Меню English Ukrainian російська Головна

Безкоштовна технічна бібліотека для любителів та професіоналів Безкоштовна технічна бібліотека


Кварцовий фільтр трансівера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Цивільний радіозв'язок

Коментарі до статті Коментарі до статті

Кварцовий фільтр – це, як відомо, "половина хорошого трансівера". У запропонованій статті наведено практичну конструкцію дванадцятикристального кварцового фільтра основної селекції для високоякісного трансівера та приставки до комп'ютера, що дозволяють налаштувати цей та будь-які інші вузькосмугові фільтри.

У аматорських конструкціях останнім часом як фільтр основної селекції використовують кварцові восьмикристальні фільтри сходового типу, виконані на однакових резонаторах. Ці фільтри відносно прості у виготовленні та не вимагають великих матеріальних витрат. Для їх розрахунку та моделювання написані комп'ютерні програми. Характеристики фільтрів цілком задовольняють вимогам якісного прийому та передачі сигналу. Однак за всіх переваг у цих фільтрів є і суттєвий недолік - деяка асиметрія АЧХ (пологій низькочастотний схил) і, відповідно, невисокий коефіцієнт прямокутності.

Завантаженість радіоаматорського ефіру визначає досить жорсткі вимоги до вибірковості сучасного трансівера по сусідньому каналу, тому фільтр основної селекції повинен забезпечувати згасання поза смугою пропускання не гірше за 100 дБ при коефіцієнті прямокутності 1,5-1,8 (за рівнями -6/-90 дБ). Природно, що втрати та нерівномірність АЧХ у смузі пропускання фільтра мають бути мінімальними.

Керуючись рекомендаціями, викладеними в [1], за основу було обрано десятикристалічний сходовий фільтр із чебишевською характеристикою при нерівномірності АЧХ 0,28 дБ. Щоб збільшити крутість скатів паралельно входу та виходу фільтра були введені додаткові ланцюги, що складаються з послідовно включених кварцових резонаторів та конденсаторів. Розрахунки параметрів резонаторів та фільтра проводилися за методикою, описаною в [2]. Для смуги пропускання фільтра 2,65 кГц було отримано вихідні значення С1,2 = 82,2 пФ, Lкв = 0,0185 Гн, RH = 224 Ом. Схема фільтра та розрахункові значення номіналів конденсаторів показані на рис. 1.

Кварцовий фільтр трансівера
(Натисніть для збільшення)

У конструкції використані кварцові резонатори для телевізійних PAL-декодерів на частоту 8,867 МГц, що випускаються ВНДІСІМЗ (м Олександрів Володимирської області). Свою роль у виборі відіграли стабільна повторюваність параметрів кристалів, їх малі габарити та невисока вартість. Підбір частоти кварцових резонаторів ZQ2-ZQ11 проводився з точністю ±50 Гц. Вимірювання проводилися за допомогою саморобного автогенератора та промислового частотоміра. Резонатори ZQ1 та ZQ12 для паралельних кіл підібрані з інших партій кристалів з частотами відповідно нижче та вище основної частоти фільтра приблизно на 1 кГц.

Фільтр зібраний на друкованій платі із двосторонньо фольгованого склотекстоліту товщиною 1 мм (рис. 2).

Кварцовий фільтр трансівера

Верхній шар металізації використаний як загальний дроти. Отвори з боку установки резонаторів роззенковані. Корпуси всіх кварцових резонаторів з'єднані із загальним проводом паянням. Перед встановленням деталей друкована плата фільтра запаюється в коробочку з лудженої жерсті з двома кришками, що знімаються. Також з боку друкованих провідників припаюється екран-перегородка, що проходить між висновками резонаторів центральної осьової лінії плати. На рис. 3 наведено монтажну схему фільтра. Усі конденсатори у фільтрі - КД та КМ.

Кварцовий фільтр трансівера

Після того як фільтр був виготовлений, постало питання: яким чином в домашніх умовах виміряти його АЧХ з максимальною роздільною здатністю? Був задіяний домашній комп'ютер з подальшою перевіркою результатів вимірювань побудовою фільтра АЧХ по точках із застосуванням селективного мікровольтметра.

Для того щоб переглянути АЧХ фільтра на рівні -100 дБ, генератор повинен мати рівень бічних шумів нижче за вказану величину, а детектор - хорошу лінійність при максимальному динамічному діапазоні не гірше 90... 100 дБ. З цієї причини генератор шуму був замінений традиційним генератором коливається частоти (рис. 4).

Кварцовий фільтр трансівера
(Натисніть для збільшення)

За основу взято схему кварцового генератора [4], у якого відносна спектральна щільність потужності шумів дорівнює - 165 дБ/Гц. Це означає, що потужність шумів генератора при розладі 10 кГц у смузі 3 кГц менша за потужність основного коливання генератора на 135 дБ!

Схема першоджерела трохи видозмінена. Так, замість біполярних транзисторів застосовані польові, а послідовно з кварцовим резонатором ZQ1 включений контур, що складається з котушки індуктивності L1 і варикапів VD2 - VD5. Частота генератора перебудовується щодо частоти кварцу не більше 5 кГц, що цілком достатньо вимірювання АЧХ вузькосмугового фільтра. Кварцовий резонатор в генераторі аналогічний фільтровому У режимі генератора частоти, що коливається, керуюча напруга на варикапи VD2 - VD5 подається з генератора пилкоподібної напруги, виконаного на одно-перехідному транзисторі VT2 з генератором струму на VT1. Для ручної перебудови частоти генератора використаний багатооборотний резистор R11. Мікросхема DA1 працює як підсилювач напруги.

Від спочатку задуманого синусоїдального керуючого напруги довелося відмовитися через нерівномірну швидкість проходу ГКЧ різних ділянок АЧХ фільтра, а для досягнення максимальної роздільної здатності частота генератора знижена до 0,3 Гц.

Перемикачем SA1 вибирається частота генератора "пили" - 10 або 0,3 Гц. Девіація частоти ГКЧ встановлюється підстроювальним резистором R10.

Принципова схема блоку детектора показано на рис. 5. Сигнал з виходу кварцового фільтра подається на вхід Х2, якщо контур L1C1C2 використовується як навантаження фільтра. Якщо вимірювання проводяться на фільтрах, навантажених на активний опір, контур не потрібен. Тоді сигнал із резистора навантаження подається на вхід Х1, а на друкованій платі детектора видаляється провідник, що з'єднує вхід Х1 з контуром.

Кварцовий фільтр трансівера
(Натисніть для збільшення)

Історичний повторювач з динамічним діапазоном більше 90 дБ на потужному польовому транзисторі VT1 узгодить опір навантаження фільтра та вхідного опору змішувача. Детектор виконаний за схемою пасивного балансного змішувача на транзисторах польових VT2, VT3 і має динамічний діапазон більше 93 дБ. На об'єднані затвори транзисторів через П-контури C17L2C20 і C19L3C21 надходять протифазні синусоїдальні напруги рівнем 3...4 (еф.) від опорного генератора. В опорному генераторі детектора, виконаному на мікросхемі DD1, встановлений резонатор кварцовий з частотою 8,862 МГц.

Низькочастотний сигнал, що утворився на виході змішувача, посилюється приблизно в 20 разів підсилювачем на мікросхемі DA1. Оскільки звукові карти персональних комп'ютерів мають порівняно низькоомний вхід, у детекторі встановлений потужний К157УД1. АЧХ підсилювача скоригована так, щоб нижче частоти 1 кГц і вище за частоту 20 кГц спостерігався спад посилення приблизно - 6 дБ на октаву.

Генератор частоти, що коливається, змонтований на друкованій платі з двосторонньо фольгованого склотекстоліту (рис. 6). Верхній шар плати служить загальним дротом, отвори під висновки деталей, які з ним контакту, роззенкованы. Плата запаяна в коробку висотою 40 мм з двома кришками, що знімаються. Коробка виготовлена ​​із лудженої жерсті.

Кварцовий фільтр трансівера

Котушки індуктивності L1, L2, L3 намотані на стандартних каркасах діаметром 6,5 мм з підбудовниками з карбонильного заліза та поміщені в екрани. L1 містить 40 витків дроту ПЕВ-2 0,21, L3 і L2 - відповідно 27 і 2+4 витка дроту ПЕЛШО-0,31. Котушка L2 намотана поверх L3 ближче до "холодного" кінця. Усі дроселі стандартні - ДМ 0,1 68 мкГн. Постійні резистори МЛТ, підлаштовані R6, R8 та R10 типу СПЗ-38. Багатооборотний резистор – ППМЛ. Постійні конденсатори – КМ, КЛС, КТ, оксидні – К50-35, К53-1.

Налагодження ГКЧ починають із встановлення максимального сигналу на виході генератора пилкоподібної напруги. Контролюючи осцилографом сигнал на виведенні мікросхеми 6 DA1, підстроювальними резисторами R8 (посилення) і R6 (зміщення) встановлюють амплітуду і форму сигналу, наведену на епюрі в точці А.

Підбиранням резистора R12 домагаються стійкої генерації без входження в режим обмеження сигналу. Підбираючи ємність конденсатора С14 і підлаштовуючи контур L2L3, налаштовують вихідну коливальну систему резонанс, що гарантує хорошу здатність навантаження генератора. Підбудовником котушки L1 встановлюють межі перебудови генератора в межах 8,8586-8,8686 МГц, що запасом перекриває смугу АЧХ випробуваного кварцового фільтра. Для максимальної перебудови ГКЧ (не менше 10 кГц) навколо точки з'єднання L1, VD4, VD5 верхній шар фольги видалений. Без навантаження вихідна синусоїдальна напруга генератора дорівнює 1 (еф).

Блок детектора виконаний на друкованій платі із двосторонньо фольгованого склотекстоліту (рис. 7). Верхній шар фольги використовується як загальний дроти. Отвори під висновки деталей, які мають контакт із загальним дротом, зенкуют. Плата запаюється в жерстяну коробку висотою 35 мм зі знімними кришками. Від якості виготовлення приставки залежить її роздільна здатність.

Кварцовий фільтр трансівера

Котушки L1-L4 містять по 32 витки дроту ПЕВ-0,21, намотаних виток до витка на каркасах діаметром 6 мм. Підлаштування в котушках від броньових сердечників СБ-12а. Усі дроселі типу ДМ-0,1. Індуктивність L5 - 16 мкГн, L6, L8 - 68 мкГн, L7-40 мкГн. Трансформатор Т1 намотаний на кільцевому феритовому магнітопроводі 1000НН типорозміру К10x6x3 мм і містить у первинній обмотці 7 витків, у вторинній - 2x13 витків дроту ПЕВ-0,31.

Усі підстроювальні резистори - СПЗ-38.

Під час попереднього налаштування блоку високочастотним осцилографом контролюють синусоїдальний сигнал на затворах транзисторів VT2, VT3 і при необхідності підлаштовують котушки L2, L3. Підстроєчником котушки L4 частота опорного генератора уводиться нижче смуги пропускання фільтра на 5 кГц. Це робиться для того, щоб на робочій ділянці аналізатора спектра менше спостерігалося різних перешкод, що зменшують роздільну здатність пристрою.

Генератор частоти, що коливається, підключають до кварцового фільтра через узгоджуючий коливальний контур з ємнісним дільником (рис. 8).

Кварцовий фільтр трансівера

У процесі налаштування це дозволить отримати малі згасання та нерівномірність у смузі пропускання фільтра. Другий узгоджуючий коливальний контур, як згадувалося, знаходиться в детекторній приставці. Зібравши схему вимірювання та підключивши вихід приставки (роз'єм Х3) на мікрофонний або лінійний вхід звукової карти персонального комп'ютера, запускаємо програму спектроаналізатора. Існує декілька таких програм. Автором була використана програма SpectraLab v.4.32.16, розміщена за адресою: cityradio.narod.ru/utilJties.html. Програма зручна в користуванні і має великі можливості.

Отже, запускаємо програму "SpektroLab" і, підлаштовуючи частоти ГКЧ (в режимі ручного управління) та опорного генератора в детекторній приставці, виставляємо пік спектрограми ГКЧ на позначку 5 кГц. Далі, балансуючи змішувач детекторної приставки, пік другої гармоніки зменшують рівня шумів. Після цього включається режим ГКЧ і на моніторі з'являється довгоочікувана АЧХ фільтра. Спочатку включається частота гойдання 10 Гц і, підлаштовуючи за допомогою R11 центральну частоту, а потім і смугу гойдання R10 (рис. 4), встановлюємо прийнятну "картинку" фільтра АЧХ в реальному часі. Під час вимірювань, підлаштовуючи узгоджувальні контури, досягають мінімальної нерівномірності у смузі пропускання. Далі для досягнення максимальної роздільної здатності пристрою включаємо частоту гойдання 0,3 Гц і встановлюємо в програмі максимально можливу кількість точок перетворення Фур'є (FFT, автор 4096..8192) і мінімальне значення параметра усереднення (Averaging, автора 1). Так як характеристика малюється за кілька проходів ГКЧ, то включається режим пам'ятного пікового вольтметра (Hold). У результаті моніторі отримуємо АЧХ досліджуваного фільтра. За допомогою курсору миші отримуємо необхідні цифрові значення одержаної АЧХ на потрібних рівнях. При цьому треба не забути виміряти частоту опорного генератора у детекторній приставці, щоб потім отримати справжні значення частот точок АЧХ.

Оцінивши початкову "картинку", підлаштовують частоти послідовного резонансу ZQ1n ZQ12 відповідно на нижній і верхній скати АЧХ фільтра, домагаючись максимальної прямокутності на рівні -90 дБ. Насамкінець за допомогою принтера отримуємо повноважний "документ" на виготовлений фільтр. Як приклад на рис. 9 наведена спектрограма АЧХ цього фільтра. Там же наведено спектрограму сигналу ГКЛ. Видима нерівномірність лівого ската АЧХ лише на рівні -3...-5 дБ усувається перестановкою кварцових резонаторів ZQ2-ZQ11.

Кварцовий фільтр трансівера

У результаті отримуємо такі показники фільтра: смуга пропускання за рівнем -6 дБ - 2,586 кГц, нерівномірність АЧХ у смузі пропускання - менше 2 дБ, коефіцієнт прямокутності за рівнями -6/-60 дБ - 1,41; за рівнями -6/-80 дБ - 1,59 та за рівнями -6/-90 дБ - 1,67; загасання у смузі – менше 3 дБ, а за смугою – понад 90 дБ.

Автор вирішив перевірити отримані результати та виміряв АЧХ кварцового фільтра по точках. Для вимірювань був потрібний селективний мікровольтметр з хорошим атенюатором, яким послужив мікровольтметр типу HMV-4 (Польща) з номінальною чутливістю 0,5 мкВ (у той же час добре фіксує сигнали з рівнем 0.05 мкВ) і атенюатором 100 дБ.

Для цього варіанта вимірювань було зібрано схему, наведену на рис. 10. Узгоджувальні контури по входу та виходу фільтра ретельно екрановані. Сполучні екрановані дроти застосовані гарної якості. Також ретельно виконані "земляні" ланцюги.

Кварцовий фільтр трансівера

Плавно змінюючи частоту ГКЧ резистором R11 і перемикаючи по 10 дБ атенюатор, знімаємо показання мікровольтметра, проходячи по всій фільтрі АЧХ. Використовуючи дані вимірювань і той самий масштаб, будуємо графік АЧХ (рис. 11).

Кварцовий фільтр трансівера

Завдяки високій чутливості мікровольтметра та малим бічним шумам ГКЧ добре фіксуються сигнали на рівні -120 дБ, що чітко відображено на графіку.

Результати вимірювань вийшли такі: смуга пропускання за рівнем -6 дБ – 2,64 кГц; нерівномірність АЧХ – менше 2 дБ; коефіцієнт прямокутності за рівнями -6/-60 дБ дорівнює 1,386; за рівнями -6/-80 дБ – 1,56; за рівнями -6/-90 дБ – 1,682; за рівнями -6/-100 дБ – 1,864; загасання у смузі – менше 3 дБ, за смугою – понад 100 дБ.

Деякі відмінності результатів вимірювань від комп'ютерного варіанту пояснюються наявністю помилок, що накопичуються, цифроаналогового перетворення при зміні аналізованого сигналу у великому динамічному діапазоні.

Необхідно відзначити, що наведені графіки АЧХ кварцового фільтра отримані при мінімальному обсязі настроювальних робіт і при ретельному підборі компонентів, характеристики фільтра можуть бути помітно покращені.

Запропонована схема генератора може бути успішно використана для вимірювань односигнальної вибірковості, а також для вимірювання динамічного діапазону трансіверів до 110...120 дБ.

Даний пристрій успішно можна використовувати для оцінки якісних показників тракту ПЧ трансіверів, роботи АРУ і детекторів. Подавши сигнал генератора частоти, що хитається на детектор, на виході приставки до ПК отримуємо сигнал низькочастотного генератора частоти, що хитається, за допомогою якого можна легко і швидко налаштувати будь-який фільтр і каскад НЧ тракту трансівера.

Не менш цікаво використовувати пропоновану детекторну приставку у складі панорамного індикатора трансівера. Для цього слід підключити до виходу першого змішувача фільтр кварцовий зі смугою пропускання 8...10 кГц. Далі отриманий сигнал посилити та подати на вхід детектора. У цьому випадку можна спостерігати сигнали своїх кореспондентів з рівнями від 5 до 9 балів з гарною роздільною здатністю.

література

  1. Усов Ст. Кварцовий фільтр SSB. – Радіоаматор, 1992, № 6, с. 39,40.
  2. Дроздов В. В. Аматорські KB трансівери. - М: Радіо і зв'язок, 1988.
  3. Klaus Reban (DG2XK) Optimizierung von Egenbau-Quarzfiltern rnit der PC-Soundkarte. - Funkamateur, №11,2001, S. 1246-1249.
  4. Frank Silva. Shrnutzeffekte vermeiden und beseitig. – FUNK, 1999.11. S. 38.

Автор: Г.Брагін (RZ4HK)

Дивіться інші статті розділу Цивільний радіозв'язок.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Четвертий сигнал світлофора 23.05.2024

Протягом останніх десятиліть наукові дослідження та технологічні інновації призвели до значних змін у транспортній сфері. Однак, з розвитком автопілотованих автомобілів, чи варто вжити нових кроків у модернізації дорожньої інфраструктури? Вчені пропонують переглянути стандарти світлофорів, запропонувавши впровадити четвертий сигнал, адаптований для автомобілів з автопілотом. Згідно з дослідженнями, автономні автомобілі можуть значно змінити парадигму роботи світлофорів, що ґрунтуються на принципах, закладених понад сто років тому. Генрі Лю, професор цивільної інженерії з університету Мічігану, разом зі своєю командою впровадив пілотну програму в Бірмінгемі, передмісті Детройта. Використовуючи дані від автомобілів General Motors, вони адаптували час роботи світлофорів, що спричинило поліпшення потоку транспорту. Традиційно більшість світлофорів працюють за фіксованим графіком, не враховуючи актуальної ситуації на дорозі. Дорогі і сло ...>>

Метод повного очищення річок від сміття 23.05.2024

З моменту виявлення проблеми забруднення водойм пластиком, зосередженість досліджень була в основному на поверхневих відкладах, ігноруючи більш приховані і менш помітні частинки, які можуть становити серйозну загрозу для довкілля та здоров'я людини. Проте, вчені оголосили про розробку нового методу виявлення навіть найпомітніших пластикових забруднень у річках. Команда дослідників з Кардіффського університету, Технологічного інституту Карлсруе та компанії Deltares спільно розробила інноваційний підхід до кількісної оцінки таких невидимих ​​забруднювачів. Головний автор дослідження Джеймс Лофті з Університету Кардіффа заявив, що цей метод може перевернути наше уявлення про те, як пластик переміщається в річковому середовищі. За допомогою більш ніж 3000 типових пластикових об'єктів, розміщених у контрольованих умовах, вчені змогли відстежити їх рух із високою точністю. Дослідження показало, що пластикові частинки ведуть себе не та ...>>

Еволюційні аспекти теплолюбності у жінок 22.05.2024

Непросте питання про те, якій температурі воліють люди, особливо гостро стоїть у сімейних стосунках. Суперечки про те, де має бути тепло чи прохолодно, часто виникають між чоловіками та жінками. Однак, на думку дослідників, коріння цієї проблеми сягає глибше, до еволюційних механізмів. Вчені з Ізраїлю провели дослідження, вивчивши 13 птахів та 18 кажанів, щоб виявити можливі відмінності у температурних уподобаннях між самцями та самками. Їх спостереження показали, що самці воліють нижчі температури, тоді як самки воліють тепліші умови. Це феноменальне відкриття дало новий погляд на питання про температурні уподобання у тваринному світі. Аналогічні відмінності сприйняття температури було помічено серед людей. Жінки, згідно з припущеннями, відчувають холод сильніше, що може бути обумовлено їх особливостями метаболізму та виробництва тепла. Ці спостереження підтверджують гіпотезу про те, що переваги в температурі можуть бути частковими. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Пробки треба просмажувати 07.01.2000

Фахівці-дегустатори кажуть, що приблизно у п'яти відсотках випадків гарне вино може бути зіпсоване пробкою. У букет благородного напою вплітаються "пробкові тони", що сильно знижують його ціну. Цей специфічний запах пробки виробляють грибки та мікроби, що оселилися у її порах. Для вин, не призначених для тривалого зберігання, це великого значення не має, їх можна затикати навіть поліетиленовою пробкою, оскільки за кілька місяців із пробки у вино нічого не перейде. Але для дорогих колекційних вин, що витримуються кілька десятиліть, це проблема.

Пробки стерилізують прогріванням, але в глибині матеріалу досягається температура не вище 50 градусів Цельсія, що недостатньо для знищення мікроорганізмів. Співробітники Інституту виноградарства у Нойштадті (Німеччина) запропонували перед закупорюванням прогрівати пробки мікрохвильами. В інституті створена тунельна мікрохвильова піч з 70 генераторами, повз які на конвеєрі проїжджають пробки. Наступного року такі грубки мають намір придбати багато європейських виноробів.

Інші цікаві новини:

▪ Повністю твердотільний акумулятор Samsung

▪ Вуличне охолодження в Токіо

▪ Нові лінійні регулятори постійного струму

▪ 75-дюймовий 4K телевізор на базі технології MicroLED

▪ Робот-виноградар

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

 

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ І тут з'явився винахідник (ТРВЗ). Добірка статей

▪ стаття Тамбовський вовк тобі товаришу! Крилатий вислів

▪ стаття Чому присвячено недобудований монумент у центрі Единбурга? Детальна відповідь

▪ стаття Директор видавництва. Посадова інструкція

▪ стаття Монтаж електропроводки у трубах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Вузла не стало. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

ім'я:


E-mail (не обов'язково):


коментар:





All languages ​​of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024