Асимметричные ВЧ входные фильтры

Эта статья – продолжение предыдущей про НЧ полосовые фильтры на входе КВ приемника. Описанные там полосовые фильтры НЧ диапазонов, вместе с приведенными ниже полосовыми фильтрами ВЧ диапазонов образуют набор высококачественных фильтров КВ приемника с первой ПЧ в несколько мегагерц.

В данной статье описываются фильтры на ВЧ КВ диапазоны. Поэтому асимметрии АЧХ в данном случае выбрана такой, чтобы увеличить подавление снизу по частоте.

Ведь на НЧ КВ диапазонах (от 14 до 50 MHz) при ПЧ ниже принимаемой частоты применяется преобразование вниз. То есть и частота ПЧ и зеркальный канал лежат ниже рабочей частоты. Поэтому более разумен фильтр, который сильнее подавляет низкие частоты (пусть даже в некоторый ущерб низким – ведь там все равно нет паразитных каналов приема). То есть нам нужен гибрид полосового фильтра и фильтра верхних частот.

Данные и параметры

Такое решение существует и показано на следующем рисунке.


Рис. 1

Это по сути трехконтурный полосовой фильтр с емкостными связями (со входом, выходом, и между контурами). Первый параллельный контур состоит из С1, L1, C2, C3. Второй (контур связи) – из C3, L2, C4. Третий идентичен первому – С6, L3, C5, C4.

Отличие от обычных схем здесь в том, что элементы С1, L1, С2 образуют по схеме дополнительный фильтр верхних частот. И еще один такой же фильтр состоит из C5, L3, C6. Два этих ФВЧ и дают нужный нам дополнительный завал низких частот.

 

Параметры фильтров сведены в таблицу. Фильтры рассчитаны таким образом, чтобы использовать номиналы конденсаторов стандартного 5% ряда. Входное и выходное сопротивления 50 Ом. Данные по потерям в полосе и избирательности рассчитаны для конденсаторов с добротностью 500 (обычные керамические) и катушек с добротностью 200 (не очень тонкий провод).

N Параметры  L1, L3
(uH)		  L2
(uH)		 С АЧХ
Полоса, (MHz) Потери в полосе (dB) С1, С6 (pF) С2, С5 (pF) С3, С4 (pF)
1 13,9...14,5 2,9 7,41 0,57 12 5,1 430 рис. 2
2 13,8...18,5 1,0 1,25 1,2 56 36 125 рис. 3
3 17,9...18,3 2,6 6,0 0,46 9,1 3,9 330 рис. 4
4 17,9...21,6 1,9 1,9 1,99 27 10 56 рис. 5
5 20,9...21,6 3,2 6,2 0,24 6,2 3,0 470 рис. 6
6 20,9...25,3 1,3 1,54 1,6 24 9,1 51 рис. 7
7 24,3...25,2 2,6 4,05 0,50 7,5 2,7 160 рис. 8
8 24,7...29,9 1,1 0,92 0,47 24 16 130 рис. 9
9 27,7...29,9 2,0 1,88 0,80 13 4,7 75 рис. 10
10 49,9...52,3 2,0 1,75 0,40 4,3 1,3 47 рис. 11

 

АЧХ фильтров показаны на следующих рисунках (тонкой синей линией на каждом из рисунков дана для сравнения АЧХ полосового фильтра без потерь с симметричной частотной характеристикой):


Рис. 2. Диапазон 20 m, частота меняется от 4 до 20 МГц.



Рис. 3. Диапазоны 20 и 17 m, частота меняется от 5 до 40 МГц



Рис. 4. Диапазон 17 m, частота меняется от 8 до 30 МГц



Рис. 5. Диапазоны 17 и 15 m, частота меняется от 8 до 30 МГц



Рис. 6. Диапазон 15 m, частота меняется от 10 до 30 МГц



Рис. 7. Диапазоны 15 и 12 m, частота меняется от 8 до 38 МГц



Рис. 8. Диапазон 12 m, частота меняется от 10 до 40 МГц



Рис. 9. Диапазоны 12 и 10 m, частота меняется от 10 до 40 МГц



Рис. 10. Диапазон 10 m, частота меняется от 10 до 40 МГц



Рис. 11. Диапазон 6 m, частота меняется от 30 до 70 МГц

Видно, что при ПЧ, 8 МГц, зеркальный канал (отстоящий вниз по частоте на удвоенную ПЧ, т.е. на 16 МГц) подавляется лучше 80 дБ (кроме широкополосного 8-го фильтра 25-29 MHz где получается 73 дБ и высокочастотного 10-го где выходит чуть меньше 70 дБ). То есть это фильтры для очень хорошего приемника.

Конструкция

Должна обеспечивать:

  1. Малое паразитное просачивание в обход фильтров. Глухое экранирование в закрытой металлической коробке (например, паянной из фольгированного стеклотекстолита) обязательно.

  2. Отсутствие паразитной магнитной связи между катушками (взаимно перпендикулярные оси, разнос по расстоянию).

  3. Катушки больше 1 uH выполнены с сердечником. Или с подстроечным или с на кольце из карбонильного железа. В последнем случае катушки надо предварительно измерить и подогнать к расчетной величине (обязательно уже на месте, т.к. экраны снижают индуктивность), оставив возможность двигать по кольцу последние несколько витков для точной юстировки. Катушки меньше 1 uH выполняют бескаркасными цилиндрическими или тоже на кольце из карбонильного железа но с малой проницаемостью. Предполагается, что количество витков и конструктив катушек вы можете рассчитать под заданную индуктивность самостоятельно (если это не так, то вам, пожалуй, стоит повременить с подобными конструкциями).

  4. Конденсаторы фильтра желательно отобрать перед установкой с отклонениями от номинала не более 2% (в принципе, можно и без отбора использовать 5%, но тогда может вырасти неравномерность в полосе). Если подстройка катушек невозможна, то конденсаторы меньше 20 pF следует заменить подстроечными.

Настройка

Если катушки предварительно измерены и установлены в расчетные значения, то настройка широкополосных (на два соседних диапазона) фильтров не требуется. Максимум небольшая подстройка катушками для лучшей равномерности АЧХ в полосе.

Напротив, узкополосные (однодиапазонные) фильтры настраивать придется. Или подстроечными сердечниками катушек, или подстроечными конденсаторами – смотря что в вашей конструкции есть. Но зато эта настройка очевидна: все три контура в резонанс.

Bonn, 07.06.2014

На главную - Main page