen vuoksi ilma toimi kohinalähteenä, ja SDR-vastaanotin näytti suodattimen todellisen taajuusvasteen. huolimatta siitä, että vaimennus kaistanleveyden takana on kuvassa vain 40db, todellinen vaimennus on paljon suurempi johtuen siitä, että ilman melutaso ei vieläkään riitä arvioimaan dynaamisia ominaisuuksia, vaan taajuusvasteen muotoa ja leveyttä. voidaan arvioida melko hyvin.

Suodattimista puheen ollen...

Yksinkertainen kidevälitaajuussuodatin

Tämä on ns. tikapuusuodatin, joka käyttää Shirpotrebovskie-kvartsiresonaattoreita. Minun tapauksessani nämä ovat 10 MHz resonaattoreita. Myymälämme edullisen hinnan vuoksi niitä myydään 5 kappaleena, tämä sarja riittää juuri vastaanottimelle: 4 kpl menee IF-suodattimeen ja yksi lisää käytetään toisessa paikallisoskillaattorissa.

Minun tapauksessani CS1 = 33pf, Cp1,Cp2 = 62pf. Kaikki kvartsi - 10 MHz. Lopullinen kaista on 2,5-2,8 kHz arvioitavan tason mukaan.

Kapasiteettien valinta tehtiin kytketyllä kolmiosaisella kondensaattorilla, 3x12-495pF. Pyörimällä saavutamme vaaditun taajuusvasteen leveyden, kun taas kaistan muutos reaaliajassa näkyy tietokoneen näytöllä, minulle se vaihtui 5-6 kHz:stä 200 Hz:iin, kun taas enemmän tai vähemmän tasainen taajuusvaste oli 1 sisällä -3 kHz, voit valita minkä tahansa kaistan. Voit myös helposti toteuttaa kaistanvaihdon, kuten 1,8, 2,5, 3,3 kHz. Lähes mitä tahansa kvartsia voidaan käyttää vaaditun IF-arvon perusteella, mikä voi riippua paikallisoskillaattorin ominaisuuksista, kun taas kapasitanssi on valittava kokeellisesti.

(MS Word, ZIP)- 1,7 Mt. 10 min @ 28,8 kB/s

Yksi päätehtävistä amatööri-HF- ja VHF-radioviestintälaitteiden luomisessa on valinta, joka ratkaistaan ​​erilaisilla suodattimilla. Korkeiden suodatinparametrien saavuttaminen edellyttää korkealaatuisten elementtien käyttöä. Tällaisia ​​elementtejä ovat magnetostriktiiviset kiekot sähkömekaanisissa suodattimissa ja kvartsiresonaattorit pietsosähköisissä suodattimissa. Radioamatöörikäytännössä samoissa resonaattoreissa olevia kvasipolynomisia kvartsitikkaita suodattimia käytetään laajalti.

Kaikki kaistanpäästösuotimet on rakennettu prototyyppien alipäästösuodinmuunnosten pohjalta. Polynomisuodattimet sisältävät sarja- ja rinnakkaispiirejä. Tällaisilla suodattimilla on geometrisesti symmetriset ominaisuudet suhteessa keskitaajuuteen. Mutta suunniteltaessa useissa tapauksissa (kapea kaista, korkeat taajuudet jne.) ne eivät ole kovin käteviä suunnittelun, valmistuksen ja virityksen kannalta, koska sarja- ja rinnakkaispiirien elementtien arvoissa on merkittävä ero. . Riittävän kapeakaistaisilla suodattimilla induktanssien ja kapasitanssien suhde rinnakkais- ja sarjahaaroissa on niin suuri, että elementtikoot ovat mahdottomia hyväksyä. Siksi kaistanpäästösuodattimet toteutetaan usein piireinä, jotka koostuvat vain sarja- tai rinnakkaispiireistä, jotka on kytketty toisiinsa induktiivisilla tai kapasitiivisilla kytkennöillä. Silmiinpistävä esimerkki ovat niputetut valintasuodattimet - FSS kytketyissä piireissä ja tikkaat kvartsisuodattimet. Kaistanpäästösuodattimen vaimennusominaisuudet kytketyillä piireillä, joiden suhteellinen kaistanleveys ei ylitä 10-20 % suodattimen keskitaajuudesta, voivat olla hyvin lähellä saman värähtelypiirien lukumäärän omaavan polynomisen kaistanpäästösuodattimen vaimennusominaisuuksia. Tällaisten suodattimien laskenta voidaan tehdä käyttämällä polynomisten matalataajuisten prototyyppien taulukoita. Siksi näitä suodattimia kutsutaan kvasipolynomeiksi.

Kvasipolynomisten kvartsitikkaita SSB- ja CW-suodattimien suunnittelu ja valmistus amatööriolosuhteissa ovat pysyneet ajan tasalla neljännesvuosisadan ajan. Siitä lähtien lehdistössä on julkaistu monia artikkeleita aiheesta. J. Hardcastlea (G3JIR) pidetään tikapuukvartsisuodattimien edelläkävijänä, tunnustettuna asiantuntijana ja popularisoijana radioamatöörien keskuudessa. Hän oli ensimmäisten joukossa, joka kiinnitti arvokasta huomiota ja sijoitti paljon työtä ja lahjakkuutta yllä olevien suodattimien laskentamenetelmän kehittämiseen. Hänen artikkelistaan ​​tuli bestseller.

Laadukkaiden kvartsisuodattimien laskenta ja mallintaminen annetuilla parametreilla on vaikea tehtävä, joka vaatii suuren määrän matemaattisia laskelmia. Tietokoneiden käyttö voi auttaa ratkaisemaan tämän ongelman. Ensimmäinen tämän suuntauksen harrastaja radioamatööriharjoittelussa oli U. Rohde (DJ2LR). Hänen tietämyksensä ja kokemuksensa siltasuodattimien laskemisesta heijastuu pienten tietokoneiden perheen ohjelmaan, ja se on kuvattu yksityiskohtaisesti julkaisussa.

Mutta ei vain ulkomailla kiinnitetty huomiota kvartsisuodattimiin. V. Zalnerauskas julkaisi Radio-lehden sivuilla artikkeleita, joissa hän nosti esiin uusia, edeltäjiensä löytämättömiä sivuja kvartsisuodattimien valmistuksen teoriasta ja käytännöstä. S. G. Bunin ja L. P. Yaylenko kiinnittivät tähän aiheeseen arvokasta huomiota. Ukrainalaisen dueton "lyhytaaltoradioamatöörioperaattorin käsikirja", "kapeassa piirissä laajalti tunnettu", painettiin tuhansina kappaleina.

Yllä olevien teosten julkaisemisen jälkeen edistys ja sen mukana tietokone- ja tietotekniikka ovat tunkeutuneet syvälle kaikille ihmistoiminnan aloille. He eivät myöskään ohittaneet radioamatööriliikettä. Tietokoneita käytetään yhä enemmän radioamatööriviestinnässä ja -tekniikassa. Monet radioamatöörit alkoivat käyttää tietokoneita kvartsisuodattimien laskemiseen ja suunnitteluun liittyvien ongelmien ratkaisemisessa.

Tietokoneohjelmien avulla voit nopeasti ja tehokkaasti suorittaa suuren määrän matemaattisia laskelmia, analysoida tuloksia ja valita sopivimman vaihtoehdon. Internetistä, radioamatööriviestintään omistetuilta sivustoilta, löydät jopa tusinaa erilaista ohjelmaa tikapuukvartsisuodattimien laskemiseen. Mutta periaatteessa nämä ohjelmat laskevat vain suunniteltujen suodattimien kytkentäkondensaattorien ja tuloimpedanssien arvot. Lisäksi mainituissa ohjelmissa on melko suuri virhe laskentatuloksissa, joissain tapauksissa jopa 50 %. Tämä virhe johtuu siitä, että vastaavassa piirissä on kvartsiresonaattorit Cs ja Rd (kuva 1), jotka eivät osallistu laskelmiin mainittuja ohjelmia käytettäessä.

Sähköpiirejä laskettaessa sivun 39 mukainen kvartsiresonaattori voidaan korvata vastaavalla vastaavalla piirillä (kuva 1), jolla on sopivat parametrit.

Riisi. 1. Kvartsiresonaattorin vastaava piiri.

Nämä parametrit liittyvät toisiinsa seuraavalla suhteella:

Radioamatöörikäytännössä pääasiassa suodattimet, joilla on kahden tyyppiset ominaisuudet - Butterworth ja Chebyshev - ovat yleistyneet. Butterworth-suodattimelle on ominaista monotoninen vaimennuksen muutos päästökaistalla ja pysäytyskaistalla. Pysäytyskaistan vaimennus vaihtelee noin 6 dB per oktaavi jokaisessa piirielementissä. Esimerkiksi viisielementtisessä suodattimessa on 30 dB:n vaimennus kaksinkertaisella rajataajuudella ja 60 dB:n vaimennus nelinkertaisella rajataajuudella. Butterworth-suodattimen normalisoitu rajataajuus on taajuus, jolla vaimennus on 3 dB. Tällaisille suodattimille on ominaista vähemmän "soittoääntä", ja niitä käytetään pääasiassa CW-vastaanotossa ja digitaalisissa tiloissa (RTTY, AMTOR, PACTOR, PACKET RADIO jne.).

Chebyshev-suodattimien taajuusvaste on päästökaistalla värähtelevä ja pysäytyskaistalla monotoninen. Vaimennuksen epätasaisuus dA päästökaistalla liittyy yksiselitteisesti maksimiheijastuskertoimeen - Ktr ja seisovan aallon suhteeseen - SWR. Tämä suhde on esitetty taulukossa 1. Näiden suodattimien tärkein etu verrattuna suodattimiin, joissa on Butterworth-ominaisuudet, on pienempi neliökerroin samalla määrällä värähtelypiirejä.

Tab. 1

Taajuusvasteen, kaistanleveyden, suodattimen tuottaman vaimennuksen ja tasoilla -6 / -60 dB neliömäisyyskertoimen riippuvuus Cs:stä näkyy selvästi. 2 ja taulukossa. 2 ja Rd:stä kuviossa 2 3 ja taulukossa. 3. Esimerkkinä on annettu kahdeksankideisten Chebyshev-suodattimien T08-10-3100 amplitudi-taajuusominaisuudet, joiden heijastuskerroin on Ktr = 10%.

Riisi. 2. Taajuusvasteen riippuvuus Cs:stä

Taulukko 2.

Riisi. 3. Taajuusvasteen riippuvuus Rd:stä

Taulukko 3

Saatujen tietojen analyysi osoittaa, että Cs:llä ja Rd:llä on merkittävä vaikutus kaistanleveyteen, suodattimen aiheuttamaan vaimenemiseen ja neliömäisyyskertoimeen. Tästä päätelmä, että korkealaatuista suodatinta varten tulisi valita kvartsiresonaattorit, joiden vähimmäisarvot ovat Cs ja Rd.

Ohjelman "Kvartsisuodattimien laskenta" kirjoittajat yrittivät poistaa edellä mainitut puutteet. Toukokuussa 2001 yksi ohjelman ensimmäisistä versioista julkaistiin Krasnodarin verkkosivustoille ( http://www.cqham.ru/ua1oj_d.htm) ja sivusto(). Tämän ohjelman avulla voit laskea kolmen, neljän, kuuden ja kahdeksan kidesuodattimen parametrit Butterworth- ja Chebyshev-ominaisuuksilla ja kuvatun menetelmän mukaisesti ja rakentaa suunniteltujen suodattimien amplitudi-taajuusominaisuudet. Laskelmissa käytettiin taulukoiden kertoimia. Tämän ohjelman positiivinen erottuva piirre on alkuperäisen algoritmin toteutus kvasipolynomisten kvartsitikkaassuodattimien amplitudi-taajuusominaisuuden laskemiseksi ja muodostamiseksi käyttämällä kvartsiresonaattorin täysin vastaavaa ekvivalenttipiiriä. Algoritmi perustuu lineaaristen kvadripolien analyysiin, joka on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdassa.

Kuvassa on näkymä yhdestä ohjelman uusimmasta versiosta (V-6.1.8.0.). 4. Ohjelman luoma lomake voidaan ehdollisesti jakaa viiteen toiminnalliseen vyöhykkeeseen. Suurin osa lomakkeen alueesta on taajuusvastekaavioiden käytössä. Niiden yläpuolella on paneelit, joissa on kaaviot suodattimista ja laskentatuloksista. Taajuusvasteen oikealla puolella ovat resonaattorin ja suodattimen lähtötietojen paneelit. Lomakkeen alareunassa on tilapalkki, jossa näkyy taajuusvasteen sarjanumero ja lasketun suodattimen lyhyt nimi, laskelmien päivämäärä ja kellonaika sekä joitain vinkkejä ohjelman kanssa työskentelemiseen.

Riisi. 4. Kuvakaappaus ohjelmasta.

Ohjelmassa käytetyt lyhenteet tulee selittää:

Amine– minimi sisäänviennin vaimennus;
Nälänhätä)– vähimmäisvaimennuksen taajuus;
A(Fo)– vaimennus sarjaresonanssitaajuudella;
dF(-N dB)– kaistanleveys tasoittain – N dB;
ck on korjauskapasitanssi laskettaessa suodattimia kaistansiirrolla.

Aiempien versioiden toimintojen lisäksi ohjelmaan on lisätty useita uusia:

1. Resonaattori- ja suodatintietojen tallentaminen ja avaaminen (kuva 5.);

Riisi. 5.

2. Rakenne, jossa on jopa viisi eri suodattimien taajuusvastetta (kuva 6.);

Riisi. 6.

3. Ohjelma esitteli 4, 6 ja 8 kristallin kapeakaistaisten suodattimien taajuusvasteen laskemisen ja rakentamisen päästökaistan keskitaajuuden siirtymällä ylöspäin. Ajatus kaistanleveyden siirtämisestä on lainattu . Se johtuu siitä, että kunkin kvartsiresonaattorin sarjaresonanssin taajuutta lisätään sen kanssa sarjaan kytketyn pienikapasiteettisen korjauskondensaattorin avulla (kuva 7).

Riisi. 7.

4. Ohjelman avulla voit laskea suodattimia Butterworth- ja Chebyshev-ominaisuuksilla, joiden CFR on 10-25 % (kuva 8).

Riisi. 8.

5. Taajuusvasteen rakenne on tehty 1 Hz:n taajuuden tarkkuudella. Suurin taajuusvasteen kaistanleveys on +/-30 kHz. Jos tämä arvo ylittyy, ohjelma näyttää virheilmoituksen (kuva 9).

Riisi. 9.

6. Ohjelma pystyy tarkastelemaan mitä tahansa taajuusvasteen osaa skaalauksen avulla (kuva 10). Tätä tarkoitusta varten hiiren vasenta painiketta painamalla valitaan suorakaiteen muotoinen kaavion fragmentti vinosti oikeasta yläkulmasta vasempaan alakulmaan. Tämä voidaan tehdä useita kertoja, jolloin saavutetaan vaadittu taajuusvastekuvan mittakaava. Paluu alkuperäiseen näkymään tapahtuu siirtämällä hiirtä taaksepäin - oikeasta alakulmasta vasempaan yläkulmaan.

Riisi. 10.

Järjestelmän vähimmäisvaatimukset ohjelman toimimiseksi: Pentium MMX-166MHz, SVGA 800x600x16bit, RAM-16MB, Windows 9x/ME/XP/NT/2000.

Tämän ohjelman toiminnan todentaminen käytännössä osoittaa laskentatulosten suuren tarkkuuden. Virhe riippuu suurelta osin kvartsiresonaattorien parametrien mittausten laadusta, eikä se saa ylittää 2-5%. Esimerkkinä annetaan tulokset kolmen kvartsisuodattimen laskemisesta samankaltaiselle lyhytaaltolähetin-vastaanottimelle.

Näiden suodattimien valmistuksessa käytettiin pienikokoisia UTECH-kvartsiresonaattoreita taajuudella 8867,238 kHz. Valinta osui näihin resonaattoreihin niiden valmistuksen suuren tarkkuuden vuoksi. Sarjaresonanssitaajuus levitetty 30 kpl erässä. ei ylittänyt +/- 150 Hz, ja Ld- ja Cs-arvojen poikkeamat olivat 0,1 %:n toleranssin sisällä. Näiden resonaattoreiden sarjaresonanssitaajuuden mittaus antoi tuloksen:

Fo = 8861,736 kHz

Ohjelman avulla laskettiin useita suodatinvaihtoehtoja, joista hyväksyttävimmät on esitetty kuvassa. yksitoista.

Riisi. yksitoista. Kaaviokaaviot ja suodattimien pääparametrit.

ZQ1 - T08-10-2800, 8. asteen suodatin, Chebyshev-ominaisuudet, päästökaistan aaltoilu dA =0,044 dB, heijastuskyky 10%, laskettu kaistanleveys 2800 Hz, käytetään päävalintasuodattimena SSB-tilassa.

ZQ2 - В06С-760, 6. asteen suodatin Butterworth-ominaisuuksilla, korjauskapasitanssilla, nimelliskaistanleveys 760 Hz, käytetään päävalintasuodattimena CW-tilassa. Pääsykaistan keskitaajuuden siirto ylös referenssitaajuudesta on 1000 Hz.

ZQ3 - T04-10-2400, 4. asteen suodatin, Chebyshev-ominaisuudet, päästökaistan aaltoilu dA =0,044 dB, heijastuskyky 10%, laskettu kaistanleveys 2400 Hz, käytetty suodattimena SSB-tilassa.

Näiden kvartsisuodattimien valmistukseen tarvittiin 18 esitestattua ja valittua resonaattoria. Resonaattoreiden testaus ja hylkääminen suoritettiin käyttämällä "kapasitiivista kolmipisteistä" itseoskillaattoria ja taajuusmittaria (esimerkiksi Ch3-57 tai vastaava). Yksi generaattorin monista muunnelmista on esitetty kuvassa. 12.

Riisi. 12. Kaavio oskillaattorista.

Tämän piirin erikoisuus on induktorin puuttuminen. Sen toiminnot tässä piirissä suorittaa kvartsiresonaattori. Generaattori viritetään lähellä kvartsin rinnakkaisresonanssitaajuutta, vyöhykkeellä, jossa sen reaktanssi on positiivinen induktiivinen. Resonaattoreiden päävaatimus tässä vaiheessa on läheiset taajuusarvot, joiden poikkeama ei saa ylittää neljäsosaa suodattimen kaistanleveydestä. Muuten määritettyjen ominaisuuksien saaminen on melko vaikeaa.

Kvartsiresonaattoreita valittaessa pakollinen parametri on Cs- resonaattorin staattinen kapasitanssi, joka voidaan määrittää käyttämällä MT-4080A, MIC-4070D jne. Tällaisten laitteiden puuttuessa voit käyttää yksinkertaista generaattoria, siltapiiriä ja tasapainoilmaisinta (kuva 13). Tällä laitteella voit mitata arvot Cs Ja Rd.

Riisi. 13. Laite Cs:n ja Rd:n mittaamiseen.

Viimeinen vaihe on dynaamisen induktanssin määrittäminen Ld kvartsiresonaattori. Kirjallisuudessa kuvataan useita menetelmiä tämän parametrin määrittämiseksi. Tarkin ja yksinkertaisin niistä on nelikiteisen Butterworth-kvartsisuodattimen mallinnus ja sen ominaisuuksien mukaan laskeminen. Ld. Tätä varten edellä mainitulla ohjelmalla lasketaan suodatin, se mallinnetaan ja säädetään malliin tai todelliseen malliin. Laskelmissa alkuarvo Ld 8-9 MHz:n luokkaa oleville taajuuksille voidaan ottaa 15-20 mH. Viritettäessä taajuusvaste tulee saavuttaa muodossaan mahdollisimman lähellä laskettua. Viritetyn suodattimen kaistanleveys on -3 dB. Lähtötiedot ja simuloinnin tuloksena saadut tiedot mahdollistavat kvartsiresonaattorin dynaamisen induktanssin todellisen arvon määrittämisen Ld. Muutamalla ohjelman alkuarvoja Ld Ja dF, saavuttaa laskelmien tuloksissa kytkentäkondensaattorien arvot ja kaistanleveys lähellä viritetyn suodattimen arvoja. Jos nämä tiedot täsmäävät Ld ottaa todellisen arvon.

ESIMERKKI:

Erästä kvartsiresonaattoreita valitsemme 4 kpl. lähimmillä parametreilla:

Fo = 8861,736 kHz; Cs\u003d 6,3 pF; Rd\u003d 5,7 ohmia.

Laskemme ohjelman avulla nelikiteisen Butterworth-suodattimen. Annetuilla alkuarvoilla:

Ld= 15 mH; dF= 2265 Hz;

sai liitäntäkapasiteetit suodattimessa:

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

Asettelussa kuvan kaavion mukaisesti. 16 tai lähetin-vastaanottimen todellisella vastaanottotiellä GKCH:ta käyttämällä säädämme suodatinta ja mittaamme kaistanleveyden tasolla -3 dB. Sain:

dF= 3363 Hz.

Ohjelmassa muuttamalla vain alkuarvoja Ld ja dF, saavutamme laskentatuloksissa:

C2 = C4 = 100 pF; C3 = 155,5 pF; dF= 3363 Hz.

Kaikki parametrit sopivat:

Ld= 10,1 mH.

Tätä kvartsiresonaattorin dynaamisen induktanssin arvoa tulee pitää tosi ja sitä tulee käyttää muissa suodatinlaskelmissa.

Suodattimen valmistuksessa voidaan käyttää tekniikkaa, jossa kvartsiresonaattorit juotetaan kaksipuoleisesta foliolasikuitulevylle johdot ylöspäin ja kaikki suodatinkondensaattorit on asennettu näiden johtimien ja levyn maapinnan väliin (kuva 14a).

Riisi. 14. Kvartsisuodattimen muotoilu.

Resonaattoreiden juotos tehdään kahdesta kulmapisteestä levyn esitinatulla pinnalla hyvin kuumennetulla juotosraudalla, jonka teho on 60-80 W. Juotosaika ei saa ylittää 2-3 sekuntia. Muutoin on olemassa vaara, että resonaattori vaurioituu. Levyn mitat 8 ja 6 kristallisuodattimelle ovat 47,5x25 mm (kuva 14b) ja 4 kristallisuodattimelle - 25x25 mm. Suodattimien säädön lopussa ne suljetaan tinatusta levystä valmistetuilla kansilla ja juotetaan kehän ympäri tiiviyden varmistamiseksi. Esimerkki 8-kidesuodattimen käytöstä on nähtävissä .

Suodattimen viritys vähennetään amplitudi-taajuusominaisuuksien saamiseksi, jotka ovat lähellä ohjelman avulla laskettuja. Suodattimen viritysprosessissa käytettiin S1-76-oskilloskooppiin perustuvaa itse tehtyä pyyhkäisytaajuusgeneraattoria, jossa oli hidas, noin 8-12 Hz:n pyyhkäisy. Kuvassa Kuva 16 esittää kaavion, painetun piirilevyn ja tämän GKCH:n yksityiskohtien sijainnin.

b)	c)

Riisi. 15. Pyyhkäisytaajuusgeneraattori.

Erityistä huomiota tulee kiinnittää suodattimen sovittamiseen IF-portaisiin. Kokeiluprosessissa erilaisilla suodatinkytkentämenetelmillä valittiin optimaalisin tietyn taajuusvasteen ja minimivaimennuksen saamisen kannalta. Tällainen kaavio on esitetty kuvassa. 16.

Riisi. 16. Kvartsisuodattimen ja UPCH:n yhteensopivuus.

Kvartsisuodatin on asennettu kahden piirin väliin ja se on osittain kytketty kuhunkin piiriin kapasitiivisen jakajan avulla. Tässä tapauksessa suodattimen äärikapasitanssit ovat osa kapasitiivista jakajaa. Näiden piirien avulla voit muuttaa aktiivista vastusta ja kompensoida suodattimen tuloimpedanssin kapasitiivista reaktiivista komponenttia. Tällaisessa sovitusmenetelmässä aikaansaadaan tila minimaalisella signaalihäviöllä, mikä puolestaan ​​johtaa minimaaliseen kohinaan vastaanottopolun valintapiireissä. Ennen suodatinta kytketty vahvistusaste on suositeltavaa asettaa vakaaseen DC-tilaan. Transistorin virran muutokseen liittyy muutos kaskadin lähtöresistanssissa. Tämä johtaa eroon vahvistusasteen ja suodattimen välillä. Kuvassa Kuva 17 näyttää taajuusvasteen esimerkissä T08-10-3100-suodattimesta, jossa on eri sovitustila poikkeamalla arvosta Rn+/-20 % sisällä Ropt.

taajuusvaste1 - Rн=Ropt; taajuusvaste2 - Rn ; taajuusvaste 3 - Rн> Ropt.

Riisi. 17. Taajuusvasteen riippuvuus kuormien sovituksesta.

Suodatinta seuraavalla kenttätransistorin vahvistusasteella on suuri, noin kymmenen kiloohmin resistanssi, joka muuttuu hieman vahvistuksen muutoksen myötä. Siksi on suositeltavaa asentaa säädettävät kaskadit suodattimen jälkeen. Tämän vaiheen kohinaluvun vähentämiseksi ensimmäinen portti tulisi sisällyttää suoraan piiriin. Erotuskapasitanssin ja suuren resistanssin jakajan läsnäolo, joka asettaa transistorimoodin ensimmäiselle hilalle, lisää välitaajuusvahvistimen kohinajännitettä. KP306-, KP350-sarjan kenttätransistoreihin perustuvissa vahvistimissa lähdepiirin kaskadin optimaalisen toiminnan varmistamiseksi tarvitaan stabiloitu negatiivinen bias suuruusluokkaa –3 ... -5 V jne. .

Kuvassa Kuvat 18, 19 ja 20 esittävät laskettujen, valmistettujen ja viritettyjen suodattimien todelliset amplitudi-taajuusominaisuudet. Suodatinasetusten tulokset osuivat yhteen näiden suodattimien suuren tarkkuuden laskelmien tulosten kanssa. Tämä osoittaa jälleen kerran, etteivät vain vakavat, maailmanlaajuisesti tunnetut yritykset pysty luomaan korkealaatuisia kvartsisuodattimia tietyillä parametreilla. Jonkin verran juotosraudalla ja mittauslaitteilla työskentelyyn taidoillaan keskitason radioamatööri voi tyydyttää tarpeensa yhdellä laitteistonsa tärkeimmistä komponenteista - kvartsisuodattimesta. Lisäksi se maksaa hänelle vähintään useita kertoja halvempaa kuin sen ostaminen vähittäiskaupan verkosta.

Riisi. 18. Suodattimen T04-10-2400 taajuusvaste.

Riisi. 19. Suodattimen T08-10-2800 taajuusvaste.

Riisi. 20. V06S-760-suodattimen taajuusvaste.

Jokainen, joka haluaa tutustua "Kvartsisuodattimien laskenta" -ohjelmaan, voi ladata sen uusimman demoversion yllä olevista osoitteista. Saadaksesi ohjelman täyden ilmaisen version, sinun on käytettävä siellä olevaa rekisteröintiapuohjelmaa, täytettävä lomake ja lähetettävä se sähköpostitse: ua1oj (at) atnet.ru. Ohjelma on suojattu luvattomalta kopioinnilta ja levittämiseltä, se kootaan jokaiselle rekisteröidylle käyttäjälle erikseen ja toimii vain sillä tietokoneella, jolla rekisteröinti tapahtui.

Pienessä lehtiartikkelissa on vaikea vastata yksityiskohtaisesti kaikkiin esiin nousseihin kysymyksiin. Jokainen niistä on esittelyn arvoinen, ainakin isossa teoksessa. Mutta jos lukijat uskovat, että joitain asioita ei julkisteta tai niitä ei ole ilmaistu tarkasti, kirjoittaja kutsuu kaikki välittävät radioamatöörit keskusteluun. Tehokkain tapa vaihtaa mielipiteitä on sähköposti. Työ ohjelman parantamiseksi ei pysähdy, eikä kaikkia vastaanotettuja kommentteja ja ehdotuksia jätetä huomiotta.

Lopuksi kirjoittaja ilmaisee syvän kiitollisuutensa ja arvostuksensa Dmitri Kurnosov(Severodvinsk) yhteistyöstä ohjelman luomisessa. Haluan myös ilmaista kiitokseni Vladimir Poljanskille ( u102835 (at) dialup.podolsk.ru) ja Igor Afanasiev ( UN9GW (at) mail.ru) neuvoista ja rakentavasta kritiikistä, joka on annettu keskustelun aikana ohjelman uusimpien versioiden valmistelussa.

Bibliografia

1. Hardcastle J. A. (G3JIR)"Tikkaiden kristallisuodattimen suunnittelu"; "Radioviestintä", helmikuu 1979.
2. DR. Ulrich L. Rohde (DJ2LR)"Crystal Filter Design pienillä tietokoneilla"; "QST" toukokuu 1981.
3. Zalnerauskas V. (UP2NV)"Kvartsisuodattimet identtisillä resonaattoreilla"; "Radio" nro 1.2.6-1982, nro 5.7-1983.
4. Mathanov P.N."Sähköpiirianalyysin perusteet. Lineaariset ketjut"; Moskova, korkeakoulu, 1972.
5. Glukman L.I."Pietsosähköiset kvartsiresonaattorit"; Moskova, Radio ja viestintä, 1981.
6. Bunin S. G. (UB5UN), Yaylenko L. P. (UT5AA)"Radioamatöörin lyhytaallon käsikirja"; Kiova, "Tekniikka", 1984.
7. Hansel G.E."Käsikirja suodattimien laskemiseksi"; Moskova, Neuvostoliiton radio, 1974.
8. Goncharenko I. (RC2AV)"SSB/CW-päästökaistojen yhdistelmä kvartsisuodattimessa, jossa on muuttuva päästökaista"; "Radioamatööri" nro 11-1991.
9. Drozdov V. V. (RA3AO)"Amatööri HF-lähetin-vastaanottimet"; Moskova, Radio ja viestintä, 1988.
10. Belykh A. V. (UA1OJ)"Tasapainosekoitin"; "Radioamator" nro 2-2001.

F. Šarapov
Radiosuunnittelu N 11

Radioamatöörikirjallisuudessa esitettiin useita menetelmiä kvartsisuodattimien asettamiseen. Kaikki ne ovat suunnilleen samoja ja ne liittyvät alustavaan prototyyppiin, jotta voidaan mitata kvartsin parametreja ja melko suuri määrä hankalia matemaattisia laskelmia. Asennuksen jälkeen suodattimen tuloksena oleva taajuusvaste (AFC) on kuitenkin yleensä hyvin kaukana halutusta. Ilmeisesti suodatinelementtien parametrien hajonta ja vaikeasti huomioitavat asennuskapasiteetit vaikuttavat. Tästä johtuen taajuusvasteen korjaukseen suodattimen kapasitanssien ja päätevastuksen valinnassa joudutaan käyttämään paljon aikaa.

Edellä esitetyn perusteella syntyi ajatus luopua laskelmista kokonaan. Koska niiden tulokset ovat epätäydellisiä, ja prototyyppien sijaan rajoitamme itse asiassa kvartsiresonaattoreiden suorituskyvyn tarkistamiseen (tätä varten riittää yksinkertainen generaattori yhdellä transistorilla ja oskilloskooppi) ja pääsuodattimen parametrien asettamiseen käyttämällä muuttuvat kondensaattorit (CPB).

Kuva 1 Kvartsisuotimet "rinnakkaisella" kapasitanssilla

Nuolet AA ja BB osoittavat toisen vaihtoehdon KPI:n kytkemiseksi päälle. Vastukset R1, R4 (0 ... 300 Ohm) asennetaan, kun taajuusvasteessa on suuria päästöjä. Kondensaattori C4 * on valittu alueelta 0 - 30 pF.

Kondensaattorien määrän minimoimiseksi valittiin vain rinnakkaiskapasitanssit sisältävät suodatinpiirit, kuva 1. Koska suodattimet ovat symmetrisiä (sisääntulon ja lähdön suhteen), osoittautui, että on mahdollista käyttää lähetysvastaanottimien kahta KPI:tä kapasitanssilla 12 - 495 pF. Lisäksi tarvitset yhden lisää, esikalibroitu pF, yksiosainen muuttuva kondensaattori.

Suodattimen asetus on seuraava.

Viritystä varten saatat tarvita laitteen amplitudi-taajuusominaisuuksien mittaamiseen X1-38 tai vastaavaa. Käytän oskilloskooppia ja kotitekoista etuliitettä (katso alla).

Aluksi kaikki kondensaattorit asetetaan asentoon, joka vastaa kapasitanssia 30 ... 50 pF. Säätämällä suodattimen taajuusvastetta laitteen näytöllä, pyörittämällä kondensaattoreita pienissä rajoissa saavutamme vaaditun kaistanleveyden. Sitten säätämällä muuttuvia vastuksia (käytä vain ei-induktiivisia, esimerkiksi SP4-1) suodattimen tulossa ja lähdössä, yritämme tasata taajuusvasteen yläosaa. Yllä olevat toimenpiteet toistetaan useita kertoja, kunnes haluttu taajuusvaste saavutetaan.

Lisäksi juotamme kunkin KPI:n yksittäisen osan sijasta esikalibroidun kondensaattorin, jolla yritämme optimoida suodattimen taajuusvasteen. Sen mittakaavassa määritämme vakiokondensaattorin kapasitanssin ja teemme vaihdon. Siten kaikki KPI:n osat korvataan vuorostaan ​​vakiokapasitanssilla olevilla kondensaattoreilla. Teemme samoin muuttuvilla vastuksilla, jotka korvaamme myöhemmin vakiovastuksilla.

Suodattimen lopullinen "viimeistely" tehdään suoraan paikalleen, esimerkiksi lähetin-vastaanottimessa. Suodattimen asennuksen jälkeen lähetin-vastaanottimeen saattaa olla tarpeen korjata näiden vastusten arvoja, kun taas suodattimen optimaalinen yhteensopivuus sekoittimen lähtöön ja IF:n tuloon on kytkettävä GKCH ja oskilloskooppi kuvassa 2 näkyvä kaavio.

Kuva 2 Kvartsisuodattimen liittäminen lopullista säätöä varten

Useita suodattimia valmistettiin kuvatun menetelmän mukaisesti. Haluaisin huomauttaa seuraavaa. Kolmen tai neljän kristallisuodattimen asettaminen taidolla vie enintään tunnin, mutta 8 kristallisuodattimella aika on paljon enemmän. Samaan aikaan yritykset esikonfiguroida kaksi ensimmäistä erillistä 4-kidesuodatinta ja sitten telakoida ne - osoittautuivat turhiksi. Niiden parametrien pieninkin hajonta (ja tämä tapahtuu aina) johtaa tuloksena olevan taajuusvasteen vääristymiseen. On myös mielenkiintoista huomata, että teoreettisesti yhtä suuret kapasitanssit (esimerkiksi С1=СЗ, kuvassa 1a; С1=С7; СЗ=С5, kuvassa 1b) oli viritetty asteittaisella KPI:llä optimaalisen taajuusvasteen mukaan. havaittava leviäminen.

Mielestäni tämän tekniikan etuna on sen näkyvyys. Laitteen näytöltä näet selvästi, kuinka suodattimen taajuusvaste muuttuu kunkin kondensaattorin kapasitanssin muutoksesta riippuen. Esimerkiksi kävi ilmi, että joissakin tapauksissa riittää yhden kondensaattorin kapasitanssin muuttaminen (releen avulla) suodattimen kaistanleveyden muuttamiseksi ilman, että sen neliömäisyys heikkenee.

Kuten edellä mainittiin, suodattimen asettamiseen käytetään S1-77-oskilloskooppia ja muunnettua lisälaitetta taajuusvasteen mittaamiseksi.

Miksi C1-77? Tosiasia on, että sen sivuseinässä on liitin, jossa on pyyhkäisygeneraattorin sahajännite. Näin voit yksinkertaistaa itse kiinnitystä ja sulkea sahahammasjännitegeneraattorin (SPG) pois piiristään. Siksi ei ole tarvetta lisäsynkronointiin ja on mahdollista havaita vakaa taajuusvaste eri pyyhkäisyaikoina. On selvää, että muun tyyppisiä oskilloskooppeja voidaan mukauttaa, ehkä pienellä tarkennuksella.

Koska yksinkertaistettua etuliitettä käytetään vain työskenneltäessä kvartsisuodattimien kanssa lähellä taajuutta 8 MHz, kaikki muut osakaistat jätettiin siitä pois.

Myös käytetyssä digiboksissa sinun on lisättävä hieman lähtöjännitettä. Tätä varten riittää muuntaa lähtöaste resonanssiksi. Se on viritettävä resonanssiin aina, kun uusi suodatin kytketään sen lähtöön.

Kuva 3 Kiinnitys oskilloskooppiin kvartsisuodattimien asentamista varten

Kirjallisuus.

1. V. Zalnerauskas. Artikkelisarja "Kvartsisuodattimet" Magazine "Radio" nro 1, 2, 6 1982, nro 5, 7 1983
2. S. Bunin, L. Yailenko "Handbook of the Shortwave", toim. "Tekniikka" 1984
3. V. Drozdov "Lyhytaaltolähetin-vastaanottimet" toim. "Radio ja viestintä" 1988
4. Aikakauslehti "Radio" nro 5 1993 "Lakaisutaajuusgeneraattori"