Свежие новости
08.12.2017 Вышла в свет статья "Диапазонные фильтры. Схема ДПФ для трансиверов, радиопри- ёмников прямого преобразования, SDR - ов и супергетеродинов."


Все остальные свежие новости обитают на главной странице.
ссылка на страницу

Диапазонные полосовые фильтры. Схема ДПФ для трансиверов,
радиоприёмников прямого преобразования, SDR - ов и супергетеродинов.


Рис. 1

Поскольку вход у нас низкоомный и должен быть согласован с 50-омным волновым сопротивлением коаксиального кабеля, выбор пал на схему усилителя с общей базой на транзисторе Т1, обладающую на высоких частотах известными преимуществами перед схемой с общим эмиттером.

Переменный резистор R2 позволяет выставить желаемый коэффициент передачи ДПФов в пределах 0 - 6 дБ. Входное сопротивление устройства при этом составляет величину 53-65 Ом, в зависимости от положения регулятора, что для приёмной аппаратуры находится во вполне допустимом диапазоне.

Приемлемые динамические характеристики входного усилителя достигаются 3-мя инструментами:
1. достаточно высоким током покоя транзистора Т1;
2. введением катушки (дросселя) L1 для притягивания напряжения коллектора Т1 к нулевой точке;
3. уходом от традиционных 50-омных характеристических сопротивлений фильтров в пользу более высоких значений, что позволяет транзистору работать на более высокоомную нагрузку, что в свою очередь определяет и лучшие динамические показатели.

Выходное сопротивление первого каскада определяется номиналом резистора R7 и составляет 470 Ом. Исходя из этой величины, и следует рассчитывать характеристические сопротивления полосовых фильтров.
Уход от 50-омной схемотехники позволяет, помимо всего прочего, и снизить требования к параметрам катушек, входящих в состав фильтров, и обратить свой взор в сторону маленьких китайских дроссельков.

Выходному каскаду живётся, с одной стороны легче, чем входному, ведь на его вход поступает уже отфильтрованный сигнал и, соответственно, меньшей амплитуды, но с другой стороны работает он на 50-омную нагрузку, и простым увеличением тока покоя транзистора не удастся обеспечить приемлемого значения ДД (вернее удастся, но значение этого тока составит неприличную величину). Именно поэтому, в качестве выходного и был выбран двухтактный каскад на комплементарных транзисторах.

Расчёт полосовых фильтров будем производить с помощью таблицы  ссылка на таблицу.

Глядя на схему, закрадываются смутные сомнения в необходимости дросселя L1, ведь с функцией подтягивания коллекторного напряжения Т1 к нулевой точке прекрасно должны справиться катушки, входящие в состав фильтра.
Правильно закрадываются! Отлично справятся, поэтому, если не будут раздражать щелчки во время переключения диапазонов - смело выкидывайте.

В качестве переключателя диапазонов вполне можно использовать и механические устройства, и диоды шоттки, и электронные ключи, но куда правильнее для этих целей будет задействовать радиочастотные реле, с замыканием незадействованных фильтров на землю.

Приведём результаты расчётов.

 Диапазон (МГц)    L2 (мкГн)   L3 (мкГн)   L4 (мкГн)   С5 (пФ)   С6 (пФ)   С7 (пФ) 
  1,70 - 2,50     10,5     107     10,5     569     56     569  
  2,50 - 3,70     7,2     71     7,2     380     38,5     380  
  3,70 - 5,60     5,1     45     5,1     240     27,2     240  
  5,60 - 8,10     3     34     3     182     16,3     182  
  8,10 - 12,1     2,3     21,3     2,3     114     12,1     114  
  12,1 - 18,2     1,54     14     1,54     75     8,2     75  
  18,2 - 30,0     1,2     7,2     1,2     39     6,4     39  

Представленные диапазонные фильтры полностью перекрывают КВ диапазон, обеспечивают неравномерность АЧХ внутри диапазона не более 0,5 дБ и крутизну спада вне полосы пропускания - 43 дБ/октаву.

Теперь, что касается владельцев SDR-ов и приёмников прямого преобразования. Для них важен параметр подавления паразитных каналов приёма на нечётных гармониках. Приведу эти цифры для SSB радиолюбительских диапазонов.

  Диапазон     Подавление приёма  
  на 3-й гармонике (дБ) 
  Подавление приёма  
  на 5-й гармонике (дБ) 
  Подавление приёма  
  на 7-й гармонике (дБ) 
  80-метровый    53     68     78  
  40-метровый    53     68     78  
  30-метровый    50     65     74  
  20-метровый    47     63     72  
  15-метровый    40     56     65  
  10-метровый    50     65     74  

С учётом того, что и сам смеситель обеспечивает меньший уровень передачи гармониковых сигналов децибел на 10-15, в принципе, получается приличное подавление.
Ну а для обладателей ключевых смесителей с динамическим диапазоном 110-115 дБ цифры эти могут показаться недостаточными - им подавай как минимум 80 дБ.

Ну и ничего страшного, даже количество катушек не придётся увеличивать, просто заменим полосовые фильтры на ФНЧ 7-го порядка.
Полосовой LC фильтр
Рис.2

Расчёт фильтров нижних частот проведём с помощью другой таблицы  ссылка на таблицу.

 Диапазон (МГц)    L2 (мкГн)   L3 (мкГн)   L4 (мкГн)   С5 (пФ)   С6, С6_1 (пФ)    С7 (пФ) 
  1,70 - 2,50     37,6     40,2     37,6     235     357     235  
  2,50 - 3,70     25,4     27,2     25,4     159     241     159  
  3,70 - 5,60     16,8     18     16,8     105     160     105  
  5,60 - 8,10     11,6     12,4     11,6     73     110     73  
  8,10 - 12,1     7,8     8,3     7,8     49     74     49  
  12,1 - 18,2     5,2     5,5     5,2     32     49     32  
  18,2 - 30,0     3,1     3,4     3,1     20     30     20  

  Диапазон     Подавление приёма  
  на 3-й гармонике (дБ) 
  Подавление приёма  
  на 5-й гармонике (дБ) 
  Подавление приёма  
  на 7-й гармонике (дБ) 
  80-метровый    89     121     142  
  40-метровый    89     121     142  
  30-метровый    86     118     140  
  20-метровый    83     115     136  
  15-метровый    76     108     129  
  10-метровый    86     118     140  

Если и этого мало - прямая дорога к эллиптическим фильтрам Кауэра  ссылка на таблицу.

Теперь, что касается элементов.
Если нет особого желания ковыряться с подстроечными конденсаторами и высокочастотным АЧХ-ометром, рекомендую обзавестись недорогим китайским измерителем емкостей и индуктивностей и подобрать номиналы элементов в фильтрах с точностью 3-5%. Параллельные и последовательные соединения никак не возбраняются.

К дросселю L1 следует отнестись с определённой долей уважения - его индуктивность должна значительно превышать индуктивности катушек L2, а собственная ёмкость быть значительно ниже значений конденсаторов С5.
Готовым дроссельком здесь не обойтись, поэтому намотать его придётся самостоятельно на низкочастотном тороидальном феррите М2000. Количество витков 10-15, рассчитывается в программе Coil32 в зависимости от размеров кольца.

Настройка схемы сводится к установке токов покоя транзисторов в пределах 15мА. Делается это подбором соответствующих резисторов - R6 и R11.
Если выходное напряжение в точке соединения R15 и R16 будет сильно отличаться от указанного на схеме - придётся поиграться номиналом резистора R10 или R13.




 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved