A frekvenciaszűrők megvalósításánál figyelembe kell venni alkalmazásuk sajátosságait. Korábban már gondoltuk, hogy az aktív szűrők (leggyakrabban) kényelmesek viszonylag aluláteresztő szűrők megvalósításához. kényelmesen használható a több száz kilohertztől a több száz megahertzig terjedő frekvenciatartományban. A szűrők ilyen megvalósításai meglehetősen kényelmesek a gyártás során, és bizonyos esetekben frekvenciát is be lehet hangolni. Alacsony paraméterstabilitásúak azonban.

A szűrőben lévő ellenállások ellenállási értéke nem állandó. Változik a hőmérséklet, a páratartalom vagy az elemek öregedésével. Ugyanez mondható el a kondenzátor kapacitásának értékéről is. Ennek eredményeként a szűrő pólusainak hangolási frekvenciája és minőségi tényezője megváltozik. Ha a szűrőerősítésben nullák vannak, akkor ezek hangolási frekvenciái is megváltoznak. A változtatások eredményeként a szűrő megváltoztatja a . Azt mondják egy ilyen szűrőről, hogy "szét esik"

Hasonló helyzet fordul elő passzív LC szűrőkkel is. Igaz, az LC szűrőkben a pólus vagy nulla frekvenciájának függősége kevésbé függ az induktivitás és a kapacitás értékétől. Ez a függés arányos a négyzetgyökkel, ellentétben az RC áramkörök lineáris függésével. Ezért az LC áramkörök nagyobb paraméter-stabilitást mutatnak (körülbelül 10 -3).

Egyes intézkedések alkalmazásával (például pozitív és negatív TKE-s kondenzátorok alkalmazása, termikus stabilizálás) a leírt szűrők paramétereinek stabilitása nagyságrenddel javítható. Ez azonban nem elég a modern berendezések létrehozásakor. Ezért az 1940-es évek óta stabilabb megoldásokat keresnek.

A kutatás során kiderült, hogy a mechanikai rezgések, különösen vákuumban, kisebb veszteséggel bírnak. A szűrőket zenei hangvillákra, húrokra fejlesztették ki. A mechanikai oszcillációkat gerjesztették, majd mágneses tér segítségével induktorok eltávolították. Ezek a tervek azonban drágának és nehézkesnek bizonyultak.

Ezután elkezdték az elektromos energiát mechanikai rezgésekké alakítani magnetostrikciós és piezohatások segítségével. Ez lehetővé tette a szűrők méretének és költségének csökkentését. A kutatás eredményeként kiderült, hogy a kvarckristályok lemezei rendelkeznek a legnagyobb rezgési frekvencia stabilitással. Ezen kívül piezoelektromos hatásuk is van. Ennek eredményeként mára a kvarcszűrők a legjobb minőségű szűrők leggyakoribb típusai. A kvarc rezonátor belső kialakítását és megjelenését az 1. ábra mutatja.

1. ábra Kvarc rezonátor belső szerkezete és megjelenése

Egykristály rezonátort ritkán használnak kristályszűrőkben. Ezt a megoldást általában rádióamatőrök használják. Jelenleg sokkal jövedelmezőbb egy kész kvarcszűrő vásárlása. Sőt, a piac általában szűrőket kínál a leggyakoribb köztes frekvenciákhoz. A kvarcszűrők gyártói más megoldást alkalmaznak a méret csökkentésére. Egy kvarclemezen két pár elektróda van lerakva, amelyek két akusztikusan összekapcsolt rezonátort képeznek. A hasonló kialakítású kvarclemez megjelenését és a tok rajzát, ahová elhelyezték, a 2. ábra mutatja.

2. ábra Két rezonátoros kvarclemez megjelenése, a ház rajza és a kvarcszűrő megjelenése

Az ilyen megoldást kvarckettesnek nevezik. A legegyszerűbb kvarcszűrő egy kettőből áll. Hagyományos grafikai jelölését a 3. ábra mutatja.

3. ábra Egy kvarckettes feltételesen grafikus jelölése

A Quartz 2 elektromosan egyenértékű a 4. ábrán látható két csatolt áramkörrel rendelkező sávszűrő áramkörrel.

4. ábra Kéthurkos szűrőáramkör, amely egy kvarc kettesnek felel meg

A különbség az áramkörök elérhető minőségi tényezőjében, és ennek következtében a szűrő sávszélességében rejlik. Az erősítés különösen magas frekvenciákon (több tíz megahertz) észrevehető. A negyedrendű kvarcszűrőket két, egymással kondenzátorral összekapcsolt kettőn hajtják végre. E kettő be- és kimenete már nem egyenértékű, ezért ponttal jelöljük. Ennek a szűrőnek a sémája az 5. ábrán látható.

5. ábra Negyedrendű kristályszűrő áramkör

Az L1C1 és L2C3 szűrőket, mint általában, úgy tervezték, hogy átalakítsák a bemeneti és kimeneti ellenállást, és normál értékre hozzák azokat. Hasonló módon épülnek fel a nyolcadik rendű kvarcszűrők is. Megvalósításukhoz négy kvarckettőt használnak, de az előző verziótól eltérően a szűrő egy házban készül. Egy ilyen szűrő sematikus diagramja a 6. ábrán látható.

6. ábra A nyolcadrendű kristályszűrő sematikus diagramja

A nyolcadrendű kvarcszűrő belső kialakítása a 7. ábrán látható, eltávolított burkolatú szűrőről készült fényképről tanulmányozható.

7. ábra A nyolcadrendű kristályszűrő belső felépítése

A fényképen jól látható négy kvarc deuce és három felületre szerelhető kondenzátor (SMD). Hasonló kialakítást alkalmaznak minden modern szűrőben, mind a behatoló, mind a felületre szerelhető szűrőben. A kvarcszűrők hazai és külföldi gyártói egyaránt használják. A hazai gyártók közül meg lehet nevezni az OJSC "Morion", LLC Atomerőmű "Meteor-Kurs" vagy a Piezo vállalatcsoportot. A hivatkozási lista néhány külföldi kvarcszűrő gyártót sorol fel. Meg kell jegyezni, hogy a 7. ábrán látható kialakítás könnyen megvalósítható felületre szerelhető csomagokban (SMD).

Amint látjuk, most már nem okoz gondot minimális méretű kész kvarcszűrő vásárlása megfizethető áron. Kiváló minőségű vevők, adók, adó-vevők vagy más típusú rádióberendezések tervezésére használhatók. Annak érdekében, hogy könnyebben eligazodhassunk a piacon kínált kvarcszűrők között, bemutatunk egy grafikont az amplitúdó-frekvencia karakterisztikának a rezonátorok (pólusok) számától való tipikus függéseiről, amelyet a SHENZHEN CRYSTAL TECHNOLOGY INDUSTRIAL adott.

8. ábra Kvarcszűrő frekvenciamenetének jellemző alakja a pólusok számától függően

Irodalom:

A "Kvarcszűrők" cikkel együtt a következők olvashatók:

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

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

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

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

A kristályszűrőről köztudott, hogy „félig jó adó-vevő”. A javasolt cikk bemutatja a tizenkét kristályból álló kvarcszűrő gyakorlati kialakítását, amely a kiváló minőségű adó-vevő és számítógép set-top box fő választéka, amely lehetővé teszi ennek és bármely más keskeny sávú szűrőnek a konfigurálását. A közelmúltban az amatőr tervekben ugyanazon a rezonátoron készült kvarc nyolckristályos létra típusú szűrőket használják fő kiválasztási szűrőként. Ezek a szűrők viszonylag könnyen gyárthatók, és nem igényelnek nagy anyagköltségeket.

Számításukra és szimulációjukra számítógépes programokat írtak. A szűrők jellemzői teljes mértékben megfelelnek a minőségi jelvétel és átvitel követelményeinek. Azonban minden előnyük mellett ezeknek a szűrőknek van egy jelentős hátránya is - a frekvenciamenet bizonyos aszimmetriája (lapos alacsony frekvenciájú lejtő), és ennek megfelelően alacsony négyzetességi tényező.

Az amatőr rádió terhelése meglehetősen szigorú követelményeket támaszt a szomszédos csatornán lévő modern adó-vevő szelektivitásával szemben, ezért a fő kiválasztó szűrőnek az áteresztősávon kívül legalább 100 dB csillapítást kell biztosítania 1,5 ... 1,8 négyzetességi tényezővel. -6 / -90 dB ).

Természetesen a veszteségeknek és az egyenetlen frekvenciaátvitelnek a szűrő áteresztősávjában minimálisnak kell lenniük. -ban megfogalmazott ajánlások alapján egy tízkristályos, Csebisev karakterisztikával rendelkező létraszűrőt választottak alapnak, amelynek frekvenciamenetének egyenetlensége 0,28 dB volt.

A lejtők meredekségének növelésére a szűrő be- és kimenetével párhuzamosan további áramköröket vezettek be, amelyek sorba kapcsolt kvarc rezonátorokból és kondenzátorokból állnak.

A rezonátorok és a szűrő paramétereinek számításait a pontban leírt módszer szerint végeztem. 2,65 kHz-es szűrő sávszélesség esetén a kezdeti értékeket C1,2 = 82,2 pF, Lkv = 0,0185 H, Rn = 224 Ohm kaptuk. A szűrőáramkör és a kondenzátorok névleges értékeinek számított értékei az ábrán láthatók. 1.

A tervezés kvarc rezonátorokat használ a televíziós PAL dekóderekhez 8,867 MHz frekvencián, amelyet a VNIISIMS (Alexandrov, Vladimir régió) gyárt. A választásban szerepet játszott a kristályparaméterek stabil ismételhetősége, kis méretei és alacsony költsége.

A ZQ2-ZQ11 kvarcrezonátorok frekvenciájának kiválasztása ±50 Hz pontossággal történt. A mérések saját készítésű önoszcillátorral és ipari frekvenciamérővel történtek. A párhuzamos áramkörökhöz tartozó ZQ1 és ZQ12 rezonátorokat más, a szűrő alapfrekvenciája alatti, illetve a szűrő alapfrekvenciájánál körülbelül 1 kHz-cel magasabb frekvenciájú kristálycsoportokból választják ki.

A szűrő 1 mm vastag, kétoldalas fóliaüvegszálból készült nyomtatott áramköri lapra van felszerelve (2. ábra).

A fémezés felső rétegét közös huzalként használják. A rezonátor felszerelés oldalán lévő lyukak süllyesztettek. Az összes kvarc rezonátor háza forrasztással csatlakozik egy közös vezetékre.

Az alkatrészek beszerelése előtt a szűrő PCB-t egy ónozott dobozba forrasztják, két eltávolítható fedéllel. Ezenkívül a nyomtatott vezetők oldalán egy szita-elválasztó van forrasztva, amely a rezonátorok vezetékei között halad át a tábla központi tengelyvonala mentén.

ábrán. A 3. ábra a szűrő kapcsolási rajzát mutatja. A szűrőben lévő összes kondenzátor KD és KM.

A szűrő elkészítése után felmerült a kérdés: hogyan lehet otthon maximális felbontással mérni a frekvenciamenetét?

Otthoni számítógépet használtunk a mérési eredmények utólagos ellenőrzésére a szűrő frekvenciaválaszának pontonkénti ábrázolásával, szelektív mikrovoltmérővel. Engem, mint rádióamatőr berendezések tervezőjét nagyon érdekelt a DG2XK által javasolt ötlet, hogy egy kisfrekvenciás (20 Hz ... 22 kHz) spektrumanalizátor számítógépes programjával mérjem meg a keskeny sáv frekvenciaválaszát. rádióamatőr szűrők.

Lényege abban rejlik, hogy a kvarcszűrő frekvenciaválaszának nagyfrekvenciás spektrumát hagyományos SSB detektor segítségével a kisfrekvenciás tartományba visszük át, és egy telepített spektrumanalizátor programmal rendelkező számítógép lehetővé teszi a frekvencia megtekintését. ennek a szűrőnek a reakciója a kijelzőn.

A DG2XK nagyfrekvenciás jel forrásaként zener-diódán alapuló zajgenerátort használtak. Kísérleteim azt mutatták, hogy egy ilyen jelforrás legfeljebb -40 dB-ig teszi lehetővé a frekvenciaválasz megtekintését, ami nyilvánvalóan nem elegendő egy jó minőségű szűrő beállításához. Ahhoz, hogy a szűrő frekvenciamenetét -100 dB-en lássuk, az oszcillátornak rendelkeznie kell

az oldalzaj szintje a megadott érték alatt van, és az érzékelő jó linearitású, maximális dinamikatartománya nem rosszabb, mint 90 ... 100 dB.

Emiatt a zajgenerátort egy hagyományos sweep generátorra cserélték (4. ábra). A kvarcoszcillátor áramkörét vesszük alapul, amelyben a zaj relatív teljesítményspektrális sűrűsége -165 dB / Hz. Ez azt jelenti, hogy a generátor zajteljesítménye 10 kHz-es elhangolásnál 3 kHz-es sávszélességben

135 dB-lel kisebb, mint a generátor főrezgésének teljesítménye!

A forráskód kissé módosult. Tehát bipoláris tranzisztorok helyett térhatású tranzisztorokat használnak, és egy L1 induktorból és VD2-VD5 varikapusokból álló áramkört sorba kötnek a ZQ1 kvarcrezonátorral. Az oszcillátor frekvenciáját a kvarcfrekvenciához képest 5 kHz-en belül hangolják, ami elég egy keskeny sávú szűrő frekvenciaválaszának mérésére.

A generátorban lévő kvarc rezonátor hasonló a szűrőhöz. Rezgőfrekvenciás generátor üzemmódban a VD2-VD5 varikapcsok vezérlőfeszültségét egy fűrészfogú feszültséggenerátor táplálja, amely egy VT2 unijunkciós tranzisztoron és egy VT1 áramgenerátoron van.

A generátor frekvenciájának kézi hangolásához egy többfordulatú R11 ellenállást használnak. A DA1 chip feszültségerősítőként működik. Az eredetileg elképzelt szinuszos vezérlőfeszültséget az MCF áthaladásának egyenetlen sebessége miatt a szűrő frekvenciamenetének különböző szakaszaiban fel kellett hagyni, és a maximális felbontás elérése érdekében a generátor frekvenciáját 0,3 Hz-re csökkentették. Az SA1 kapcsoló kiválasztja a "fűrész" generátor frekvenciáját - 10 vagy 0,3 Hz. A GKCH frekvencia eltérését egy R10 hangoló ellenállás állítja be.

A detektorblokk sematikus diagramja a 2. ábrán látható. 5. A kvarcszűrő kimenetének jele az X2 bemenetre kerül, ha az L1C1C2 áramkört szűrőterhelésként használják.

Ha a méréseket aktív ellenállással terhelt szűrőkön végzik, erre az áramkörre nincs szükség. Ezután a terhelő ellenállás jele az X1 bemenetre kerül, és az X1 bemenetet az áramkörrel összekötő vezetőt eltávolítják az érzékelő nyomtatott áramköri lapjáról.

A 90 dB-nél nagyobb dinamikatartománnyal rendelkező forráskövető egy erős VT1 térhatású tranzisztoron megfelel a szűrő terhelési ellenállásának és a keverő bemeneti impedanciájának. Az érzékelő a VT2, VT3 térhatású tranzisztorokon alapuló passzív kiegyensúlyozott keverő sémája szerint készül, és dinamikus tartománya meghaladja a 93 dB-t.

A tranzisztorok kombinált kapui a C17L2C20 és C19L3C21 P-áramkörökön keresztül 3...4V (effektív) antifázisú szinuszos feszültséget kapnak a referenciagenerátortól. A detektor DD1 chipen készült referenciaoszcillátora 8,862 MHz frekvenciájú kvarc rezonátorral rendelkezik.

A keverő kimenetén kialakuló alacsony frekvenciájú jelet a DA1 chipen lévő erősítő körülbelül 20-szorosára erősíti. Mivel a személyi számítógépek hangkártyái viszonylag alacsony impedanciájú bemenettel rendelkeznek, az érzékelőbe egy nagy teljesítményű K157UD1 műveleti erősítő van beépítve. Az erősítő frekvenciamenetét úgy állítottuk be, hogy 1 kHz alatt és 20 kHz felett körülbelül -6 dB oktávonkénti erősítés lesz.

Az oszcillátor kétoldalas fóliaüvegszálból készült nyomtatott áramköri lapra van felszerelve (6. ábra). A tábla felső rétege közös vezetékként szolgál, a vele nem érintkező részek vezetékeinek furatai süllyesztettek.

A tábla egy 40 mm magas dobozban van forrasztva, két levehető burkolattal. A doboz bádoglemezből készült. Az L1, L2, L3 induktorok karbonilvasból készült trimmerekkel 6,5 mm átmérőjű szabványos keretekre vannak feltekerve, és képernyőkbe helyezve. Az L1 40 menetes PEV-2 0,21 vezetéket, az L3 és L2 - 27, illetve 2+4 menetes PELSHO-0,31 vezetéket tartalmaz.

Az L2 tekercs az L3 tetejére van feltekerve, közelebb a „hideg” véghez. Minden fojtó szabványos - DM 0,1 68 μH. Fix ellenállások MLT, tuning R6, R8 és R10 típusú SPZ-38. Többfordulatú ellenállás - PPML. Állandó kondenzátorok - KM, KLS, KT, oxid - K50-35, K53-1.

A GKCH létrehozása a maximális jel beállításával kezdődik a fűrészfogú feszültséggenerátor kimenetén. A DA1 mikroáramkör 6. érintkezőjén lévő jelet oszcilloszkóppal vezérelve az R8 (erősítés) és R6 (előfeszítés) trimmelő ellenállások beállítják a diagramon látható jel amplitúdóját és alakját az A pontban. Az R12 ellenállás kiválasztásával stabil generálás a jelkorlátozási módba lépés nélkül történik.

A C14 kondenzátor kapacitásának kiválasztásával és az L2L3 áramkör beállításával a kimeneti oszcillációs rendszer rezonanciára van hangolva, ami garantálja a generátor jó terhelhetőségét. Az L1 tekercsvágó 8,8586-8,8686 MHz-en belül állítja be az oszcillátor hangolási határait, ami minimálisan lefedi a tesztelt kvarcszűrő frekvencia-válasz sávját. A GKCh maximális szerkezetátalakításának biztosítása érdekében

(legalább 10 kHz) az L1, VD4, VD5 csatlakozási pont körül a felső fóliaréteget eltávolítjuk. Terhelés nélkül a generátor kimeneti szinuszos feszültsége 1V (effektív).

Az érzékelő egység kétoldalas fóliaüvegszálból készült nyomtatott áramköri lapra készül (7. ábra).

A felső fóliaréteget közös huzalként használják. A közös vezetékkel nem érintkező részek levezetésére szolgáló furatok süllyesztve vannak.

A tábla 35 mm magas bádogdobozban van forrasztva, levehető fedelekkel. Felbontása a melléklet gyártási minőségétől függ.

Az L1-L4 tekercsek 32 menetes PEV-0.21 huzalt tartalmaznak, amelyek 6 mm átmérőjű keretekre vannak feltekerve. Trimmelők tekercsben SB-12a páncélmagból. Minden DM-0.1 típusú fojtótekercs. Induktivitás L5 - 16 μH, L6, L8 - 68 μH, L7 - 40 μH. A T1 transzformátor egy K10 x 6 x 3 mm méretű gyűrű alakú ferrit mágneses áramkörre van feltekerve, és a primer tekercsben 7 menet, a szekunder tekercsben pedig 2 x 13 menetes PEV-0,31 vezeték található.

Minden hangoló ellenállás - SPZ-38. A blokk előhangolása során egy nagyfrekvenciás oszcilloszkóp vezérli a szinuszos jelet a VT2, VT3 tranzisztorok kapuin, és szükség esetén beállítja az L2, L3 tekercseket. Az L4 trimmer tekercs a referenciaoszcillátor frekvenciáját a szűrő sávszélessége alatt 5 kHz-cel távolítja el. Ez a spektrumanalizátor munkaterületén az eszköz felbontását csökkentő különféle interferenciák számának csökkentése érdekében történik.

Az oszcillátor egy kvarcszűrőhöz csatlakozik egy megfelelő oszcillációs áramkörön keresztül egy kapacitív osztóval (8. ábra).

A hangolás során ez alacsony csillapítást és hullámzást tesz lehetővé a szűrő áteresztősávjában.

A második illesztő oszcillációs áramkör, mint már említettük, a detektorcsatlakozóban található. A mérőáramkör összeállítása és a set-top box (X3 csatlakozó) kimenetének egy személyi számítógép hangkártyájának mikrofon- vagy vonalbemenetére történő csatlakoztatása után elindítjuk a spektrumanalizátor programot. Több ilyen program is létezik. A szerző a SpectraLab v.4.32.16 programot használta, amely a következő címen található: http://cityradio.narod.ru/utilities.html. A program könnyen használható és nagyszerű funkciókkal rendelkezik.

Elindítjuk tehát a „SpektroLab” programot, és a GKCH (kézi vezérlésű módban) és a referenciaoszcillátor frekvenciájának beállításával a detektorcsatolásban a GKCh spektrogram csúcsát 5 kHz körüli értékre állítjuk. Továbbá a detektorcsatlakozó keverőjének kiegyensúlyozásával a második harmonikus csúcsa a zajszintre csökken. Ezt követően a GKCh mód bekapcsol, és a monitoron megjelenik a vizsgált szűrő régóta várt frekvenciaválasza. Először a 10 Hz-es lengésfrekvenciát kapcsoljuk be, majd a középfrekvencia R11, majd az R10 lengési sáv beállításával (4. ábra) egy elfogadható „képet” állítunk be a szűrő frekvenciamenetéről valós időben. A mérések során az illesztő áramkörök beállításával minimális áteresztő sáv hullámzás érhető el.

Továbbá az eszköz maximális felbontásának eléréséhez bekapcsoljuk a 0,3 Hz-es lengésfrekvenciát, és beállítjuk a Fourier transzformációs pontok maximális számát (FFT, a szerzőnek 4096 ... 8192), valamint az átlagoló paraméter minimális értékét. (Átlagolás, a szerzőnek 1 van) a programban.

Mivel a karakterisztikát a GKCh több menetében megrajzolják, a tárolócsúcs voltmérő üzemmód (Hold) be van kapcsolva. Ennek eredményeként a monitoron megkapjuk a vizsgált szűrő frekvenciaválaszát.

Az egérkurzor segítségével megkapjuk a kapott frekvenciaválasz szükséges digitális értékeit a kívánt szinteken. Ebben az esetben nem szabad megfeledkezni a referenciaoszcillátor frekvenciájának méréséről a detektorcsatlakozásban, hogy megkapjuk a frekvenciaválasz pontok frekvenciájának valódi értékét.

A kezdeti „kép” kiértékelése után a ZQ1n ZQ12 soros rezonancia frekvenciáit a szűrő frekvenciamenetének alsó, illetve felső lejtőihez igazítjuk, elérve a -90 dB maximális négyzetességet.

Összefoglalva, a nyomtató használatával teljes értékű „dokumentumot” kapunk a gyártott szűrőhöz. Példaként az ábrán látható. A 9. ábra ennek a szűrőnek a frekvenciaválaszának spektrogramját mutatja. Ugyanitt látható a GKCH jel spektrogramja is. A frekvenciamenet bal oldali meredekségének látható egyenetlenségeit -3 ... -5 dB szinten a ZQ2-ZQ11 kvarcrezonátorok átrendezésével küszöböljük ki.

Ennek eredményeként a következő szűrőkarakterisztikákat kapjuk: sávszélesség szint szerint - 6 dB - 2,586 kHz, frekvenciamenet egyenetlensége az áteresztő sávban - kevesebb, mint 2 dB, négyszögletességi tényező szintenként - 6/-60 dB - 1,41; szintek szerint - 6/-80 dB 1,59 és szintek szerint - 6/-90 dB - 1,67; csillapítás a sávban - kevesebb, mint 3 dB, és a sáv mögött - több mint 90 dB.

A szerző a kapott eredmények ellenőrzése mellett döntött, és pontról pontra megmérte a kvarcszűrő frekvenciamenetét. A mérésekhez egy jó csillapítóval ellátott, szelektív mikrovoltmérőre volt szükség, ami egy HMV-4 típusú (Lengyelország) mikrovoltmérő volt, 0,5 μV névleges érzékenységgel (ugyanakkor 0,05 μV-os szinten jól rögzíti a jeleket) és egy 100 dB-es csillapító.

Ehhez a mérési lehetőséghez az 1. ábrán látható sémát állítottuk össze. 10. A szűrő bemenetén és kimenetén lévő illesztő áramkörök gondosan árnyékoltak. Az árnyékolt összekötő vezetékek jó minőségűek. A „föld” láncok is gondosan készülnek.

A GKCH frekvenciájának zökkenőmentes megváltoztatásával az R11 ellenállással és a csillapító 10 dB-lel történő átkapcsolásával a mikrovoltmérő leolvasását vesszük, áthaladva a szűrő teljes frekvenciamenetén. A mérési adatok és ugyanazon skála felhasználásával elkészítjük a frekvenciamenet grafikonját (11. ábra).

A mikrovoltmérő nagy érzékenysége és a GKCH alacsony oldalzajja miatt a -120 dB szintű jelek jól rögzülnek, ami jól tükröződik a grafikonon.

A mérések eredményei a következők voltak: sávszélesség szint - 6 dB - 2,64 kHz; egyenetlen frekvenciamenet - kevesebb, mint 2 dB; -6/-60 dB négyszögletességi arány 1,386; szintek szerint - 6 / -80 dB - 1,56; szintek szerint - 6/-90 dB - 1,682; szintek szerint - 6/-100 dB - 1,864; csillapítás a sávban - kevesebb, mint 3 dB, a sáv mögött - több mint 100 dB.

A mérési eredmények és a számítógépes változat közötti különbségek a felhalmozódó digitális-analóg átalakítási hibákkal magyarázhatók, amikor az elemzett jel nagy dinamikatartományban változik.

Megjegyzendő, hogy a kvarcszűrő frekvenciamenetének fenti grafikonjait minimális hangolási munkával kaptuk, és az alkatrészek gondosabb megválasztásával a szűrő jellemzői észrevehetően javíthatók.

A javasolt oszcillátor áramkör sikeresen használható AGC és detektorok működtetésére. Az oszcillátor jelét a detektorra irányítva, a set-top box PC-re történő kimenetén megkapjuk az oszcilláló frekvenciájú kisfrekvenciás oszcillátor jelét, mellyel könnyen és gyorsan beállítható bármilyen szűrő és kaszkád az adó-vevő alacsony frekvenciájú útjáról.

Nem kevésbé érdekes, hogy a javasolt detektorcsatlakozást az adó-vevő panorámajelzőjének részeként használjuk. Ehhez csatlakoztasson egy 8...10 kHz sávszélességű kvarcszűrőt az első keverő kimenetére. Továbbá a vett jelet felerősítjük és a detektor bemenetére visszük. Ebben az esetben jó felbontással figyelheti levelezőinek jeleit 5-9 pontig.

G. Bragin (RZ4HK)

Irodalom:

1. Usov V. SSB kvarcszűrő. - Rádióamatőr, 1992, 6. sz., p. 39, 40.

2. Drozdov VV Amatőr KB adó-vevők. - M.: Rádió és kommunikáció, 1988.

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

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

A kettős konverziós amatőr kommunikációs vevő építése során ki kellett választani és meg kellett nézni az IF szűrő valós frekvenciamenetét, ügyelni kell arra, hogy az 2,5-2,8 kHz-en belül legyen, ami az SSB állomások kényelmes vételéhez szükséges . Mivel gyakorlatilag nincs mérőeszközöm, egy régi, RTL SDR alapján készült barátot kellett használnom.

Általában kiderült, hogy ez két perc kérdése. Az SDR vevő spektrumanalizátorként működik. Jó értelemben szükség volt egy zajgenerátor összeállítására, de az ipari zónában nincs jobb zajkeltő, mint maga az éter. Így is tettem, csatlakoztattam egy antennát a szűrő bemenetére (a 40 méteres tartomány aktív, teljes méretű kerete), a kimenetet rákötöttem az átalakítóra. Az antennaerősítő meglehetősen nagy nyeresége miatt a levegő zajforrásként játszott, az SDR vevő pedig a szűrő valós frekvenciamenetét mutatta. annak ellenére, hogy a sávszélesség mögötti elnyomás csak 40db a képen, a tényleges elnyomás sokkal nagyobb, mivel a levegő zajszintje továbbra sem elegendő a dinamikus jellemzők megítéléséhez, hanem a frekvencia átvitel alakja és szélessége. elég jól értékelhető.

Ha már a szűrőkről beszélünk...

Egyszerű kristály középfrekvenciás szűrő

Ez az ún. létraszűrő, amely Shirpotrebovskie kvarc rezonátorokat használ. Az én esetemben ezek 10 MHz-es rezonátorok. Boltjaink alacsony ára miatt 5 darabban árulják, ez a készlet éppen elég a vevőhöz: 4 darab kerül az IF szűrőbe, és még egy a második lokális oszcillátorban.

Az én esetemben CS1 = 33pf, Cp1,Cp2 = 62pf. Minden kvarc - 10 MHz. A végső sáv 2,5-2,8 kHz, attól függően, hogy milyen szintet kell értékelni.

A kapacitások kiválasztása egy csatlakoztatott három szekciós, 3x12-495pF kondenzátorral történt. Forgatással érjük el a kívánt frekvenciaátviteli szélességet, míg a sáv valós idejű változása a számítógép képernyőjén látható, nálam 5-6 kHz-ről 200 Hz-re változott, míg a többé-kevésbé egyenletes frekvenciamenet 1-en belül volt. -3 kHz, bármilyen sávot választhat. Könnyen megvalósíthatja a sávváltást is, például 1,8, 2,5, 3,3 kHz. Szinte bármilyen kvarc használható, a szükséges IF érték alapján, ami a helyi oszcillátor képességeitől függhet, míg a kapacitást kísérletileg kell kiválasztani.

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

Az amatőr HF és VHF rádiókommunikációs berendezések létrehozásának egyik fő feladata a kiválasztás, amelyet különféle típusú szűrők segítségével oldanak meg. A magas szűrőparaméterek eléréséhez jó minőségű elemek használata szükséges. Ilyen elemek az elektromechanikus szűrőkben lévő magnetostrikciós korongok és a piezoelektromos szűrőkben a kvarc rezonátorok. A rádióamatőr gyakorlatban széles körben használják az ugyanazon a rezonátoron lévő kvázi-polinomiális kvarclétraszűrőket.

Minden sávszűrő prototípus aluláteresztő szűrőtranszformációk alapján épül fel. A polinom szűrők soros és párhuzamos áramköröket tartalmaznak. Az ilyen szűrők geometriailag szimmetrikus jellemzőkkel rendelkeznek a középfrekvenciához képest. A tervezés során azonban számos esetben (keskeny sáv, magas frekvenciák stb.) nem túl kényelmesek a tervezés, a gyártás és a hangolás szempontjából a soros és párhuzamos áramkörök elemeinek értékei közötti jelentős eltérések miatt. . A kellően keskeny sávú szűrőknél a párhuzamos és soros karok induktivitásának és kapacitásának aránya olyan nagy, hogy az elemméretek elfogadhatatlanokká válnak. Ezért a sávszűrőket gyakran olyan áramkörökként valósítják meg, amelyek csak soros vagy párhuzamos áramkörökből állnak, amelyeket induktív vagy kapacitív csatolás köt össze. Szembetűnő példa a csomózott kiválasztási szűrők - FSS a csatolt áramkörökön és a létra kvarcszűrők. A szűrő átlagos frekvenciájának 10-20%-át meg nem haladó relatív sávszélességű csatolt áramkörökön lévő sáváteresztő szűrő csillapítási jellemzői nagyon közel lehetnek az azonos számú rezgőkörrel rendelkező polinomiális sávszűrő csillapítási jellemzőihez. Az ilyen szűrők kiszámítása polinomiális alacsony frekvenciájú prototípusok táblázatai segítségével végezhető el. Ezért ezeket a szűrőket kvázipolinomoknak nevezzük.

A kvázi-polinominális kvarclétrás SSB és CW szűrők amatőr körülmények között történő tervezésének és gyártásának kérdései negyed évszázada aktuálisak. Azóta sok cikk jelent meg a témában a sajtóban. J. Hardcastle (G3JIR) a létra-kvarcszűrők úttörője, elismert specialistája és népszerűsítője a rádióamatőrök körében. Az elsők között volt, aki méltó figyelmet szentelt, és sok munkát és tehetséget fektetett a fenti szűrők számítási módszerének kidolgozásába. Cikke bestseller lett.

A jó minőségű kvarcszűrők számítása és modellezése adott paraméterekkel nehéz feladat, amely nagyszámú matematikai számítást igényel. A számítógépek használata segíthet a probléma megoldásában. Ennek az irányzatnak az első rajongója a rádióamatőr gyakorlatban U. Rohde (DJ2LR) volt. A hídszűrők kiszámításában szerzett tudását és tapasztalatát egy kis számítógépcsalád programja tükrözi, és részletesen le van írva.

De nem csak külföldön figyeltek a kvarcszűrőkre. V. Zalnerauskas cikksorozatot közölt a Rádió lapjain, amelyben új, elődei által fel nem fedezett oldalakat emelt ki a kvarcszűrők gyártásának elméletében és gyakorlatában. Méltó figyelmet szentelt ennek a témának S. G. Bunin és L. P. Yaylenko. A „szűk körökben széles körben ismert” ukrán duett „rövidhullámú rádióamatőr kézikönyve” több ezer példányban jelent meg.

A fenti művek megjelenése óta a haladás, és ezzel a számítógépes és információs technológia mélyen behatolt az emberi tevékenység minden területére. Nem kerülték meg a rádióamatőr mozgalmat sem. A számítógépeket egyre gyakrabban használják a rádióamatőr kommunikációban és mérnöki munkákban. Sok rádióamatőr kezdett számítógépet használni a kvarcszűrők kiszámításával és tervezésével kapcsolatos kérdések megoldására.

A számítógépes programok használata lehetővé teszi nagy mennyiségű matematikai számítás gyors és hatékony elvégzését, az eredmények elemzését és a legmegfelelőbb lehetőség kiválasztását. Az interneten, a rádióamatőr kommunikációval foglalkozó webhelyeken akár egy tucat különböző programot is találhat a létra-kvarcszűrők kiszámításához. De alapvetően ezek a programok csak a csatolókondenzátorok értékét és a tervezett szűrők bemeneti impedanciáit számítják ki. Ráadásul az említett programok számítási eredményeiben meglehetősen nagy hiba található, esetenként akár az 50%-ot is elérheti. Ez a hiba abból adódik, hogy az egyenértékű áramkörben a Cs és Rd kvarcrezonátor (1. ábra) található, amelyek nem vesznek részt a számításokban az említett programok használatakor.

Az elektromos áramkörök kiszámításakor a kvarc rezonátor a 39. oldal szerint helyettesíthető egy megfelelő paraméterekkel egyenértékű ekvivalens áramkörrel (1. ábra).

Rizs. 1. Kvarc rezonátor egyenértékű áramköre.

Ezeket a paramétereket a következő kapcsolat köti össze:

Az amatőr rádiós gyakorlatban elsősorban a kétféle - Butterworth és Chebyshev - jellemzőkkel rendelkező szűrők terjedtek el. A Butterworth szűrőt monoton csillapítási változás jellemzi az áteresztő sávban és a leállító sávban. A leállítási sáv csillapítása oktávonként körülbelül 6 dB-lel változik minden egyes áramköri elemnél. Például egy ötelemes szűrő 30 dB csillapítással rendelkezik kétszeres vágási frekvenciánál és 60 dB csillapítása négyszeres vágási frekvenciánál. A Butterworth-szűrő normalizált vágási frekvenciája az a frekvencia, amelynél a csillapítás 3 dB. Az ilyen szűrőkre jellemző a kevésbé „csengés”, és főként CW vételre és digitális módokkal (RTTY, AMTOR, PACTOR, PACKET RADIO stb.) történő munkavégzésre használják.

A Csebisev-szűrők frekvenciaválasza az áteresztősávban oszcilláló, a leállítósávban monoton. A dA csillapítási egyenetlenség az áteresztősávban egyedülállóan összefügg a maximális reflexiós együtthatóval - Ktr és az állóhullám-aránnyal - SWR. Ezt az összefüggést az 1. táblázat mutatja. Ezeknek a szűrőknek a fő előnye a Butterworth-karakterisztikával rendelkező szűrőkkel szemben az alacsonyabb négyszögletességi tényező azonos számú oszcilláló áramkörrel.

Tab. 1

ábrán jól látható a frekvenciamenet, a sávszélesség, a szűrő által bevezetett csillapítás és a négyzetességi tényező -6 / -60 dB szinten való függése a Cs-től. 2 és táblázatban. ábrán látható Rd-ből. 3 és táblázatban. 3. Példaként adjuk meg a nyolckristályos T08-10-3100 Csebisev szűrők amplitúdó-frekvencia karakterisztikáját Ktr = 10% reflexiós együtthatóval.

Rizs. 2. A frekvenciaválasz Cs-től való függése

2. táblázat.

Rizs. 3. A frekvenciamenet függése az Rd-től

3. táblázat

A kapott adatok elemzése azt mutatja, hogy Cs és Rd szignifikáns hatással van a sávszélességre, a szűrő által bevezetett csillapításra és a négyzetességi tényezőre. Ebből az a következtetés vonható le, hogy egy jó minőségű szűrőhöz a minimális Cs és Rd értékű kvarc rezonátorokat kell választani.

A "Kvarcszűrők számítása" program szerzői megpróbálták kiküszöbölni a fenti hiányosságokat. 2001 májusában a program egyik első verziója felkerült Krasznodar weboldalára ( http://www.cqham.ru/ua1oj_d.htm) és site(). Ez a program lehetővé teszi három, négy, hat és nyolc kristályszűrő paramétereinek kiszámítását Butterworth és Chebyshev karakterisztikával a és -ban leírt módszer szerint, valamint a tervezett szűrők amplitúdó-frekvencia karakterisztikájának felépítését. A számításokhoz a táblázatok együtthatóit használtuk. A program pozitív megkülönböztető jellemzője az eredeti algoritmus megvalósítása a kvázi-polinomiális kvarclétraszűrők amplitúdó-frekvencia karakterisztikájának kiszámítására és megszerkesztésére, egy kvarcrezonátor teljes egyenértékű áramkörével. Az algoritmus lineáris kvadripólusok elemzésén alapul, amelyet részletesen a cikkben ismertetünk.

A program egyik legfrissebb verziójának (V-6.1.8.0.) nézete az ábrán látható. 4. A program által létrehozott forma feltételesen öt funkcionális területre osztható. Az űrlap területének nagy részét frekvenciaválasz-grafikonok foglalják el. Felettük a szűrők és számítási eredmények sematikus diagramjait tartalmazó panelek. A frekvenciamenettől jobbra a rezonátor és a szűrő kezdeti adatait tartalmazó panelek találhatók. Az űrlap alján található egy állapotsor, amely a frekvenciaválasz sorozatszámát és a számított szűrő rövid nevét, a számítások dátumát és időpontját, valamint néhány tippet a programmal való munkához tükröz.

Rizs. 4. Képernyőkép a programról.

A programban használt rövidítéseket indokolni kell:

Amin– minimális beillesztési csillapítás;
Éhínség)– a minimális csillapítás gyakorisága;
A(Fo)– csillapítás a soros rezonancia frekvencián;
dF(-N dB)– sávszélesség szint szerint – N dB;
ck a korrekciós kapacitás a sáveltolásos szűrők számításakor.

A korábbi verziók funkciói mellett több új is bekerült a programba:

1. Fájl mentése és megnyitása rezonátor és szűrő adatokkal (5. ábra);

Rizs. 5.

2. Konstrukció akár öt különböző szűrő frekvenciamenetének kikényszerítésével (6. ábra);

Rizs. 6.

3. A program bemutatta a 4, 6 és 8 kristályos keskeny sávú szűrők frekvenciaátvitelének kiszámítását és felépítését az áteresztősáv középső frekvenciájának felfelé tolásával. A sávszélesség-eltolódás ötletét kölcsönözték. Ez abban rejlik, hogy az egyes kvarcrezonátorok soros rezonanciájának frekvenciáját a vele sorba kapcsolt, kis kapacitású korrekciós kondenzátor segítségével növeljük (7. ábra).

Rizs. 7.

4. A program lehetővé teszi Butterworth és Chebyshev karakterisztikájú szűrők kiszámítását 10-25%-os CFR-rel (8. ábra).

Rizs. 8.

5. A frekvenciamenet felépítése 1 Hz-es frekvenciapontossággal történik. A maximális frekvenciaválasz sávszélessége +/-30 kHz. Ha ezt az értéket túllépjük, a program hibaüzenetet jelenít meg (9. ábra).

Rizs. 9.

6. A program képes a frekvenciaválasz bármely szakaszának megtekintésére skálázással (10. ábra). Ebből a célból az egér bal gombjának megnyomásával a grafikon egy téglalap alakú töredéke átlósan kiválasztásra kerül a jobb felső sarokból a bal alsó sarokból. Ez többször is megtehető, elérve a frekvencia-válasz kép kívánt léptékét. Az eredeti nézethez való visszatéréshez az egeret vissza kell mozgatni - a jobb alsó sarokból a bal felső sarokból.

Rizs. 10.

Minimális rendszerkövetelmények a program működéséhez: Pentium MMX-166MHz, SVGA 800x600x16bit, RAM-16MB, Windows 9x/ME/XP/NT/2000.

A program működésének gyakorlati ellenőrzése a számítási eredmények nagy pontosságát mutatja. A hiba nagymértékben függ a kvarcrezonátorok paramétereinek mérési minőségétől, és nem haladhatja meg a 2-5%-ot. Példaként adjuk meg a három kvarcszűrő kiszámításának eredményét egy hasonló rövidhullámú adó-vevőhöz.

Ezeknek a szűrőknek a gyártása során kisméretű UTECH kvarc rezonátorokat használtak 8867,238 kHz frekvencián. A választás ezekre a rezonátorokra esett a gyártás nagy pontossága miatt. Soros rezonancia frekvencia szórása 30 db-os tételben. nem haladta meg a +/- 150 Hz-et, az Ld és Cs értékek eltérései 0,1%-os tűréshatáron belül voltak. Ezen rezonátorok soros rezonancia frekvenciájának mérése a következő eredményt adta:

Fo=8861,736 kHz

A program segítségével több szűrési opciót is kiszámoltunk, melyek közül a legelfogadhatóbbakat az ábra mutatja. tizenegy.

Rizs. tizenegy. A szűrők sematikus diagramjai és főbb paraméterei.

ZQ1 - T08-10-2800, 8. rendű szűrő, Csebisev karakterisztikával, áteresztősáv hullámosság dA =0,044 dB, reflektancia 10%, számított sávszélesség 2800 Hz, fő kiválasztó szűrőként használva SSB módban.

ZQ2 - В06С-760, 6. rendű szűrő Butterworth karakterisztikával, korrekciós kapacitással, névleges sávszélesség 760 Hz, fő kiválasztó szűrőként használva CW módban. Az áteresztősáv középfrekvenciájának a referenciafrekvenciától való felfelé eltolása 1000 Hz.

ZQ3 - T04-10-2400, 4. rendű szűrő, Csebisev karakterisztikával, áteresztősáv hullámosság dA =0,044 dB, reflektancia 10%, számított sávszélesség 2400 Hz, SSB módban szűrőként használva.

Ezen kvarcszűrők gyártásához 18 előre tesztelt és kiválasztott rezonátorra volt szükség. A rezonátorok tesztelését és elutasítását "kapacitív hárompontos" önoszcillátorral és frekvenciamérővel (például Ch3-57 vagy hasonló) végeztük. ábrán látható a generátor számos változata közül az egyik. 12.

Rizs. 12. Az oszcillátor vázlata.

Ennek az áramkörnek a sajátossága az induktor hiánya. Funkcióit ebben az áramkörben egy kvarc rezonátor látja el. A generátort a kvarc párhuzamos rezonanciafrekvenciájának közelében gerjesztik, abban a zónában, ahol a reaktanciája pozitív induktív. A fő követelmény a rezonátorokkal szemben ebben a szakaszban a közeli frekvenciaértékek, amelyek eltérése nem haladhatja meg a szűrő sávszélességének negyedét. Ellenkező esetben meglehetősen nehéz lesz elérni a megadott jellemzőket.

A kvarc rezonátorok kiválasztásakor kötelező paraméter az Cs- a rezonátor statikus kapacitása, amely az MT-4080A, MIC-4070D stb. segítségével határozható meg. Ilyen eszközök hiányában használhat egy egyszerű generátort, egy hídáramkört és egy egyensúlyjelzőt (13. ábra). Ez az eszköz lehetővé teszi az értékek mérését CsÉs Rd.

Rizs. 13. Cs és Rd mérésére szolgáló műszer.

Az utolsó lépés a dinamikus induktivitás meghatározása Ld kvarc rezonátor. A szakirodalom számos módszert ismertet ennek a paraméternek a meghatározására. Közülük a legpontosabb és legegyszerűbb egy négykristályos Butterworth kvarcszűrő modellezése és jellemzőinek megfelelő számítása. Ld. Ehhez a fent említett program segítségével egy szűrőt számítanak ki, modellezik és beállítják maketten vagy valós tervben. A számításoknál a kezdeti érték Ld 8-9 MHz nagyságrendű frekvenciáknál 15-20 mH vehető. Hangoláskor a frekvenciamenetet a számítotthoz lehető legközelebbi formájában kell elérni. A hangolt szűrő -3dB sávszélességű. A kiindulási adatok és a szimuláció eredményeként kapott adatok lehetővé teszik a kvarc rezonátor dinamikus induktivitásának valós értékének meghatározását Ld. A program kezdeti értékeinek megváltoztatásával LdÉs dF, a számítási eredményekben elérje a csatoló kondenzátorok értékét és a sávszélességet, amely közel áll a hangolt szűrő értékéhez. Ha ezek az adatok egyeznek Ld felveszi az igazi értéket.

PÉLDA:

Egy adag kvarc rezonátorból 4 db-ot választunk ki. a legközelebbi paraméterekkel:

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

A program segítségével kiszámítjuk a négykristályos Butterworth szűrőt. Adott kezdeti értékekkel:

Ld=15 mH; dF= 2265 Hz;

megkapta a csatlakozási kapacitásokat a szűrőben:

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

ábra szerinti elrendezésen. 16 vagy az adó-vevő valós vételi útján a GKCH segítségével beállítjuk a szűrőt és megmérjük a sávszélességet -3 dB szinten. Kapott:

dF= 3363 Hz.

A programban csak az Ld és a dF kezdeti értékeket módosítva a számítási eredményeket érjük el:

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

Minden paraméter megfelel:

Ld= 10,1 mH.

A kvarcrezonátor dinamikus induktivitásának ezt az értékét igaznak kell tekinteni, és ezt a további szűrőszámításoknál kell használni.

A szűrő gyártásánál azt a technológiát használhatja, amikor a kvarc rezonátorokat kétoldalas fólia üvegszálból készült táblára forrasztják a vezetékekkel felfelé, és az összes szűrőkondenzátort ezen vezetékek és a tábla talajfelülete közé szerelik (ábra 14a).

Rizs. 14. Kvarc szűrő kialakítás.

A rezonátorok forrasztása a tábla előónozott felületén két sarokponton, jól felmelegített, 60-80 W teljesítményű forrasztópákával történik. A forrasztási idő nem haladhatja meg a 2-3 másodpercet. Ellenkező esetben fennáll a rezonátor károsodásának veszélye. A tábla mérete 8 és 6 kristályszűrőhöz 47,5x25 mm (14b. ábra), 4 kristályszűrőhöz pedig 25x25 mm. A szűrőket a beállítás végén ónozott lemezből készült fedőkkel zárják le, és a kerületükön forrasztják a tömörség érdekében. A 8-kristályos szűrő használatára egy példa látható a következőben.

A szűrő hangolása a program segítségével kiszámítotthoz közeli amplitúdó-frekvencia karakterisztikára redukálódik. A szűrőhangolás során egy saját készítésű, S1-76 oszcilloszkópon alapuló, lassú, körülbelül 8-12 Hz-es sweep frekvenciagenerátort használtak. ábrán. A 16. ábra egy diagramot, egy nyomtatott áramköri lapot és a GKCh részleteinek helyét mutatja.

b)	c)

Rizs. 15. Sweep frekvencia generátor.

Különös figyelmet kell fordítani a szűrő és az IF fokozatok összehangolására. A különféle szűrőkapcsolási sémákkal végzett kísérletek során az adott frekvenciamenet és minimális csillapítás elérése szempontjából a legoptimálisabbat választottuk. Egy ilyen séma látható az ábrán. 16.

Rizs. 16. A kvarcszűrő és az UPCH párosítása.

Két áramkör közé egy kvarcszűrőt szerelnek fel, és mindegyik áramkörhöz részben kapacitív osztóval csatlakozik. Ebben az esetben a szűrő szélső kapacitásai a kapacitív osztó részét képezik. Ezek az áramkörök lehetővé teszik az aktív ellenállás átalakítását és a szűrő bemeneti impedanciájának kapacitív reaktív komponensének kompenzálását. Egy ilyen illesztési sémában minimális jelveszteséggel járó üzemmódot biztosítanak, ami viszont minimális zajhoz vezet a vételi út kiválasztási áramköreiben. A szűrő előtt csatlakoztatott erősítési fokozatot javasolt stabil DC módba állítani. A tranzisztoráram változását a kaszkád kimeneti ellenállásának változása kíséri. Ez az erősítési fokozat és a szűrő közötti eltéréshez vezet. ábrán. A 17. ábra a frekvenciamenetet mutatja a T08-10-3100 szűrő példáján eltérő illesztési móddal, az érték eltérésével Rn+/-20%-on belül Ropt.

frekvencia válasz 1 - Rн=Ropt; frekvencia válasz 2 - Rн ; frekvencia válasz 3 - Rн>Ropt.

Rizs. 17. A frekvenciamenet függése a terhelések illesztésétől.

A szűrőt követő térhatású tranzisztoros erősítési fokozat nagy, körülbelül egy tucat kiloohmos ellenállással rendelkezik, amely az erősítés változásával kissé változik. Ezért ajánlatos a szűrő után állítható kaszkádokat felszerelni. Ennek a szakasznak a zajszintjének csökkentése érdekében az első kaput közvetlenül az áramkörbe kell beépíteni. Az elválasztó kapacitás és a nagy ellenállású osztó jelenléte, amely beállítja a tranzisztor üzemmódot az első kapun, növeli a közbenső frekvenciaerősítő zajfeszültségét. A KP306, KP350 sorozatú térhatású tranzisztorokon alapuló erősítőkben a forrásáramkörben a kaszkád optimális működésének biztosításához –3 ... -5 V nagyságrendű stabilizált negatív előfeszítés szükséges stb. .

ábrán. A 18., 19. és 20. ábra a számított, gyártott és hangolt szűrők valós amplitúdó-frekvencia karakterisztikáját mutatja. A szűrőbeállítások eredményei egybeestek ezen szűrők nagy pontosságú számítási eredményeivel. Ez ismét azt mutatja, hogy nem csak komoly, világhírű cégek tudnak minőségi kvarcszűrőket készíteni meghatározott paraméterekkel. A forrasztópákával és a mérőműszerekkel való munkavégzés bizonyos készségeivel egy közepesen képzett rádióamatőr kielégítheti igényeit berendezésének egyik legjelentősebb alkatrészében - a kvarcszűrőben. Sőt, legalább többször olcsóbb lesz, mintha egy kiskereskedelmi hálózatban vásárolná meg.

Rizs. 18. A T04-10-2400 szűrő frekvenciaválasza.

Rizs. 19. A T08-10-2800 szűrő frekvenciaválasza.

Rizs. 20. A V06S-760 szűrő frekvenciaválasza.

Aki szeretne megismerkedni a „Kvarcszűrők számítása” programmal, annak legfrissebb demó verzióját letöltheti a fenti címekről. A program teljes ingyenes verziójának beszerzéséhez használja az ott található regisztrációs segédprogramot, töltse ki az űrlapot, és küldje el e-mailben: ua1oj (kukac) atnet.ru. A program védve van a jogosulatlan másolástól és terjesztéstől, minden regisztrált felhasználó számára egyedileg összeállításra kerül, és csak azon a számítógépen működik, amelyen a regisztráció megtörtént.

Egy kis folyóiratcikkben nehéz minden felmerülő kérdésre részletesen válaszolni. Mindegyik méltó bemutatásra, legalábbis egy nagy kötetben. De ha az olvasók úgy vélik, hogy egyes kérdéseket nem hoznak nyilvánosságra, vagy nem pontosan fogalmazzák meg, akkor a szerző párbeszédre hív minden gondoskodó rádióamatőrt. A véleménycsere leghatékonyabb módja az e-mail. A program fejlesztésén végzett munka nem áll meg, és minden beérkezett észrevétel és javaslat nem marad figyelmen kívül hagyva.

Befejezésül a szerző mély háláját és elismerését fejezi ki Dmitrij Kurnoszov(Severodvinsk) együttműködéséért a program létrehozásában. Szeretném kifejezni köszönetemet Vlagyimir Poljanszkijnak ( u102835 (kukac) dialup.podolsk.ru) és Igor Afanasjev ( UN9GW (kukac) mail.ru) a program legújabb verzióinak előkészítése során elhangzott tanácsokért és építő kritikákért.

Bibliográfia

1. Hardcastle J. A. (G3JIR)„Létra kristályszűrő kialakítása”; „Rádiókommunikáció”, 1979. február.
2. Dr. Ulrich L. Rohde (DJ2LR)"Kristályszűrő tervezés kis számítógépekkel"; "QST" 1981. május.
3. Zalnerauskas V. (UP2NV)"Kvarcszűrők azonos rezonátorokon"; „Rádió” 1.2.6-1982., 5.7-1983.
4. Matkhanov P. N.„Az elektromos áramkörök elemzésének alapjai. Lineáris láncok"; Moszkva, Felsőiskola, 1972.
5. Glukman L.I."Piezoelektromos kvarc rezonátorok"; Moszkva, Rádió és Hírközlés, 1981.
6. Bunin S. G. (UB5UN), Yaylenko L. P. (UT5AA)"Rádióamatőr-rövidhullám kézikönyve"; Kijev, "Technika", 1984.
7. Hansel G.E."Kézikönyv a szűrők kiszámításához"; Moszkva, Szovjet Rádió, 1974.
8. Goncsarenko I. (RC2AV)"SSB/CW áteresztősávok kombinációja változó áteresztősávú kvarcszűrőben"; „Rádióamatőr” 11-1991.
9. Drozdov V. V. (RA3AO)"Amatőr HF adó-vevők"; Moszkva, Rádió és Hírközlés, 1988.
10. Belykh A. V. (UA1OJ)"Balance mixer"; „Radioamator” 2-2001.

F. Sharapov
Rádiótervezés N 11

A rádióamatőr szakirodalomban többféle módszert adtak a kvarcszűrők beállítására. Mindegyik megközelítőleg egyforma, és a kvarc paramétereinek mérése és a meglehetősen nehézkes matematikai számítások elvégzése érdekében az előzetes prototípus-készítéshez vezet. A telepítés után azonban a szűrő kapott frekvenciaválasza (AFC) általában nagyon messze van a kívánttól. Nyilvánvalóan befolyásolja a szűrőelemek paramétereinek szórása és a nehezen figyelembe vehető beépítési kapacitások. Emiatt sok időt kell fordítani a frekvenciamenet korrekciójára a szűrőkapacitások és a lezáró ellenállások kiválasztásával.

A fentiek alapján felmerült az ötlet, hogy a számításokat teljesen elhagyjuk. Mivel eredményeik tökéletlenek, és prototípus helyett inkább a kvarc rezonátorok teljesítményének ellenőrzésére szorítkozunk (ehhez elég egy egyszerű generátor egyetlen tranzisztoron és egy oszcilloszkóp), és a fő szűrőparaméterek beállításával. változó kondenzátorok (CPB).

1. ábra Kvarcszűrők "párhuzamos" kapacitással

Az AA és BB nyilak a KPI bekapcsolásának második lehetőségét mutatják. Az R1, R4 (0 ... 300 Ohm) ellenállások nagy emisszió jelenlétében vannak felszerelve a frekvenciamenetben. A C4 * kondenzátor 0 és 30 pF közötti tartományban van kiválasztva.

A kondenzátorok számának minimalizálása érdekében olyan szűrőáramköröket választottunk, amelyek csak párhuzamos kapacitásokat tartalmaznak, 1. ábra. Mivel a szűrők szimmetrikusak (bemeneti-kimeneti viszonyaikban), lehetségesnek bizonyult a 12-495 pF kapacitású műsorszóró vevőkészülékek kettős KPI-jei használata. Ezen kívül szüksége lesz még egy, pF-ben előkalibrált, egyrészes változtatható kondenzátorra.

A szűrő beállítása a következő.

A hangoláshoz szükség lehet egy X1-38 vagy hasonló amplitúdó-frekvencia karakterisztikát mérő készülékre. Oszcilloszkópot és házi készítésű előtagot használok (lásd alább).

Kezdetben az összes kondenzátort 30 ... 50 pF kapacitásnak megfelelő pozícióba állítják. A készülék képernyőjén a szűrő frekvenciamenetének szabályozásával, a kondenzátorok kis határokon belüli forgatásával érjük el a szükséges sávszélességet. Ezután a változó ellenállások beállításával (csak nem induktívat használjunk, pl. SP4-1) a szűrő bemenetén és kimenetén próbáljuk kiegyenlíteni a frekvenciamenet tetejét. A fenti műveleteket többször megismételjük, amíg a kívánt frekvenciaválaszt el nem érjük.

Továbbá a KPI minden egyes szakasza helyett egy előre kalibrált kondenzátort forrasztunk, amellyel igyekszünk optimalizálni a szűrő frekvenciamenetét. Méretén meghatározzuk egy állandó kondenzátor kapacitását és cseréljük. Így a KPI minden szakaszát állandó kapacitású kondenzátorok helyettesítik. Ugyanezt tesszük a változtatható ellenállásokkal is, amelyeket később állandóra cserélünk.

A szűrő végső "kidolgozása" közvetlenül a helyén történik, például az adó-vevőben. A szűrő adó-vevőbe történő beszerelése után szükség lehet ezen ellenállások értékeinek korrekciójára, míg a szűrő optimális illeszkedése érdekében a keverő kimenetéhez és az IF bemenetéhez a GKCH-t és az oszcilloszkópot a szabvány szerint kell csatlakoztatni. a 2. ábrán látható diagramot.

2. ábra Kvarcszűrő csatlakoztatása a végső beállításhoz

A leírt módszer szerint több szűrő készült. A következőket szeretném megjegyezni. Három vagy négy kristályszűrő felállítása némi szakértelemmel legfeljebb egy órát vesz igénybe, de 8 kristályszűrővel sokkal több az idő. Ugyanakkor az első két különálló 4-kristályos szűrő előzetes konfigurálására, majd dokkolására tett kísérletek eredménytelennek bizonyultak. Paramétereik legkisebb szórása (és ez mindig megtörténik) a kapott frekvenciamenet torzulásához vezet. Érdekes megjegyezni azt is, hogy elméletileg egyenlő kapacitások (például С1=СЗ, az 1a. ábrán; С1=С7; СЗ=С5, az 1b. ábrán) az optimális frekvenciamenetnek megfelelő fokozatos KPI-vel történő hangolás után észrevehető terjedés.

Véleményem szerint ennek a technikának az előnye a láthatósága. A készülék képernyőjén jól látható, hogyan változik a szűrő frekvenciamenete az egyes kondenzátorok kapacitásának változásától függően. Például kiderült, hogy bizonyos esetekben elég egy kondenzátor kapacitását megváltoztatni (egy relé segítségével), hogy a szűrő sávszélessége megváltozzon anélkül, hogy annak négyszögletessége jelentősen romlana.

Ahogy fentebb megjegyeztük, a szűrő beállításához egy S1-77 oszcilloszkópot és egy átalakított csatlakozót használnak a frekvenciaválasz mérésére.

Miért C1-77? A helyzet az, hogy az oldalfalán van egy csatlakozó, amelyen a sweep generátor fűrészfog feszültsége van. Ez lehetővé teszi, hogy leegyszerűsítse magát a rögzítést, és kizárja a fűrészfogú feszültséggenerátort (SPG) az áramköréből. Ezért nincs szükség további szinkronizálásra, és lehetővé válik a stabil frekvenciaválasz megfigyelése különböző sweep-időkön. Nyilvánvalóan más típusú oszcilloszkópok is adaptálhatók, talán egy kis finomítással.

Mivel az egyszerűsített előtagot csak akkor használják, ha kvarcszűrőkkel dolgoznak a 8 MHz-es frekvencia közelében, az összes többi alsávot kizárták belőle.

Ezenkívül a használt set-top boxban kissé növelnie kell a kimeneti feszültséget. Ehhez elegendő a végfokozatot rezonánssá alakítani. Minden alkalommal rezonanciára kell hangolni, amikor új szűrőt csatlakoztatnak a kimenetére.

3. ábra Rögzítés az oszcilloszkóphoz a kvarcszűrők beállításához

Irodalom.

1. V.Zalneruskas. Cikksorozat "Kvarcszűrők" Magazin "Radio" No. 1, 2, 6 1982, No. 5, 7 1983
2. S. Bunin, L. Yailenko "A rövidhullám kézikönyve", szerk. "Technika" 1984
3. V. Drozdov "Rövidhullámú adó-vevők" szerk. "Rádió és kommunikáció" 1988
4. "Rádió" magazin 1993. 5. szám "Söprő frekvenciagenerátor"