Απλό και φθηνό φίλτρο για SSB
Vorontsov A. RW6HRM προτείνει, ως εναλλακτική λύση στα EMF, τη χρήση ενός απλού και, κυρίως, φθηνού κυκλώματος φίλτρου χαλαζία. Το άρθρο είναι σχετικό λόγω της σπανιότητας και του υψηλού κόστους αυτών των στοιχείων.
Πρόσφατα, πολύ συχνά στις εκδόσεις του Διαδικτύου υπάρχουν "δάκρυα" από αρχάριους ραδιοερασιτέχνες, λένε, είναι δύσκολο να πάρεις ένα EMF, είναι ακριβό, ένα φίλτρο χαλαζία είναι δύσκολο να κατασκευαστεί, χρειάζονται όργανα κ.λπ.
Πράγματι, τώρα είναι αρκετά προβληματικό να αποκτήσετε ένα καλό νέο EMF, αυτό που προσφέρεται στην αγορά είναι ένα βαθύ μεταχειρισμένο χωρίς εγγύηση κανονικής λειτουργίας και η κατασκευή ενός φίλτρου χαλαζία ακόμη και σε χαλαζία που διατίθεται στο εμπόριο στα 8,86 MHz χωρίς να έχει το κατάλληλο εξοπλισμός ελέγχου και μέτρησης, «στο ματάκι», αδύνατο. Εκ πρώτης όψεως, η κατάσταση δεν είναι τόσο μεγάλη...
Ωστόσο, υπάρχει μια επιλογή να φτιάξετε ένα απλό φίλτρο χαλαζία για πομπό ή πομποδέκτη SSB χαμηλής συχνότητας αρκετά απλό και, το πιο σημαντικό, φθηνό. Αρκεί να περπατήσετε στα καταστήματα ραδιοφώνου και να δείτε προς πώληση κρυστάλλους χαλαζία με «δύο πόδια» για τηλεχειριστήρια για συχνότητες από 450 έως 960 kHz. Αυτά τα εξαρτήματα κατασκευάζονται με αρκετά μεγάλες ανοχές στις παραγόμενες συχνότητες, γεγονός που μας δίνει το δικαίωμα να επιλέξουμε τόσο την ενδιάμεση συχνότητα που χρησιμοποιείται όσο και το εύρος ζώνης του φίλτρου που θα κατασκευαστεί. Επιτρέψτε μου να κάνω μια κράτηση αμέσως: η ιδέα δεν είναι δική μου, είχε δοκιμαστεί προηγουμένως από τον Σουηδό ραδιοερασιτέχνη HARRY LYTHALL, SM0VPO, και απλώς σας ενημερώνω σχετικά (αφού έφτιαξα πολλά φίλτρα για τον εαυτό μου).
Το κύκλωμα CL1 σε αυτό το παράδειγμα είναι το φορτίο του προηγούμενου σταδίου του ενισχυτή, αυτό είναι ένα τυπικό κύκλωμα 455 kHz από οποιονδήποτε δέκτη AM ξένης κατασκευής. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε δεδομένα από βιβλιογραφία ραδιοερασιτεχνών για αυτοσχέδια κυκλώματα σε συχνότητα 465 kHz, μειώνοντας τον αριθμό των στροφών κατά 5%. Οι τελείες υποδεικνύουν την αρχή των πηνίων επικοινωνίας L2 και L3 10–20 στροφές είναι αρκετές.
Είναι πολύ πιθανό να εγκαταστήσετε ένα φίλτρο αμέσως μετά το μίξερ, για παράδειγμα, ένα δακτύλιο με τέσσερις διόδους. Σε αυτή την περίπτωση, θα λάβετε ήδη έναν μετασχηματιστή 1:1:1, ο οποίος μπορεί να κατασκευαστεί σε δακτύλιο F600 με εξωτερική διάμετρο 10 - 12 mm, τον αριθμό των στροφών του στριμμένου τριπλού σύρματος PEL-0,1 - 10 - 30. Ο πυκνωτής C στην περίπτωση ενός μετασχηματιστή, φυσικά, δεν χρειάζεται. Εάν το δεύτερο στάδιο του ενισχυτή είναι κατασκευασμένο σε τρανζίστορ, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντίσταση 10 kOhm στο κύκλωμα βάσης ρύθμισης ρεύματος, τότε δεν χρειάζεται πυκνωτής απομόνωσης 0,1 μF. Και αν αυτό το φίλτρο χρησιμοποιείται σε ένα απλό κύκλωμα ραδιοκυκλώματος, τότε η αντίσταση μπορεί να εξαλειφθεί.
Τώρα από τον υπόλοιπο σωρό χαλαζία πρέπει να επιλέξουμε έναν κατάλληλο για τον ταλαντωτή αναφοράς. Εάν επιλέξουμε χαλαζία στα 455 kHz στις τιμές που υποδεικνύονται στο διάγραμμα, τότε στην έξοδο του φίλτρου θα έχουμε μια χαμηλότερη πλευρική ζώνη, εάν στα 454 kHz θα έχουμε μια ανώτερη. Εάν δεν υπάρχει άλλος χαλαζίας, τότε είναι πολύ πιθανό να συναρμολογήσετε έναν ταλαντωτή αναφοράς χρησιμοποιώντας ένα χωρητικό κύκλωμα τριών σημείων και, επιλέγοντας τη συχνότητά του, να ρυθμίσετε το φίλτρο που προκύπτει. Σε αυτή την περίπτωση, η γεννήτρια πρέπει να γίνει με αυξημένα μέτρα όσον αφορά τη θερμική της σταθερότητα.
Αυτό είναι όλο. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν θα επιβαρυνθείτε με μεγάλα έξοδα για την κατασκευή αυτού του φίλτρου και το σήμα θα είναι αρκετά εμφανίσιμο. Φυσικά, λόγω της απλότητάς του, δεν ενδείκνυται πλέον η χρήση του σε πομπούς δεύτερης κατηγορίας, αλλά για 1,8 - 7 MHz θα είναι υπεραρκετός. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων, αυτός ο κλασικός σχεδιασμός συμπίπτει πλήρως με αυτόν που περιγράφεται στα βιβλία αναφοράς (για παράδειγμα, το Εγχειρίδιο βραχέων κυμάτων των Bunin και Yaylenko) - το κάτω μέρος του χαρακτηριστικού είναι κάπως σφιγμένο. Η εξασθένηση στη ζώνη διέλευσης είναι περίπου 1 - 2 dB, εξαρτάται από την ποιότητα των αντηχείων που χρησιμοποιούνται.
Αλλά αν βρείτε έναν ακόμη φθηνότερο τρόπο να βγείτε στον αέρα με SSB (εκτός φάσης) - ενημερώστε με
Βελτίωση της απόκρισης συχνότητας του φίλτρου χαλαζία "Leningrad".
S. Popov RA6CS
Κατά την εφαρμογή φίλτρων συχνότητας, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι ιδιαιτερότητες της εφαρμογής τους. Έχουμε ήδη συζητήσει νωρίτερα ότι τα ενεργά φίλτρα (τις περισσότερες φορές) είναι βολικά στη χρήση για την εφαρμογή σχετικά χαμηλοπερατών φίλτρων. Είναι βολικό να χρησιμοποιείται στο εύρος συχνοτήτων από εκατοντάδες kilohertz έως εκατοντάδες megahertz. Αυτές οι εφαρμογές φίλτρων είναι αρκετά βολικές στην κατασκευή και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να ρυθμιστούν σε συχνότητα. Ωστόσο, έχουν χαμηλή σταθερότητα παραμέτρων.
Η τιμή αντίστασης των αντιστάσεων στο φίλτρο δεν είναι σταθερή. Αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία, την υγρασία ή όταν τα στοιχεία γερνούν. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για την τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή. Ως αποτέλεσμα, αλλάζουν οι συχνότητες συντονισμού των πόλων του φίλτρου και οι ποιοτικοί τους παράγοντες. Εάν υπάρχουν μηδενικά απολαβής φίλτρου, τότε αλλάζουν και οι συχνότητες συντονισμού τους. Ως αποτέλεσμα αυτών των αλλαγών, το φίλτρο αλλάζει το . Λένε για ένα τέτοιο φίλτρο που "καταρρέει"
Μια παρόμοια κατάσταση συμβαίνει με τα παθητικά φίλτρα LC. Είναι αλήθεια ότι στα φίλτρα LC η εξάρτηση του πόλου ή της μηδενικής συχνότητας εξαρτάται λιγότερο από την τιμή της επαγωγής και της χωρητικότητας. Αυτή η εξάρτηση είναι ανάλογη με την τετραγωνική ρίζα, σε αντίθεση με τη γραμμική εξάρτηση στα κυκλώματα RC. Επομένως, τα κυκλώματα LC έχουν μεγαλύτερη σταθερότητα παραμέτρων (περίπου 10 -3).
Κατά τη διάρκεια της έρευνας, διαπιστώθηκε ότι οι μηχανικοί κραδασμοί, ειδικά στο κενό, έχουν μικρότερες απώλειες. Τα φίλτρα αναπτύχθηκαν σε μουσικά πιρούνια συντονισμού και έγχορδα. Οι μηχανικοί κραδασμοί διεγέρθηκαν και στη συνέχεια αφαιρέθηκαν με επαγωγείς μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, αυτά τα σχέδια αποδείχθηκαν ακριβά και δυσκίνητα.
Στη συνέχεια, η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανικούς κραδασμούς άρχισε να γίνεται χρησιμοποιώντας μαγνητοσυστολικά και πιεζοηλεκτρικά φαινόμενα. Αυτό κατέστησε δυνατή τη μείωση του μεγέθους και του κόστους των φίλτρων. Ως αποτέλεσμα έρευνας, διαπιστώθηκε ότι οι πλάκες κρυστάλλου χαλαζία έχουν τη μεγαλύτερη σταθερότητα συχνότητας δόνησης. Επιπλέον, έχουν πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Ως αποτέλεσμα, τα φίλτρα χαλαζία είναι μακράν ο πιο κοινός τύπος φίλτρων υψηλής ποιότητας. Η εσωτερική δομή και η εμφάνιση του συντονιστή χαλαζία φαίνονται στο σχήμα 1.
Εικόνα 1. Εσωτερική δομή και εμφάνισηαντηχείο χαλαζία
Τα μονοκρυσταλλικά αντηχεία χρησιμοποιούνται σπάνια σε κρυσταλλικά φίλτρα. Αυτή η λύση χρησιμοποιείται συνήθως από ραδιοερασιτέχνες. Επί του παρόντος, είναι πολύ πιο κερδοφόρο να αγοράσετε ένα έτοιμο φίλτρο χαλαζία. Επιπλέον, η αγορά προσφέρει συνήθως φίλτρα για τις πιο κοινές ενδιάμεσες συχνότητες. Οι κατασκευαστές φίλτρων χαλαζία χρησιμοποιούν μια άλλη λύση για να μειώσουν τις διαστάσεις. Δύο ζεύγη ηλεκτροδίων εναποτίθενται σε μία πλάκα χαλαζία, τα οποία σχηματίζουν δύο συντονιστές συνδεδεμένους ακουστικά. Η εμφάνιση μιας πλάκας χαλαζία με παρόμοιο σχέδιο και ένα σχέδιο του περιβλήματος όπου τοποθετείται φαίνεται στο σχήμα 2.
Εικόνα 2. Εμφάνιση πλάκας χαλαζία με δύο συντονιστές, σχέδιο του περιβλήματος και εμφάνιση του φίλτρου χαλαζία
Αυτή η λύση ονομάζεται ζεύγος χαλαζία. Το απλούστερο φίλτρο χαλαζία αποτελείται από ένα ζεύγος. Η γραφική του ονομασία φαίνεται στο σχήμα 3.
Εικόνα 3. Γραφικός προσδιορισμός ζεύγους χαλαζία
Το διπλό χαλαζία είναι ηλεκτρικά ισοδύναμο με το κύκλωμα φίλτρου διέλευσης ζώνης με δύο συζευγμένα κυκλώματα που φαίνονται στο σχήμα 4.
Εικόνα 4. Κύκλωμα διπλού κυκλώματοςφίλτρο ισοδύναμο με χαλαζία
Η διαφορά έγκειται στον επιτεύξιμο παράγοντα ποιότητας των κυκλωμάτων, άρα και στο εύρος ζώνης του φίλτρου. Το κέρδος είναι ιδιαίτερα αισθητό σε υψηλές συχνότητες (δεκάδες megahertz). Τα φίλτρα χαλαζία τέταρτης τάξης κατασκευάζονται σε δύο ζεύγη συνδεδεμένα μεταξύ τους χρησιμοποιώντας πυκνωτή. Η είσοδος και η έξοδος αυτών των δύο δεν είναι πλέον ισοδύναμες, επομένως συμβολίζονται με μια τελεία. Το διάγραμμα αυτού του φίλτρου φαίνεται στο σχήμα 5.
Εικόνα 5. Κύκλωμα φίλτρου χαλαζία τέταρτης τάξης
Τα φίλτρα L1C1 και L2C3, ως συνήθως, έχουν σχεδιαστεί για να μεταμορφώνουν την αντίσταση εισόδου και εξόδου και να τα φέρνουν σε μια τυπική τιμή. Τα φίλτρα χαλαζία όγδοης τάξης κατασκευάζονται με παρόμοιο τρόπο. Για την εφαρμογή τους, χρησιμοποιούνται τέσσερα δίδυμα χαλαζία, αλλά σε αντίθεση με την προηγούμενη έκδοση, το φίλτρο κατασκευάζεται σε ένα περίβλημα. Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός τέτοιου φίλτρου φαίνεται στο Σχήμα 6.
Εικόνα 6. Σχηματικό διάγραμμα φίλτρου χαλαζία όγδοης τάξης
Ο εσωτερικός σχεδιασμός ενός φίλτρου χαλαζία όγδοης τάξης μπορεί να μελετηθεί από τη φωτογραφία του φίλτρου με αφαιρούμενο το κάλυμμα, η οποία φαίνεται στο Σχήμα 7.
Εικόνα 7. Εσωτερικός σχεδιασμός κρυσταλλικού φίλτρου όγδοης τάξης
Η φωτογραφία δείχνει ξεκάθαρα τέσσερις διπλούς χαλαζία και τρεις πυκνωτές επιφανειακής στήριξης (SMD). Παρόμοιος σχεδιασμός χρησιμοποιείται σε όλα τα σύγχρονα φίλτρα, τόσο διαπεραστικά όσο και επιφανειακά. Χρησιμοποιείται τόσο από εγχώριους όσο και από ξένους κατασκευαστές φίλτρων χαλαζία. Μεταξύ των εγχώριων κατασκευαστών, μπορούμε να αναφέρουμε την JSC Morion, την LLC NPP Meteor-Kurs ή τον όμιλο επιχειρήσεων Piezo. Ο κατάλογος των αναφορών δείχνει μερικούς από τους ξένους κατασκευαστές φίλτρων χαλαζία. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η σχεδίαση που φαίνεται στο Σχήμα 7 μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί σε επιφανειακά τοποθετημένα πακέτα (SMD).
Όπως μπορούμε να δούμε, τώρα δεν υπάρχει πρόβλημα να αγοράσετε ένα έτοιμο φίλτρο χαλαζία με ελάχιστα μεγέθηκαι σε λογική τιμή. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό υψηλής ποιότητας δεκτών, πομπών, πομποδεκτών ή άλλων τύπων ραδιοεξοπλισμού. Για να διευκολύνουμε την πλοήγηση στους τύπους φίλτρων χαλαζία που προσφέρονται στην αγορά, παρουσιάζουμε ένα γράφημα τυπικών εξαρτήσεων της απόκρισης πλάτους-συχνότητας από τον αριθμό των συντονιστών (πόλων), που δίνεται από την SHENZHEN CRYSTAL TECHNOLOGY INDUSTRIAL
Εικόνα 8. Τυπικό σχήμα της απόκρισης συχνότητας ενός φίλτρου χαλαζία ανάλογα με τον αριθμό των πόλων
Λογοτεχνία:
Μαζί με το άρθρο "Φίλτρα Quartz" διαβάστε:
http://site/Sxemoteh/filtr/SAW/
http://site/Sxemoteh/filtr/piezo/
http://site/Sxemoteh/filtr/Ceramic/
http://site/Sxemoteh/filtr/Prototip/
Ένα από τα κύρια καθήκοντα κατά τη δημιουργία εξοπλισμού για ερασιτεχνικές ραδιοεπικοινωνίες HF και VHF είναι η επιλογή, η οποία επιλύεται χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους φίλτρων. Η επίτευξη υψηλών παραμέτρων φίλτρου απαιτεί τη χρήση στοιχείων υψηλής ποιότητας. Τέτοια στοιχεία είναι οι μαγνητοσυσταλτικοί δίσκοι στα ηλεκτρομηχανικά φίλτρα και οι συντονιστές χαλαζία στα πιεζοηλεκτρικά φίλτρα. Στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, τα σχεδόν πολυωνυμικά φίλτρα σκάλας χαλαζία που χρησιμοποιούν πανομοιότυπους συντονιστές έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα.
Όλα τα φίλτρα ζώνης διέλευσης είναι κατασκευασμένα με βάση μετασχηματισμούς πρωτότυπων φίλτρων χαμηλής διέλευσης. Τα πολυωνυμικά φίλτρα περιέχουν σειρές και παράλληλα κυκλώματα. Τέτοια φίλτρα έχουν γεωμετρικά συμμετρικά χαρακτηριστικά σε σχέση με την κεντρική συχνότητα. Αλλά όταν σχεδιάζετε σε πολλές περιπτώσεις (στενή ζώνη, υψηλές συχνότητες κ.λπ.) δεν είναι πολύ βολικά από την άποψη του σχεδιασμού, της κατασκευής και της διαμόρφωσης λόγω της σημαντικής διαφοράς στις τιμές των στοιχείων σειράς και παράλληλα κυκλώματα. Για φίλτρα επαρκώς στενής ζώνης, η αναλογία τιμών επαγωγής και χωρητικότητας σε παράλληλους και σειριακούς βραχίονες είναι τόσο υψηλή που τα μεγέθη των στοιχείων γίνονται απαράδεκτα. Επομένως, τα bandpass φίλτρα εφαρμόζονται συχνά σε φόρμα διαγράμματος, που αποτελείται μόνο από σειριακά ή παράλληλα κυκλώματα διασυνδεδεμένα με επαγωγικούς ή χωρητικούς συνδέσμους. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι τα φίλτρα συγκεντρωμένης επιλογής - FSS σε συζευγμένα κυκλώματα και φίλτρα χαλαζία σκάλας. Τα χαρακτηριστικά εξασθένησης ενός ζωνοπερατού φίλτρου σε συζευγμένα κυκλώματα με σχετικό εύρος ζώνης που δεν υπερβαίνει το 10-20% της μέσης συχνότητας φίλτρου μπορεί να είναι πολύ κοντά στα χαρακτηριστικά εξασθένησης ενός πολυωνυμικού φίλτρου ζώνης με τον ίδιο αριθμό ταλαντωτικών κυκλωμάτων. Τέτοια φίλτρα μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας πίνακες πολυωνυμικών πρωτοτύπων χαμηλής διέλευσης. Επομένως, αυτά τα φίλτρα ονομάζονται οιονεί πολυωνυμικά.
Τα θέματα σχεδιασμού και κατασκευής οιονεί πολυωνυμικών φίλτρων σκάλας χαλαζία SSB και CW σε ερασιτεχνικές συνθήκες παραμένουν επίκαιρα εδώ και ένα τέταρτο του αιώνα. Κατά το παρελθόν, πολλά άρθρα σχετικά με αυτό το θέμα έχουν δημοσιευτεί στον Τύπο. Ο J. Hardcastle (G3JIR) θεωρείται πρωτοπόρος, αναγνωρισμένος ειδικός και εκλαϊκευτής των φίλτρων σκάλας χαλαζία στους ραδιοερασιτέχνες. Ήταν από τους πρώτους που έδωσε άξια προσοχή και έβαλε πολλή δουλειά και ταλέντο στην ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για τον υπολογισμό των παραπάνω φίλτρων. Το άρθρο του έγινε μπεστ σέλερ.
Υπολογισμός και μοντελοποίηση φίλτρων χαλαζία υψηλής ποιότητας με καθορισμένες παραμέτρους δύσκολο έργο, που απαιτεί εκτέλεση μεγάλη ποσότηταμαθηματικούς υπολογισμούς. Η χρήση υπολογιστών μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση αυτού του προβλήματος. Ο πρώτος λάτρης αυτής της τάσης στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη ήταν ο U. Rohde (DJ2LR). Οι γνώσεις και η εμπειρία του στον υπολογισμό των φίλτρων γεφυρών αποτυπώνονται στο πρόγραμμα για την οικογένεια των μικρών υπολογιστών και περιγράφονται αναλυτικά στο.
Αλλά όχι μόνο στο εξωτερικό δόθηκε προσοχή στα φίλτρα χαλαζία. Ο Β. Ζαλνεράουσκας δημοσίευσε μια σειρά άρθρων στις σελίδες του περιοδικού Ραδιοφώνου, στα οποία ανέδειξε νέες, άγνωστες από τους προκατόχους του, σελίδες στη θεωρία και την πράξη κατασκευής φίλτρων χαλαζία. Οι Bunin S.G. και Yaylenko L.P. έδωσαν άξια προσοχής σε αυτό το θέμα. Το «Εγχειρίδιο ραδιοερασιτεχνών βραχέων κυμάτων» του ουκρανικού ντουέτου, «ευρέως γνωστό σε στενούς κύκλους», τυπώθηκε σε χιλιάδες αντίτυπα.
Από τη δημοσίευση των παραπάνω έργων, η πρόοδος, και μαζί με τον υπολογιστή και Πληροφορική, διείσδυσε βαθιά σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Δεν παρέκαμψαν ούτε το ραδιοερασιτεχνικό κίνημα.
Η χρήση προγραμμάτων υπολογιστή σας επιτρέπει να εκτελείτε γρήγορα και αποτελεσματικά μεγάλο όγκο μαθηματικών υπολογισμών, να αναλύετε τα αποτελέσματα και να επιλέγετε την καταλληλότερη επιλογή. Στο Διαδίκτυο, σε ιστότοπους αφιερωμένους σε ερασιτεχνικές ραδιοεπικοινωνίες, μπορείτε να βρείτε έως και δώδεκα διαφορετικά προγράμματα για τον υπολογισμό των φίλτρων σκάλας χαλαζία. Αλλά βασικά, αυτά τα προγράμματα υπολογίζουν μόνο τις τιμές των πυκνωτών ζεύξης και τις αντιστάσεις εισόδου των σχεδιασμένων φίλτρων. Επιπλέον, τα αναφερόμενα προγράμματα έχουν ένα αρκετά μεγάλο σφάλμα στα αποτελέσματα υπολογισμού, που σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει έως και το 50%. Αυτό το σφάλμα οφείλεται στην παρουσία στο ισοδύναμο ισοδύναμο κύκλωμα του συντονιστή χαλαζία Cs και Rd (Εικ. 1), που δεν εμπλέκονται στους υπολογισμούς κατά τη χρήση των αναφερόμενων προγραμμάτων.
Κατά τον υπολογισμό ηλεκτρικά κυκλώματαο συντονιστής χαλαζία, σύμφωνα με τη σελίδα 39, μπορεί να αντικατασταθεί από ένα ισοδύναμο ισοδύναμο κύκλωμα (Εικ. 1) με τις κατάλληλες παραμέτρους.
Ρύζι. 1.Ισοδύναμο ισοδύναμο κύκλωμα συντονιστή χαλαζία.
Αυτές οι παράμετροι συνδέονται μεταξύ τους με την ακόλουθη σχέση:
Στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, τα φίλτρα με χαρακτηριστικά δύο τύπων έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα - Butterworth και Chebyshev. Το φίλτρο Butterworth χαρακτηρίζεται από μια μονοτονική αλλαγή στην εξασθένηση και την καθυστέρηση της ζώνης διέλευσης. Η εξασθένηση της ζώνης διακοπής ποικίλλει κατά περίπου 6 dB ανά οκτάβα για κάθε στοιχείο κυκλώματος. Για παράδειγμα, ένα φίλτρο πέντε στοιχείων θα έχει εξασθένηση 30 dB στη διπλάσια συχνότητα αποκοπής και 60 dB εξασθένηση σε τετραπλάσια συχνότητα αποκοπής. Η κανονικοποιημένη συχνότητα αποκοπής για το φίλτρο Butterworth λαμβάνεται ως η συχνότητα στην οποία η εξασθένηση είναι 3 dB.
Τέτοια φίλτρα χαρακτηρίζονται από λιγότερο «κουδούνισμα» και χρησιμοποιούνται κυρίως για λήψη CW και κατά τη λειτουργία ψηφιακών τρόπων επικοινωνίας (RTTY, AMTOR, PACTOR, PACKET RADIO, κ.λπ.).
Η απόκριση συχνότητας των φίλτρων Chebyshev είναι ταλαντωτική στη ζώνη διέλευσης και μονότονη στη ζώνη διακοπής. Η ανομοιομορφία της εξασθένησης dA στη ζώνη διέλευσης σχετίζεται μοναδικά με τον μέγιστο συντελεστή ανάκλασης - Cotr και τον συντελεστή στάσιμου κύματος - SWR. Αυτή η σχέση φαίνεται στον Πίνακα 1. Το κύριο πλεονέκτημα αυτών των φίλτρων έναντι των φίλτρων με χαρακτηριστικά Butterworth είναι ο χαμηλότερος συντελεστής τετραγωνισμού με τον ίδιο αριθμό ταλαντωτικών κυκλωμάτων.
Η εξάρτηση της απόκρισης συχνότητας, του εύρους ζώνης, της εξασθένησης που εισάγεται από το φίλτρο και του συντελεστή τετραγωνισμού σε επίπεδα -6/-60 dB από το Cs παρουσιάζεται ξεκάθαρα στο Σχήμα. 2 και στον πίνακα. 2, και από το Rd στο Σχ. 3 και στον πίνακα. 3. Ως παράδειγμα, δίνονται τα χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας των οκτακρυστάλλων φίλτρων Chebyshev T08-10-3100 με συντελεστή ανάκλασης Kotr = 10%.
Ρύζι. 2. Εξάρτηση απόκρισης συχνότητας από Cs
Πίνακας 2.
Ρύζι. 3.Εξάρτηση απόκρισης συχνότητας από Rd
Πίνακας 3.
Η ανάλυση των ληφθέντων δεδομένων δείχνει ότι τα Cs και Rd επηρεάζουν σημαντικά το εύρος ζώνης, την εξασθένηση του φίλτρου και τον παράγοντα τετραγωνισμού. Ως εκ τούτου, το συμπέρασμα είναι ότι για ένα φίλτρο υψηλής ποιότητας, θα πρέπει να επιλέγονται συντονιστές χαλαζία με ελάχιστες τιμές Cs και Rd.
Οι συγγραφείς του προγράμματος "Υπολογισμός φίλτρων χαλαζία" προσπάθησαν να εξαλείψουν τις παραπάνω ελλείψεις. Τον Μάιο του 2001, μια από τις πρώτες εκδόσεις του προγράμματος δημοσιεύτηκε στους ιστότοπους του Κρασνοντάρ ( http://www.cqham.ru/ua1oj_d.htm) και τοποθεσία ().
Αυτό το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να υπολογίσετε τις παραμέτρους τριών, τεσσάρων, έξι και οκτώ κρυσταλλικών φίλτρων με χαρακτηριστικά Butterworth και Chebyshev χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που περιγράφεται στο και, και να δημιουργήσετε τα χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας των σχεδιασμένων φίλτρων. Στους υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκαν συντελεστές από τους πίνακες. Ένα θετικό χαρακτηριστικό αυτού του προγράμματος είναι η εφαρμογή ενός πρωτότυπου αλγορίθμου για τον υπολογισμό και την κατασκευή της απόκρισης πλάτους-συχνότητας οιονεί πολυωνυμικών φίλτρων σκάλας χαλαζία χρησιμοποιώντας ένα πλήρες ισοδύναμο κύκλωμα ενός συντονιστή χαλαζία. Ο αλγόριθμος βασίζεται στην ανάλυση γραμμικών τετραπόλων, η οποία περιγράφεται αναλυτικά στο. Μια άποψη μιας από τις πιο πρόσφατες εκδόσεις (V-6.1.8.0.) του προγράμματος φαίνεται στο Σχ. 4. Η φόρμα που δημιουργείται από το πρόγραμμα μπορεί να χωριστεί σε πέντε λειτουργικές ζώνες.
Τα περισσότερα απόΗ περιοχή της φόρμας καταλαμβάνεται από γραφήματα απόκρισης συχνότητας. Πάνω από αυτά υπάρχουν πίνακες με σχηματικά διαγράμματα φίλτρων και αποτελέσματα υπολογισμού. Στα δεξιά της απόκρισης συχνότητας υπάρχουν πίνακες των αρχικών δεδομένων του συντονιστή και του φίλτρου. Στο κάτω μέρος της φόρμας υπάρχει μια γραμμή κατάστασης, η οποία αντικατοπτρίζει τον σειριακό αριθμό της απόκρισης συχνότητας και το σύντομο όνομα του υπολογιζόμενου φίλτρου, την ημερομηνία και την ώρα των υπολογισμών και μερικές συμβουλές για την εργασία με το πρόγραμμα.
Ρύζι. 4.
Στιγμιότυπο οθόνης του προγράμματος.Οι συντομογραφίες που χρησιμοποιούνται στο πρόγραμμα πρέπει να εξηγηθούν:
Αμίνη– ελάχιστη εξασθένηση εισαγωγής.
F(Αμίν)– συχνότητα ελάχιστης εξασθένησης.
A(Fo)– εξασθένηση στη συχνότητα του συντονισμού σειράς.
dF(-N dB)– ικανότητα διόρθωσης κατά τον υπολογισμό φίλτρων με μετατόπιση ζώνης.
Εκτός από τις λειτουργίες των προηγούμενων εκδόσεων, έχουν εισαχθεί στο πρόγραμμα αρκετές νέες:
1. Αποθήκευση και άνοιγμα αρχείου με δεδομένα αντηχείου και φίλτρου (Εικ. 5.).
Ρύζι. 5.
2. Κατασκευή με την υπέρθεση έως και πέντε αποκρίσεων συχνότητας διαφορετικών φίλτρων (Εικ. 6.).
Ρύζι. 6.
3. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει τον υπολογισμό και την κατασκευή της απόκρισης συχνότητας φίλτρων στενής ζώνης 4, 6 και 8 κρυστάλλων με μετατόπιση προς τα πάνω της μέσης συχνότητας της ζώνης διέλευσης.
Η ιδέα της μετατόπισης εύρους ζώνης είναι δανεισμένη από το . Βρίσκεται στο γεγονός ότι η συχνότητα σειριακού συντονισμού κάθε αντηχείου χαλαζία αυξάνεται χρησιμοποιώντας έναν μικρό πυκνωτή διόρθωσης χωρητικότητας συνδεδεμένο σε σειρά με αυτόν (Εικ. 7).
Ρύζι. 7.
4. Το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να υπολογίζετε φίλτρα με χαρακτηριστικά Butterworth και Chebyshev με Cotr από 10 έως 25% (Εικ. 8).
Ρύζι. 8.
5. Η απόκριση συχνότητας απεικονίζεται με ακρίβεια 1 Hz σε συχνότητα. Το μέγιστο εύρος ζώνης απόκρισης συχνότητας είναι +/-30 kHz. Εάν γίνει υπέρβαση αυτής της τιμής, το πρόγραμμα εμφανίζει ένα μήνυμα σφάλματος (Εικ. 9).
Ρύζι. 9.
|
|
6. Το πρόγραμμα έχει τη δυνατότητα να προβάλλει οποιοδήποτε τμήμα της απόκρισης συχνότητας χρησιμοποιώντας κλιμάκωση (Εικ. 10). Για το σκοπό αυτό, πατώντας το αριστερό κουμπί του ποντικιού, επιλέγεται ένα ορθογώνιο τμήμα του γραφήματος διαγώνια από την επάνω δεξιά γωνία προς την κάτω αριστερή γωνία. Αυτό μπορεί να γίνει πολλές φορές, επιτυγχάνοντας την απαιτούμενη κλίμακα της εικόνας απόκρισης συχνότητας. Η επιστροφή στην αρχική προβολή γίνεται μετακινώντας το ποντίκι προς την αντίθετη κατεύθυνση - από την κάτω δεξιά γωνία προς την επάνω αριστερή.
Ρύζι. 10.
Ελάχιστες απαιτήσεις συστήματος για την εκτέλεση του προγράμματος: Pentium MMX-166MHz, SVGA 800x600x16bit, RAM-16MB, Windows 9x/ME/XP/NT/2000.
Μια πρακτική δοκιμή της λειτουργίας αυτού του προγράμματος δείχνει την υψηλή ακρίβεια των αποτελεσμάτων υπολογισμού. Το σφάλμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των μετρήσεων των παραμέτρων των συντονιστών χαλαζία και μπορεί να μην υπερβαίνει το 2-5%.
Για παράδειγμα, δίνονται τα αποτελέσματα του υπολογισμού τριών φίλτρων χαλαζία για έναν πομποδέκτη βραχέων κυμάτων όπως αυτός.
Για την κατασκευή αυτών των φίλτρων χρησιμοποιήθηκαν μικρού μεγέθους συντονιστές χαλαζία UTECH με συχνότητα 8867,238 kHz. Η επιλογή έπεσε σε αυτά τα αντηχεία λόγω της υψηλής ακρίβειας κατασκευής τους. Διασπορά συχνότητας συντονισμού σειράς σε παρτίδα 30 τεμ. δεν ξεπερνούσε τα +/- 150 Hz και οι αποκλίσεις των τιμών Ld και Cs ήταν εντός ανοχής 0,1%. Η μέτρηση της συχνότητας συντονισμού σειράς για αυτούς τους συντονιστές έδωσε το αποτέλεσμα:
Ρύζι. 11.Σχηματικά διαγράμματα και κύριες παράμετροι φίλτρων.
ZQ1 – T08-10-2800, φίλτρο 8ης τάξης, με χαρακτηριστικά Chebyshev, ανομοιομορφία στη ζώνη διέλευσης dA =0,044 dB, συντελεστής ανάκλασης 10%, εύρος ζώνης σχεδίασης 2800 Hz, που χρησιμοποιείται ως κύριο φίλτρο επιλογής σε λειτουργία SSB.
ZQ2 – В06С-760, φίλτρο 6ης τάξης, με χαρακτηριστικά Butterworth, με χωρητικότητες διόρθωσης, εύρος ζώνης σχεδίασης 760 Hz, χρησιμοποιείται ως κύριο φίλτρο επιλογής σε λειτουργία CW. Η προς τα πάνω μετατόπιση της κεντρικής συχνότητας ζώνης διέλευσης σε σχέση με τη συχνότητα αναφοράς είναι 1000 Hz.
ZQ3 – T04-10-2400, φίλτρο 4ης τάξης, με χαρακτηριστικά Chebyshev, ανομοιομορφία στη ζώνη διέλευσης dA =0,044 dB, ανάκλαση 10%, εύρος ζώνης σχεδίασης 2400 Hz, χρησιμοποιείται ως φίλτρο καθαρισμού σε λειτουργία SSB.
Για την παραγωγή αυτών των φίλτρων χαλαζία, απαιτήθηκαν 18 προ-δοκιμασμένα και επιλεγμένα αντηχεία. Η δοκιμή και η απόρριψη των συντονιστών διεξήχθη χρησιμοποιώντας έναν αυτοταλαντωτή "χωρητικής τριών σημείων" και έναν μετρητή συχνότητας (για παράδειγμα, Ch3-57, κ.λπ.). Μία από τις πολλές επιλογές γεννήτριας φαίνεται στο Σχ. 12.
Ρύζι. 12. Κύκλωμα αυτογεννήτριας.
Η ιδιαιτερότητα αυτού του κυκλώματος είναι η απουσία επαγωγέα. Οι λειτουργίες του σε αυτό το κύκλωμα εκτελούνται από έναν συντονιστή χαλαζία. Η γεννήτρια διεγείρεται κοντά στη συχνότητα παράλληλου συντονισμού του χαλαζία, στη ζώνη όπου η αντίδρασή της είναι θετική επαγωγική. Η κύρια απαίτηση για αντηχείασε αυτό το στάδιο
– κλείστε τιμές συχνότητας, η απόκλιση των οποίων δεν πρέπει να υπερβαίνει το ένα τέταρτο της ζώνης διέλευσης του φίλτρου. Διαφορετικά, θα είναι αρκετά δύσκολο να αποκτήσετε τα καθορισμένα χαρακτηριστικά. Κατά την επιλογή συντονιστών χαλαζία, μια υποχρεωτική παράμετρος είναι Cs Κατά την επιλογή συντονιστών χαλαζία, μια υποχρεωτική παράμετρος είναι- Στατική χωρητικότητα του συντονιστή, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τα MT-4080A, MIC-4070D ή παρόμοια Σε περίπτωση απουσίας τέτοιων συσκευών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια απλή γεννήτρια, ένα κύκλωμα γέφυρας και έναν δείκτη ισορροπίας (Εικ. 13. ). Αυτή η συσκευή σάς επιτρέπει να μετράτε μεγέθη.
Και Rd
Ρύζι. 13. Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.Τέλος, θα πρέπει να προσδιοριστεί η δυναμική αυτεπαγωγή Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιώντας το προαναφερθέν πρόγραμμα, υπολογίζεται ένα φίλτρο που προσομοιώνεται και διαμορφώνεται σε μακέτα ή σε πραγματικό σχέδιο. Στους υπολογισμούς, η αρχική τιμή Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.για συχνότητες της τάξης των 8-9 MHz, μπορούν να ληφθούν 15-20 mH. Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.Κατά τον συντονισμό, θα πρέπει να επιτύχετε την απόκριση συχνότητας στο σχήμα της που βρίσκεται πιο κοντά στην υπολογιζόμενη. Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.- Στατική χωρητικότητα του συντονιστή, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τα MT-4080A, MIC-4070D ή παρόμοια Σε περίπτωση απουσίας τέτοιων συσκευών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια απλή γεννήτρια, ένα κύκλωμα γέφυρας και έναν δείκτη ισορροπίας (Εικ. 13. ). Το εύρος ζώνης του προσαρμοσμένου φίλτρου μετράται σε επίπεδο –3 dB.Τα αρχικά δεδομένα και αυτά που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της μοντελοποίησης καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό της πραγματικής τιμής της δυναμικής επαγωγής ενός συντονιστή χαλαζία Συσκευή μέτρησης Cs και Rd..
Αλλαγή των αρχικών τιμών στο πρόγραμμα
dF
, επιτυγχάνετε στα αποτελέσματα υπολογισμού τις τιμές των πυκνωτών ζεύξης και των ζωνών διέλευσης που είναι κοντά στις τιμές του συντονισμένου φίλτρου. Εάν τα δεδομένα αυτά συμπίπτουν πλήρως Κατά την επιλογή συντονιστών χαλαζία, μια υποχρεωτική παράμετρος είναιθα πάρει την πραγματική αξία. Αυτή η συσκευή σάς επιτρέπει να μετράτε μεγέθηΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:
Επιλέγουμε 4 κομμάτια από μια παρτίδα συντονιστών χαλαζία. με τις πλησιέστερες παραμέτρους:
Συσκευή μέτρησης Cs και Rd. Fo=8861.736 kHz; Το εύρος ζώνης του προσαρμοσμένου φίλτρου μετράται σε επίπεδο –3 dB.=6,3 pF;
=5,7 Ohm.
Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογίζουμε ένα τετρακρυστάλλο φίλτρο Butterworth.
Για δεδομένες αρχικές τιμές:
Το εύρος ζώνης του προσαρμοσμένου φίλτρου μετράται σε επίπεδο –3 dB.=15 mH;
=2265 Hz;
πήρε την χωρητικότητα ζεύξης στο φίλτρο: Το εύρος ζώνης του προσαρμοσμένου φίλτρου μετράται σε επίπεδο –3 dB.=15 mH;
C2=C4=100 pF; C3=155,5 pF.
Συσκευή μέτρησης Cs και Rd.Στη διάταξη σύμφωνα με το διάγραμμα στο Σχ. 16 ή στην πραγματική διαδρομή λήψης του πομποδέκτη, χρησιμοποιώντας το RCC, ρυθμίζουμε ένα φίλτρο και μετράμε τη ζώνη διέλευσης σε επίπεδο –3 dB. Λήφθηκε:
=3363 Hz.
Στο πρόγραμμα, αλλάζοντας τις αρχικές τιμές μόνο των Ld και dF, επιτυγχάνουμε στα αποτελέσματα υπολογισμού:
C2=C4=100 pF; C3=155,5 pF;Όλες οι παράμετροι συνέπεσαν όταν:
=10,1 mH.
Η ρύθμιση των φίλτρων περιλαμβάνει τη λήψη χαρακτηριστικών πλάτους-συχνότητας κοντά σε αυτά που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα. Στη διαδικασία ρύθμισης των φίλτρων, χρησιμοποιήσαμε μια σπιτική γεννήτρια συχνοτήτων σάρωσης με αργή, περίπου 8-12 Hz, σάρωση βασισμένη στον παλμογράφο S1-76. Στο Σχ. 16 δείχνει το διάγραμμα, την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και τη θέση των εξαρτημάτων αυτού του GKCH.
 |
|
| σι) | ντο) |
Ρύζι. 15.Γεννήτρια ταλαντευόμενης συχνότητας.
Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην αντιστοίχιση του φίλτρου με τους καταρράκτες του ενισχυτή.
Στη διαδικασία των πειραμάτων με διάφορα κυκλώματα φίλτρων, επιλέχθηκε το βέλτιστο από την άποψη της απόκτησης της καθορισμένης απόκρισης συχνότητας και της ελάχιστης εξασθένησης. Ένα τέτοιο διάγραμμα φαίνεται στο Σχ. 16.Ρύζι. 16.
Ταίριασμα του φίλτρου χαλαζία και του ενισχυτή. Το φίλτρο χαλαζία εγκαθίσταται μεταξύ δύο κυκλωμάτων και συνδέεται εν μέρει σε κάθε κύκλωμα χρησιμοποιώντας χωρητικό διαχωριστή. Οι εξωτερικές χωρητικότητες φίλτρου περιλαμβάνονται στο χωρητικό διαχωριστικό. Αυτά τα κυκλώματα σάς επιτρέπουν να μετατρέψετε την ενεργή αντίσταση και να αντισταθμίσετε το χωρητικό αντιδραστικό στοιχείο της σύνθετης αντίστασης εισόδου του φίλτρου. Αυτό το αντίστοιχο κύκλωμα παρέχει μια λειτουργία με ελάχιστες απώλειες σήματος, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε ελάχιστο θόρυβο στα κυκλώματα επιλογής της διαδρομής λήψης. Συνιστάται η ρύθμιση της βαθμίδας ενίσχυσης που είναι συνδεδεμένη μπροστά από το φίλτρο σε σταθερή λειτουργία DC.Μια αλλαγή στο ρεύμα του τρανζίστορ συνοδεύεται από μια αλλαγή στην αντίσταση εξόδου του καταρράκτη. Αυτό οδηγεί σε αναντιστοιχία μεταξύ του σταδίου απολαβής και του φίλτρου. Στο Σχ. Το σχήμα 17 δείχνει την απόκριση συχνότητας χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του φίλτρου T08-10-3100 με διαφορετικούς τρόπους αντιστοίχισης με απόκλιση στην τιμή Rн.
εντός +/-20% από RoptΑπόκριση συχνότητας 1 - Rn=Ropt
;Απόκριση συχνότητας 3 -
Το στάδιο ενίσχυσης στο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου που ακολουθεί το φίλτρο έχει μεγάλη αντίσταση, περίπου δέκα kilo-ohms, η οποία αλλάζει ελάχιστα όταν αλλάζει το κέρδος. Επομένως, συνιστάται η εγκατάσταση ρυθμιζόμενων καταρρακτών μετά το φίλτρο. Για να μειωθεί ο αριθμός θορύβου αυτού του σταδίου, η πρώτη πύλη θα πρέπει να συμπεριληφθεί απευθείας στο κύκλωμα. Η παρουσία μιας χωρητικότητας διαχωρισμού και ενός διαιρέτη υψηλής αντίστασης, που ρυθμίζει τη λειτουργία τρανζίστορ στην πρώτη πύλη, αυξάνει την τάση θορύβου του ενισχυτή ενδιάμεσης συχνότητας. Σε ενισχυτές που βασίζονται σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου της σειράς KP306, KP350, για να διασφαλιστεί η βέλτιστη λειτουργία του καταρράκτη στο κύκλωμα πηγής, θα απαιτηθεί μια σταθεροποιημένη αρνητική πόλωση της τάξης των –3...-5 V , μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ενσωματωμένους σταθεροποιητές 79L05 ή μια αλυσίδα πολλών διόδων με ελάχιστη διαφορική αντίσταση όπως KD409 ή κ.λπ. .
Στο Σχ. Τα σχήματα 18, 19 και 20 δείχνουν τα πραγματικά χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας των υπολογισμένων, κατασκευασμένων και συντονισμένων φίλτρων. Τα αποτελέσματα του συντονισμού των φίλτρων συνέπεσαν με τα αποτελέσματα των υπολογισμών αυτών των φίλτρων με υψηλή ακρίβεια. Αυτό δείχνει για άλλη μια φορά ότι όχι μόνο σοβαρές, παγκοσμίου φήμης εταιρείες μπορούν να δημιουργήσουν φίλτρα χαλαζία υψηλής ποιότητας με καθορισμένες παραμέτρους.Εάν έχετε κάποιες δεξιότητες στην εργασία με ένα κολλητήρι και
όργανα μέτρησηςΈνας μέσος ραδιοερασιτέχνης μπορεί να ικανοποιήσει τις ανάγκες του σε ένα από τα πιο σημαντικά εξαρτήματα του εξοπλισμού του - ένα φίλτρο χαλαζία. Επιπλέον, θα του κοστίσει τουλάχιστον αρκετές φορές φθηνότερα από το να το αγοράσει σε μια αλυσίδα λιανικής.
Ρύζι. 18.Απόκριση συχνότητας φίλτρου T04-10-2400.
Ρύζι. 19.Απόκριση συχνότητας φίλτρου T08-10-2800.
Ρύζι. 20. Απόκριση συχνότητας φίλτρου B06S-760.Όποιος επιθυμεί να εξοικειωθεί με το πρόγραμμα «Υπολογισμός φίλτρων χαλαζία» μπορεί να κατεβάσει την τελευταία του έκδοση επίδειξης από τις διευθύνσεις που αναφέρονται παραπάνω.
Είναι δύσκολο να απαντηθούν όλες οι ερωτήσεις που τίθενται λεπτομερώς σε ένα σύντομο άρθρο περιοδικού. Κάθε ένα από αυτά είναι άξιο παρουσίασης, τουλάχιστον σε μεγάλο όγκο.
Αν όμως οι αναγνώστες πιστεύουν ότι ορισμένα από τα θέματα δεν καλύπτονται ή δεν αναφέρονται με επαρκή ακρίβεια, τότε ο συγγραφέας καλεί όλους τους ενδιαφερόμενους ραδιοερασιτέχνες σε διάλογο. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος ανταλλαγής απόψεων είναι μέσω e-mail. Οι εργασίες για τη βελτίωση του προγράμματος δεν σταματούν και όλα τα σχόλια και οι προτάσεις που λαμβάνονται δεν θα περάσουν απαρατήρητα.Εν κατακλείδι, ο συγγραφέας εκφράζει τη βαθιά του ευγνωμοσύνη και εκτίμηση Ντμίτρι Κουρνόσοφ(Severodvinsk) για συνεργασία στη δημιουργία του προγράμματος. Θα ήθελα επίσης να εκφράσω την ευγνωμοσύνη μου στον Vladimir Polyansky ( u102835 (at) dialup.podolsk.ru) και Igor Afanasyev (
UN9GW (στο) mail.ru
- ) για συμβουλές και εποικοδομητική κριτική που έγιναν κατά τη συζήτηση των υλικών κατά την προετοιμασία των τελευταίων εκδόσεων του προγράμματος.Αναφορές
- Hardcastle J. A. (G3JIR)"Σχεδίαση φίλτρου κρυστάλλου σκάλας" «Ραδιοφωνική Επικοινωνία», Φεβρουάριος 1979.
- Ο Δρ. Ulrich L. Rohde (DJ2LR)"Σχεδίαση φίλτρου κρυστάλλου με μικρούς υπολογιστές" "QST" Μάιος 1981.
- Zalnerauskas V. (UP2NV)«Φίλτρα χαλαζία σε πανομοιότυπους συντονιστές». «Ραδιόφωνο» Νο 1,2,6-1982, Νο 5,7-1983.
- Mathanov P. N.«Βασικές αρχές ανάλυσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
- Γραμμικά κυκλώματα"; Μόσχα, "Γυμνάσιο", 1972. Gluckman L. I.
- "Πιεζοηλεκτρικοί συντονιστές χαλαζία";Μόσχα, «Ραδιόφωνο και Επικοινωνίες», 1981.
- Bunin S. G. (UB5UN), Yaylenko L. P. (UT5AA)"Εγχειρίδιο ραδιοερασιτεχνών βραχέων κυμάτων"; Κίεβο, "Τεχνική", 1984.
- Hansel G. E.«Εγχειρίδιο για τους υπολογισμούς φίλτρων»· Μόσχα, «Σοβιετικό Ραδιόφωνο», 1974.
- Goncharenko I. (RC2AV)«Συνδυασμός ζωνών διέλευσης SSB/CW σε κρυστάλλινο φίλτρο με μεταβλητή ζώνη διέλευσης». «Ραδιοερασιτέχνης» Νο 11-1991.
Drozdov V.V (RA3AO)
Ορισμένα άρθρα παραλείπουν πληροφορίες σχετικά με τον τύπο του φίλτρου που διαμορφώνεται (σκάλα, γέφυρα, μονολιθικό), περιγράφοντας γενικούς κανόνες διαμόρφωσης. Ωστόσο, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι το καθένα από αυτά, μαζί με κοινά, έχει και τα δικά του χαρακτηριστικά.
Ας ξεκινήσουμε με τη ρύθμιση ενός φίλτρου τύπου σκάλας (Εικ. 1).
Η εμπειρία δείχνει ότι:
Το φίλτρο λαμβάνεται με τις καλύτερες παραμέτρους εάν όλοι οι κρύσταλλοι έχουν όσο το δυνατόν πιο κοντινές συχνότητες συντονισμού (±10 Hz). Ωστόσο, δεν θα πρέπει να στεναχωριέστε εάν δεν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, επειδή επιτυγχάνεται ένα καλό φίλτρο ακόμη και με απόσταση συχνότητας έως 1 kHz.
Είναι καλύτερο να επιλέξετε χαλαζία συμπεριλαμβάνοντάς τους στον ταλαντωτή αναφοράς της συσκευής στην οποία υποτίθεται ότι θα χρησιμοποιηθεί αυτό το φίλτρο και να χρησιμοποιήσετε τη χαμηλότερη συχνότητά τους απευθείας στον ταλαντωτή αναφοράς. Σε αυτή την περίπτωση, τα στοιχεία συντονισμού της γεννήτριας δεν πρέπει να αγγίζονται.
Το φίλτρο θα πρέπει να διαμορφωθεί απευθείας ως μέρος της «εγγενούς» συσκευής.
Εάν οι χαλαζίες έχουν άνισες συχνότητες, θα πρέπει να τοποθετηθούν με την ακόλουθη σειρά: η υψηλότερη συχνότητα θα πρέπει να εγκατασταθεί πρώτα στην είσοδο και όλες οι επόμενες - εναλλάξ από αριστερά προς τα δεξιά, κατά σειρά, με μείωση της συχνότητας.
Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται δοχεία μικρού μεγέθους, με ελάχιστο συντελεστή χωρητικότητας θερμοκρασίας (TKE) με ακρίβεια όχι χειρότερη από ±1,5%. Αλλά μην απελπίζεστε αν δεν βρείτε κανένα, γιατί θα πρέπει να τα επιλέξετε κατά τη διαδικασία εγκατάστασης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, κατά τη διαδικασία εγκατάστασης, έως και το 90% των κοντέινερ αντικαθίστανται με άλλες (αν και κοντινές) ονομασίες.
Είναι καλύτερα να χρησιμοποιείτε χαλαζία φίλτρου (που λαμβάνεται, για παράδειγμα, από αποσυναρμολογημένα εργοστασιακά φίλτρα).
Έτσι, από τέσσερα φίλτρα σε συχνότητα 10,7 MHz (τύπου FP2P-325-10700M-15), μπορείτε να συναρμολογήσετε τέσσερα φίλτρα σκάλας οκτώ κρυστάλλων (τα φίλτρα αυτά έχουν τέσσερα ζεύγη χαλαζία με τις ίδιες συχνότητες) με διαφορετικές, αλλά κοντά σε Συχνότητες 10,7 MHz. Συνήθως, αυτό κάνουν πολλοί ραδιοερασιτέχνες (συνήθως 4 άτομα), με το καθένα να έχει ένα φίλτρο. Ο πιο έμπειρος από αυτούς επιλέγει τέσσερα σετ χαλαζία της ίδιας συχνότητας και μετά χαλαζία με την ελάχιστη. κρατάει τα σκόρπια για τον εαυτό του, και τα υπόλοιπα τα δίνει πίσω στους φίλους του (ή το αντίστροφο;!). Ο χαλαζίας γεννήτριας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί με κάπως μικρότερη επιτυχία.
Στο σπίτι, ένα φίλτρο χαλαζία μπορεί να διαμορφωθεί με τρεις τρόπους.
Στην πρώτη περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε (εκτός από τη ρύθμιση της συσκευής) έναν άλλο πομποδέκτη με ψηφιακή κλίμακα ως βοηθητική συσκευή, στη δεύτερη περίπτωση - ένα GSS (τυποποιημένη γεννήτρια σήματος) και έναν μετρητή συχνότητας (με οριακή συχνότητα που υπερβαίνει τουλάχιστον τη χαμηλότερη συχνότητα της συσκευής σας που συντονίζεται, για παράδειγμα 1,9 MHz). Ένας μετρητής συχνότητας μετρά είτε τη συχνότητα GSS είτε τη συχνότητα GPA της υπό μελέτη συσκευής.
Στην τρίτη περίπτωση, χρησιμοποιείται ένας τοπικός ταλαντωτής χαλαζία για μία από τις συχνότητες λειτουργίας (είτε ο πομποδέκτης GSS είτε άλλος πομποδέκτης χωρίς ψηφιακή κλίμακα) και απαιτείται η παρουσία ψηφιακής ζυγαριάς στη συσκευή που συντονίζεται.
Και στις τρεις περιπτώσεις, ένα σήμα RF του εύρους λειτουργίας παρέχεται στην είσοδο της συσκευής που συντονίζεται. Στις δύο πρώτες περιπτώσεις, η παρεχόμενη συχνότητα αλλάζει αργά στη ζώνη διαφάνειας του φίλτρου χαλαζία, ενώ λαμβάνονται μετρήσεις S-meter σε σχετικές μονάδες και καταγράφονται στον πίνακα κάθε 200 Hz. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον πίνακα, κατασκευάζονται γραφήματα (απόκριση συχνότητας). Οι ενδείξεις του μετρητή S απεικονίζονται κατακόρυφα και η συχνότητα απεικονίζεται οριζόντια. Συνδέοντας τα σημεία που σημειώνονται στο γράφημα με μια γραμμή παρεμβολής (μέσος όρος), λαμβάνουμε την απόκριση συχνότητας - το χαρακτηριστικό πλάτους-συχνότητας του νέου φίλτρου.
Στην τρίτη περίπτωση, όλα γίνονται με τον ίδιο τρόπο, μόνο η ίδια η συντονισμένη συσκευή ρυθμίζεται σε συχνότητα, λαμβάνοντας μετρήσεις απευθείας από την ψηφιακή της κλίμακα και το S-meter ταυτόχρονα.
Σε αυτήν την περίπτωση, το φίλτρο "νέο κατασκευασμένο", κατά κανόνα, έχει:
Μια διαφορετική λωρίδα από την απαιτούμενη.
Ανομοιομορφία στο πάνω μέρος της απόκρισης συχνότητας.
Επίπεδη (και μερικές φορές με εκπομπές) χαμηλότερη κλίση της απόκρισης συχνότητας.
Στο μέλλον, το φίλτρο διαμορφώνεται στις τρεις παραπάνω κατευθύνσεις με σειρά προτεραιότητας.
Στο πρώτο στάδιο του συντονισμού (πρόχειρος συντονισμός), θα πρέπει να αποκτήσετε ένα εύρος ζώνης φίλτρου έως και 2,4 kHz αντικαθιστώντας τους πυκνωτές έναν προς έναν, ξεκινώντας από την είσοδο του φίλτρου και αφαιρώντας την απόκριση συχνότητας. Έχετε υπόψη σας τα εξής:
Εάν εγκαταστήσετε πρόσθετες χωρητικότητες παράλληλα με τον χαλαζία (ειδικά τις ακραίες) και αυξήσετε την ονομαστική τους τιμή (μέχρι ένα ορισμένο όριο), τότε το εύρος ζώνης του φίλτρου θα μειωθεί. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα θα παρατηρηθεί κατά την αύξηση της χωρητικότητας των πυκνωτών που πηγαίνουν στο περίβλημα. Όταν οι τιμές αυτών των χωρητικοτήτων μειωθούν, θα παρατηρηθεί το αντίθετο αποτέλεσμα. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για να περιορίσει το εύρος ζώνης ενός φίλτρου χαλαζία σε λειτουργία τηλέγραφου. Με αυτόν τον τρόπο, το εύρος ζώνης μπορεί να μειωθεί στα 0,8 kHz. Με περαιτέρω στένωση της ζώνης, η εξασθένηση του φίλτρου στη ζώνη διαφάνειας αυξάνεται απότομα (για να επιτευχθεί χαμηλή εξασθένηση σε ένα φίλτρο CW, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται συντονιστές με συντελεστή ποιότητας τουλάχιστον τάξης μεγέθους υψηλότερο από τον παράγοντα ποιότητας του φίλτρου )
Το μέγεθος των "καμπώνων" και των βυθίσεων στο πάνω μέρος της απόκρισης συχνότητας (γραμμικότητα του χαρακτηριστικού) θα εξαρτηθεί όχι μόνο από το μέγεθος των επιλεγμένων χωρητικοτήτων, αλλά και από την τιμή αντίστασης των αντιστάσεων φορτίου που είναι εγκατεστημένες στην είσοδο και έξοδο του φίλτρου. Καθώς η αντίστασή τους μειώνεται, η γραμμικότητα του χαρακτηριστικού βελτιώνεται, αλλά η εξασθένηση στη ζώνη διέλευσης του φίλτρου αυξάνεται.
Εάν είναι αδύνατο να επιτευχθεί επαρκής κλίση της χαμηλότερης κλίσης, ο χαλαζίας πρέπει να εγκατασταθεί παράλληλα με τις αντιστάσεις φορτίου, παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται στο φίλτρο, και από όλους τους διαθέσιμους χαλαζία, θα πρέπει να επιλεγεί η χαμηλότερη συχνότητα ή να μειωθεί η συχνότητά του. συνδέοντας την αυτεπαγωγή σε σειρά. Επιλέγοντας τον αριθμό των στροφών αυτής της αυτεπαγωγής, μπορείτε να αλλάξετε την απότομη κλίση της κατώτερης κλίσης.
Οι ρυθμίσεις του φίλτρου πρέπει να επαναληφθούν πολλές φορές. Αν ενεργοποιηθεί τελευταίο στάδιοδεν μπορούν να ληφθούν ρυθμίσεις για να επιτευχθεί αποδεκτή απόκριση συχνότητας, είναι απαραίτητο να προσπαθήσετε να ρυθμίσετε τη συχνότητα του διαδοχικού συντονισμού μεμονωμένων χαλαζιών. Για να γίνει αυτό, εγκαθίσταται ένας πυκνωτής σε σειρά με τον χαλαζία και επιλέγοντας αυτόν τον πυκνωτή, επιτυγχάνεται παραγωγή στη συχνότητα του υπόλοιπου χαλαζία. Εάν αυτό δεν βοηθήσει (και αυτό μπορεί να συμβεί εάν η διαφορά μεταξύ των συχνοτήτων των παράλληλων και σειριακών συντονισμών του χαλαζία είναι μικρή), ο χαλαζίας πρέπει να αντικατασταθεί. Ο χαλαζίας στο φίλτρο πρέπει να τοποθετηθεί σε μια αλυσίδα, θωρακίζοντας προσεκτικά την είσοδο από την έξοδο. Το σχήμα 2 δείχνει την απόκριση συχνότητας του δέκτη CF "TURBO-TEST", που λαμβάνεται σε διαφορετικές τιμές χωρητικότητας πυκνωτή. -
Εικ.2 - Για μεγαλύτερη σαφήνεια, λαμβάνονται οι τιμές συχνότητας χωρίς να τηρείται η λαμβανόμενη πλευρική ζώνη και η πραγματική τιμή IF. Το σχήμα 3 δείχνει την απόκριση συχνότητας της τελικής ρύθμισης του φίλτρου. -
Εικ.3
Τώρα αρκετοί πρακτικές συμβουλέςσχετικά με τη ρύθμιση ενός φίλτρου χαλαζία γέφυρας. Ένα τέτοιο φίλτρο φαίνεται στο Σχ. 4. Τα πηνία L1 και L2 περιέχουν 2x10 στροφές σύρματος με διάμετρο 0,31 mm, χρησιμοποιούνται ως πυρήνες δακτύλιοι φερρίτη από το FP2A-325-10.700 Το εύρος ζώνης του φίλτρου είναι 2,6 kHz.
Εάν έχετε ένα φίλτρο για χαμηλές συχνότητες (2...6 MHz), συνήθως αποδεικνύεται ότι είναι πιο στενής ζώνης από ό,τι απαιτείται και εάν ένα φίλτρο για υψηλές συχνότητες (8...10 MHz) είναι πολύ ευρυζωνικό. Στην πρώτη περίπτωση, το εύρος ζώνης θα πρέπει να επεκταθεί συνδέοντας επαγωγείς στον άνω ή κάτω (Εικ. 4) χαλαζία, ο οποίος θα πρέπει να επιλεγεί πειραματικά. Στη δεύτερη περίπτωση, για να μειωθεί το εύρος ζώνης, είναι απαραίτητο να συνδέσουμε πυκνωτές κοπής παράλληλα με τους συντονιστές (παρόμοια με τα πηνία). Ο χαλαζίας στο φίλτρο πρέπει να επιλέγεται με ακρίβεια 50 Hz (συχνότητα συντονισμού σειράς) και οι συχνότητες όλων των άνω συντονιστών πρέπει να είναι ίδιες και να διαφέρουν από τους κάτω (επίσης πανομοιότυπους) κατά 2...3 kHz.
Εάν είναι διαθέσιμοι μόνο κρύσταλλοι των ίδιων συχνοτήτων, μπορείτε να αλλάξετε τη συχνότητα των κρυστάλλων σβήνοντας το επάργυρο στρώμα από τον κρύσταλλο (αυξήστε τη συχνότητα) ή σκιάζοντας με μολύβι (χαμηλώστε). Αλλά η πρακτική δείχνει ότι η σταθερότητα των παραμέτρων ενός τέτοιου φίλτρου με την πάροδο του χρόνου αφήνει πολλά να είναι επιθυμητά.
Πιο σταθερά αποτελέσματα επιτυγχάνονται ρυθμίζοντας τη συχνότητα συνδέοντας έναν πυκνωτή συντονισμού σε σειρά με χαλαζία. Μετά τη ρύθμιση, συνιστάται η αντικατάσταση του πυκνωτή με σταθερή χωρητικότητα του ίδιου μεγέθους.
Με μεγάλο εύρος ζώνης φίλτρου, μπορεί να εμφανιστεί μια βύθιση (εξασθένιση) στη μέση της απόκρισης συχνότητάς του. Πρέπει να ειπωθεί ότι το βάθος του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R2. Η τιμή τους μπορεί να είναι από εκατοντάδες ohms (με εύρος ζώνης 3 kHz) σε συχνότητες 8...10 MHz έως αρκετά kilo-ohms σε χαμηλότερες συχνότητες και με μικρότερο εύρος ζώνης φίλτρου. Κατά την κατασκευή ενός φίλτρου γέφυρας, πρέπει να δοθεί μεγάλη προσοχή στη συμμετρία των βραχιόνων του, καθώς και στις περιελίξεις των μετασχηματιστών που περιλαμβάνονται σε αυτό και, φυσικά, στην προσεκτική θωράκιση της εισόδου από την έξοδο. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για τα φίλτρα γεφυρών στο.
Λογοτεχνία
1. Goncharenko I. Φίλτρα σκάλας σε άνισους συντονιστές. - Ραδιόφωνο, 1992, Νο 1, Σ. 18.
2. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Εγχειρίδιο ραδιοερασιτεχνών βραχέων κυμάτων. - Κ.: Τεχνολογία, 1984, Σ.21...25.
Διάβασε και γράψεχρήσιμος
Το φίλτρο χαλαζία είναι, όπως γνωρίζουμε, «το μισό από έναν καλό πομποδέκτη». Αυτό το άρθρο παρουσιάζει έναν πρακτικό σχεδιασμό δώδεκα βασικών φίλτρων επιλογής κρυστάλλου χαλαζία για υψηλής ποιότητας πομποδέκτη και σύνδεση υπολογιστή, επιτρέποντάς σας να διαμορφώσετε αυτό και οποιαδήποτε άλλα φίλτρα στενής ζώνης. Σε ερασιτεχνικά σχέδια, φίλτρα χαλαζία τύπου σκάλας οκτώ κρυστάλλων που κατασκευάζονται σε πανομοιότυπα αντηχεία χρησιμοποιούνται πρόσφατα ως κύριο φίλτρο επιλογής. Αυτά τα φίλτρα είναι σχετικά απλά στην κατασκευή και δεν απαιτούν μεγάλο κόστος υλικών.
Για τον υπολογισμό και τη μοντελοποίησή τους έχουν γραφτεί προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Τα χαρακτηριστικά των φίλτρων ικανοποιούν πλήρως τις απαιτήσεις για λήψη και μετάδοση σήματος υψηλής ποιότητας. Ωστόσο, με όλα τα πλεονεκτήματα, αυτά τα φίλτρα έχουν επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα - κάποια ασυμμετρία της απόκρισης συχνότητας (επίπεδη κλίση χαμηλής συχνότητας) και, κατά συνέπεια, χαμηλό συντελεστή τετραγωνισμού.
Η συμφόρηση των ερασιτεχνικών ραδιοφωνικών εκπομπών καθορίζει αρκετά αυστηρές απαιτήσεις για την επιλεκτικότητα ενός σύγχρονου πομποδέκτη σε ένα παρακείμενο κανάλι, επομένως το κύριο φίλτρο επιλογής πρέπει να παρέχει εξασθένηση εκτός της ζώνης διέλευσης όχι χειρότερη από 100 dB με συντελεστή τετραγωνισμού 1,5... 1,8 ( σε επίπεδα -6/-90 dB ).
Φυσικά, οι απώλειες και η ανομοιομορφία της απόκρισης συχνότητας στη ζώνη διέλευσης του φίλτρου θα πρέπει να είναι ελάχιστες. Με γνώμονα τις συστάσεις που εκτίθενται, επιλέχθηκε ως βάση ένα φίλτρο σκάλας δέκα κρυστάλλων με χαρακτηριστικό Chebyshev με ανομοιόμορφη απόκριση συχνότητας 0,28 dB.
Για να αυξηθεί η απότομη κλίση των πλαγιών παράλληλα με την είσοδο και την έξοδο του φίλτρου, εισήχθησαν πρόσθετα κυκλώματα, αποτελούμενα από συντονιστές και πυκνωτές χαλαζία συνδεδεμένους σε σειρά.
Οι υπολογισμοί των παραμέτρων των συντονιστών και του φίλτρου πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τη μέθοδο που περιγράφεται στο. Για μια ζώνη διέλευσης φίλτρου 2,65 kHz, ελήφθησαν οι αρχικές τιμές: C1,2 = 82,2 pF, Lkv = 0,0185 Hn, Rn = 224 Ohm. Το κύκλωμα φίλτρου και οι υπολογισμένες τιμές των τιμών του πυκνωτή φαίνονται στο Σχ. 1.
Ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί συντονιστές χαλαζία για τηλεοπτικούς αποκωδικοποιητές PAL σε συχνότητα 8,867 MHz, που παράγονται από την VNIISIMS (Aleksandrov, περιοχή Vladimir). Η σταθερή επαναληψιμότητα των κρυσταλλικών παραμέτρων, οι μικρές τους διαστάσεις και το χαμηλό κόστος έπαιξαν ρόλο στην επιλογή.
Η επιλογή της συχνότητας των συντονιστών χαλαζία για ZQ2-ZQ11 πραγματοποιήθηκε με ακρίβεια ±50 Hz. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση ενός οικιακού αυτοταλαντωτή και ενός βιομηχανικού μετρητή συχνότητας. Οι συντονιστές ZQ1 και ZQ12 για παράλληλα κυκλώματα επιλέχθηκαν από άλλες παρτίδες κρυστάλλων με συχνότητες αντίστοιχα χαμηλότερες και υψηλότερες από τη συχνότητα του κύριου φίλτρου κατά περίπου 1 kHz.
Το φίλτρο συναρμολογείται σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος από υαλοβάμβακα διπλής όψεως πάχους 1 mm (Εικ. 2).
Το ανώτερο στρώμα της επιμετάλλωσης χρησιμοποιείται ως κοινό σύρμα. Οι οπές στην πλευρά όπου είναι εγκατεστημένοι οι συντονιστές είναι βυθισμένες. Τα περιβλήματα όλων των αντηχείων χαλαζία συνδέονται με ένα κοινό καλώδιο με συγκόλληση.
Πριν από την εγκατάσταση των εξαρτημάτων, η πλακέτα κυκλώματος φίλτρου σφραγίζεται σε ένα επικασσιτερωμένο κουτί με δύο αφαιρούμενα καλύμματα. Επίσης, στο πλάι των τυπωμένων αγωγών συγκολλάται ένα διαχωριστικό οθόνης, που περνά ανάμεσα από τα καλώδια των αντηχείων κατά μήκος της κεντρικής αξονικής γραμμής της σανίδας.
Στο Σχ. Το σχήμα 3 δείχνει το διάγραμμα εγκατάστασης του φίλτρου. Όλοι οι πυκνωτές στο φίλτρο είναι CD και KM.
Μετά την κατασκευή του φίλτρου, προέκυψε το ερώτημα: πώς να μετρήσετε την απόκριση συχνότητάς του με μέγιστη ανάλυση στο σπίτι;
Χρησιμοποιήθηκε οικιακός υπολογιστής και ακολούθησε έλεγχος των αποτελεσμάτων της μέτρησης κατασκευάζοντας την απόκριση συχνότητας του φίλτρου σημείο προς σημείο χρησιμοποιώντας ένα επιλεκτικό μικροβολτόμετρο. Ως σχεδιαστής ραδιοερασιτεχνικού εξοπλισμού, με ενδιέφερε πολύ η ιδέα που πρότεινε η DG2XK να χρησιμοποιήσω πρόγραμμα υπολογιστήαναλυτής φάσματος χαμηλής συχνότητας (20 Hz...22 kHz) για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας φίλτρων ραδιοερασιτεχνών στενής ζώνης.
Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι το φάσμα υψηλής συχνότητας της απόκρισης συχνότητας ενός φίλτρου χαλαζία μεταφέρεται στην περιοχή χαμηλής συχνότητας χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό ανιχνευτή SSB και ένας υπολογιστής με εγκατεστημένο πρόγραμμα ανάλυσης φάσματος καθιστά δυνατή την προβολή της συχνότητας απόκριση αυτού του φίλτρου στην οθόνη.
Μια γεννήτρια θορύβου διόδου Zener χρησιμοποιείται ως πηγή του σήματος υψηλής συχνότητας DG2XK. Τα πειράματα που πραγματοποίησα έδειξαν ότι μια τέτοια πηγή σήματος επιτρέπει σε κάποιον να δει την απόκριση συχνότητας σε επίπεδο όχι μεγαλύτερο από 40 dB, το οποίο σαφώς δεν επαρκεί για συντονισμό φίλτρου υψηλής ποιότητας. Για να δείτε την απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου σε επίπεδο -100 dB, η γεννήτρια πρέπει να έχει
το επίπεδο του πλευρικού θορύβου είναι κάτω από την καθορισμένη τιμή και ο ανιχνευτής έχει καλή γραμμικότητα με μέγιστο δυναμικό εύρος όχι χειρότερο από 90... 100 dB.
Για το λόγο αυτό, η γεννήτρια θορύβου αντικαταστάθηκε από μια παραδοσιακή γεννήτρια σάρωσης (Εικ. 4). Η βάση είναι το κύκλωμα ενός ταλαντωτή χαλαζία, στον οποίο η σχετική πυκνότητα ισχύος φασματικού θορύβου είναι ίση με -165 dB/Hz. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς θορύβου της γεννήτριας στα 10 kHz αποσυντονίζεται σε εύρος ζώνης 3 kHz
μικρότερη από την ισχύ της κύριας ταλάντωσης της γεννήτριας κατά 135 dB!Η διάταξη της αρχικής πηγής είναι ελαφρώς τροποποιημένη. Έτσι, αντί για διπολικά τρανζίστορ, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και ένα κύκλωμα που αποτελείται από επαγωγέα L1 και varicaps VD2-VD5 συνδέεται σε σειρά με τον συντονιστή χαλαζία ZQ1. Η συχνότητα της γεννήτριας μπορεί να συντονιστεί σε σχέση με τη συχνότητα χαλαζία εντός 5 kHz, η οποία είναι αρκετά επαρκής για τη μέτρηση της απόκρισης συχνότητας ενός φίλτρου στενής ζώνης.
Το αντηχείο χαλαζία στη γεννήτρια είναι παρόμοιο με ένα φίλτρο. Στη λειτουργία γεννήτριας συχνότητας αιώρησης, η τάση ελέγχου στα varicaps VD2-VD5 τροφοδοτείται από μια γεννήτρια τάσης με πριονωτή οδόντωση κατασκευασμένη σε τρανζίστορ unjuunction VT2 με μια γεννήτρια ρεύματος στο VT1.
Για τη χειροκίνητη ρύθμιση της συχνότητας της γεννήτριας, χρησιμοποιείται μια αντίσταση πολλαπλών στροφών R11. Το τσιπ DA1 λειτουργεί ως ενισχυτής τάσης. Η αρχικά σχεδιασμένη ημιτονοειδής τάση ελέγχου έπρεπε να εγκαταλειφθεί λόγω της ανομοιόμορφης ταχύτητας διέλευσης της απόκρισης συχνότητας διαφορετικών τμημάτων της απόκρισης συχνότητας του φίλτρου και για να επιτευχθεί μέγιστη ανάλυση, η συχνότητα της γεννήτριας μειώθηκε στα 0,3 Hz. Ο διακόπτης SA1 επιλέγει τη συχνότητα της γεννήτριας "πριόνι" - 10 ή 0,3 Hz. Η απόκλιση συχνότητας του MFC ρυθμίζεται με το κόψιμο της αντίστασης R10.
Το σχηματικό διάγραμμα του μπλοκ ανιχνευτή φαίνεται στο Σχ. 5. Το σήμα από την έξοδο του φίλτρου χαλαζία παρέχεται στην είσοδο X2 εάν το κύκλωμα L1C1C2 χρησιμοποιείται ως φορτίο φίλτρου.
Εάν οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σε φίλτρα με ενεργή αντίσταση, αυτό το κύκλωμα δεν χρειάζεται. Στη συνέχεια, το σήμα από την αντίσταση φορτίου εφαρμόζεται στην είσοδο X1 και ο αγωγός που συνδέει την είσοδο X1 στο κύκλωμα αφαιρείται από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος του ανιχνευτή.
Ένας ακόλουθος πηγής με δυναμικό εύρος άνω των 90 dB σε ένα ισχυρό τρανζίστορ εφέ πεδίου VT1 ταιριάζει με την αντίσταση φορτίου του φίλτρου και την αντίσταση εισόδου του μίκτη. Ο ανιχνευτής κατασκευάζεται σύμφωνα με ένα παθητικό κύκλωμα ισορροπημένου μείκτη χρησιμοποιώντας τρανζίστορ πεδίου VT2, VT3 και έχει δυναμικό εύρος άνω των 93 dB.
Οι συνδυασμένες πύλες των τρανζίστορ μέσω των κυκλωμάτων P C17L2C20 και C19L3C21 λαμβάνουν αντιφασικές ημιτονοειδείς τάσεις 3...4V (rms) από τη γεννήτρια αναφοράς. Ο ταλαντωτής αναφοράς του ανιχνευτή, κατασκευασμένος στο τσιπ DD1, περιέχει αντηχείο χαλαζία με συχνότητα 8,862 MHz.
Το σήμα χαμηλής συχνότητας που σχηματίζεται στην έξοδο του μίκτη ενισχύεται περίπου 20 φορές από έναν ενισχυτή στο τσιπ DA1. Δεδομένου ότι οι κάρτες ήχου προσωπικών υπολογιστών έχουν είσοδο σχετικά χαμηλής αντίστασης, ο ανιχνευτής είναι εξοπλισμένος με έναν ισχυρό op-amp K157UD1. Η απόκριση συχνότητας του ενισχυτή ρυθμίζεται έτσι ώστε κάτω από το 1 kHz και πάνω από τα 20 kHz να υπάρχει κέρδος rolloff περίπου -6 dB ανά οκτάβα.
Η γεννήτρια συχνότητας ταλάντευσης είναι τοποθετημένη σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος από υαλοβάμβακα διπλής όψης (Εικ. 6). Το επάνω στρώμα της σανίδας χρησιμεύει ως κοινό σύρμα, οι οπές για τα καλώδια των εξαρτημάτων που δεν έχουν επαφή με αυτό είναι βυθισμένα.
Η σανίδα είναι σφραγισμένη σε κουτί ύψους 40 mm με δύο αφαιρούμενα καλύμματα. Το κουτί είναι κατασκευασμένο από κονσερβοποιημένη λαμαρίνα. Τα πηνία L1, L2, L3 τυλίγονται σε τυπικά πλαίσια με διάμετρο 6,5 mm με κοπτήρες καρβονυλικού σιδήρου και τοποθετούνται σε σήτες. Το L1 περιέχει 40 στροφές σύρματος PEV-2 0,21, L3 και L2 - αντίστοιχα 27 και 2+4 στροφές σύρματος PELSHO-0,31.
Το πηνίο L2 τυλίγεται πάνω από το L3 πιο κοντά στο «κρύο» άκρο. Όλα τα τσοκ είναι στάνταρ - DM 0,1 68 μΗ. Σταθερές αντιστάσεις MLT, αντιστάσεις συντονισμού R6, R8 και R10 τύπου SPZ-38. Αντίσταση πολλαπλών στροφών - PPML. Μόνιμοι πυκνωτές - KM, KLS, KT, oxide - K50-35, K53-1.
Η δημιουργία του MCC ξεκινά με τη ρύθμιση του μέγιστου σήματος στην έξοδο της γεννήτριας τάσης πριονωτή. Παρακολουθώντας το σήμα στον ακροδέκτη 6 του μικροκυκλώματος DA1 με παλμογράφο, χρησιμοποιώντας αντιστάσεις περικοπής R8 (gain) και R6 (offset) ρυθμίστε το πλάτος και το σχήμα του σήματος που φαίνεται στο διάγραμμα στο σημείο Α. Επιλέγοντας αντίσταση R12, σταθερή παραγωγή επιτυγχάνεται χωρίς είσοδο στη λειτουργία περιορισμού σήματος.
Επιλέγοντας την χωρητικότητα του πυκνωτή C14 και ρυθμίζοντας το κύκλωμα L2L3, το ταλαντευόμενο σύστημα εξόδου ρυθμίζεται σε συντονισμό, που εγγυάται καλή χωρητικότητα φορτίου της γεννήτριας. Χρησιμοποιώντας το τρίμερ πηνίου L1, τα όρια συντονισμού του ταλαντωτή ρυθμίζονται εντός της περιοχής 8,8586-8,8686 MHz, η οποία επικαλύπτει τη ζώνη απόκρισης συχνότητας του υπό δοκιμή φίλτρου χαλαζία με ένα περιθώριο. Για να εξασφαλιστεί η μέγιστη αναδιάρθρωση του GKCH
(τουλάχιστον 10 kHz) γύρω από το σημείο σύνδεσης L1, VD4, VD5 αφαιρείται το επάνω στρώμα φύλλου. Χωρίς φορτίο, η ημιτονοειδής τάση εξόδου της γεννήτριας είναι 1V (rms).
Το μπλοκ ανιχνευτή κατασκευάζεται σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος από υαλοβάμβακα διπλής όψης (Εικ. 7).
Το επάνω στρώμα φύλλου χρησιμοποιείται ως κοινό σύρμα. Οι οπές για τα καλώδια των εξαρτημάτων που δεν έχουν επαφή με το κοινό σύρμα βυθίζονται.
Η σανίδα είναι σφραγισμένη σε κασσίτερο κουτί ύψους 35 mm με αφαιρούμενα καλύμματα. Η ανάλυση του αποκωδικοποιητή εξαρτάται από την ποιότητα της κατασκευής του.
Τα πηνία L1 - L4 περιέχουν 32 στροφές σύρματος PEV-0.21, περιτυλίγονται για να ενεργοποιήσετε πλαίσια με διάμετρο 6 mm. Τρίμερ σε πηνία από πυρήνες θωράκισης SB-12a. Όλα τα τσοκ είναι τύπου DM-0.1. Επαγωγή L5 - 16 μΗ, L6, L8 - 68 μΗ, L7 - 40 μΗ. Ο μετασχηματιστής T1 τυλίγεται σε μαγνητικό πυρήνα φερρίτη δακτυλίου 1000NN τυπικού μεγέθους K10 x 6 x 3 mm και περιέχει 7 στροφές στην κύρια περιέλιξη και 2 x 13 στροφές σύρματος PEV-0.31 στη δευτερεύουσα περιέλιξη.
Όλες οι αντιστάσεις κοπής είναι SPZ-38. Κατά την προκαταρκτική εγκατάσταση της μονάδας, χρησιμοποιείται ένας παλμογράφος υψηλής συχνότητας για την παρακολούθηση του ημιτονοειδούς σήματος στις πύλες των τρανζίστορ VT2, VT3 και, εάν είναι απαραίτητο, για τη ρύθμιση των πηνίων L2, L3. Με τη ρύθμιση του πηνίου L4, η συχνότητα του ταλαντωτή αναφοράς μειώνεται κάτω από τη ζώνη διέλευσης του φίλτρου κατά 5 kHz. Αυτό γίνεται έτσι ώστε στην περιοχή εργασίας του αναλυτή φάσματος να υπάρχουν λιγότερες παρεμβολές που μειώνουν την ανάλυση της συσκευής.
Η γεννήτρια συχνότητας σάρωσης συνδέεται με ένα φίλτρο χαλαζία μέσω ενός αντίστοιχου ταλαντευτικού κυκλώματος με χωρητικό διαιρέτη (Εικ. 8).
Κατά τη διαδικασία συντονισμού, αυτό θα σας επιτρέψει να επιτύχετε χαμηλή εξασθένηση και ανομοιομορφία στη ζώνη διέλευσης του φίλτρου.
Το δεύτερο ταιριαστό κύκλωμα ταλάντωσης, όπως ήδη αναφέρθηκε, βρίσκεται στο εξάρτημα του ανιχνευτή. Συναρμολογώντας το κύκλωμα μέτρησης και συνδέοντας την έξοδο του αποκωδικοποιητή (βύσμα XZ) στο μικρόφωνο ή στην είσοδο γραμμής της κάρτας ήχου προσωπικός υπολογιστής, εκκινήστε το πρόγραμμα ανάλυσης φάσματος. Υπάρχουν αρκετά τέτοια προγράμματα. Ο συγγραφέας χρησιμοποίησε το πρόγραμμα SpectraLab v.4.32.16, που βρίσκεται στη διεύθυνση: http://cityradio.narod.ru/utilities.html. Το πρόγραμμα είναι εύκολο στη χρήση και έχει εξαιρετικές δυνατότητες.
Έτσι, ξεκινάμε το πρόγραμμα «SpektroLab» και, ρυθμίζοντας τις συχνότητες του MCG (σε λειτουργία χειροκίνητου ελέγχου) και του ταλαντωτή αναφοράς στο εξάρτημα του ανιχνευτή, ορίζουμε την κορυφή του φασματογράμματος του MCG περίπου στα 5 kHz. Στη συνέχεια, εξισορροπώντας τον μείκτη του προσαρτήματος ανιχνευτή, η κορυφή της δεύτερης αρμονικής μειώνεται στο επίπεδο θορύβου. Μετά από αυτό, η λειτουργία GCH ενεργοποιείται και η πολυαναμενόμενη απόκριση συχνότητας του υπό δοκιμή φίλτρου εμφανίζεται στην οθόνη. Αρχικά, ενεργοποιείται η συχνότητα ταλάντευσης των 10 Hz και, χρησιμοποιώντας το R11, προσαρμόζοντας την κεντρική συχνότητα, και στη συνέχεια τη ζώνη αιώρησης R10 (Εικ. 4), δημιουργούμε μια αποδεκτή «εικόνα» της απόκρισης συχνότητας του φίλτρου σε πραγματικό χρόνο. . Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, ρυθμίζοντας τα κυκλώματα που ταιριάζουν, επιτυγχάνουμε ελάχιστη ανομοιομορφία στη ζώνη διέλευσης.
Στη συνέχεια, για να επιτύχουμε τη μέγιστη ανάλυση της συσκευής, ενεργοποιούμε τη συχνότητα σάρωσης 0,3 Hz και ορίζουμε στο πρόγραμμα τον μέγιστο δυνατό αριθμό σημείων μετασχηματισμού Fourier (FFT, ο συγγραφέας έχει 4096...8192) και την ελάχιστη τιμή του η παράμετρος μέσος όρος (Μέσος όρος, ο συγγραφέας έχει 1).
Εφόσον το χαρακτηριστικό σχεδιάζεται σε πολλά περάσματα του GKCh, η λειτουργία βολτόμετρου κορυφής αποθήκευσης (Hold) είναι ενεργοποιημένη. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε την απόκριση συχνότητας του υπό μελέτη φίλτρου στην οθόνη.
Χρησιμοποιώντας τον κέρσορα του ποντικιού, λαμβάνουμε τις απαραίτητες ψηφιακές τιμές της προκύπτουσας απόκρισης συχνότητας στα απαιτούμενα επίπεδα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν πρέπει να ξεχάσετε να μετρήσετε τη συχνότητα του ταλαντωτή αναφοράς στο εξάρτημα του ανιχνευτή, προκειμένου στη συνέχεια να λάβετε τις πραγματικές τιμές συχνότητας των σημείων απόκρισης συχνότητας.
Έχοντας αξιολογήσει την αρχική «εικόνα», προσαρμόζουν τις συχνότητες του διαδοχικού συντονισμού ZQ1n ZQ12, αντίστοιχα, στις κάτω και άνω κλίσεις της απόκρισης συχνότητας του φίλτρου, επιτυγχάνοντας μέγιστο τετράγωνο σε επίπεδο - 90 dB.
Συμπερασματικά, χρησιμοποιώντας τον εκτυπωτή, λαμβάνουμε ένα πλήρες "έγγραφο" για το φίλτρο που κατασκευάστηκε. Ως παράδειγμα στο Σχ. Το Σχήμα 9 δείχνει το φασματογράφημα της απόκρισης συχνότητας αυτού του φίλτρου. Ένα φασματόγραμμα του σήματος GKCh εμφανίζεται επίσης εκεί. Η ορατή ανομοιομορφία της αριστερής κλίσης της απόκρισης συχνότητας στο επίπεδο των -3...-5 dB εξαλείφεται με την αναδιάταξη των συντονιστών χαλαζία ZQ2-ZQ11.
Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά φίλτρου: ζώνη διέλευσης στάθμης - 6 dB - 2,586 kHz, ανομοιομορφία απόκρισης συχνότητας στη ζώνη διέλευσης - μικρότερη από 2 dB, συντελεστής τετραγώνου επιπέδου - 6/-60 dB - 1,41. κατά επίπεδα - 6/-80 dB 1,59 και κατά επίπεδα - 6/-90 dB - 1,67; η εξασθένηση στη ζώνη είναι μικρότερη από 3 dB και η εξασθένηση πέρα από τη ζώνη είναι μεγαλύτερη από 90 dB.
Ο συγγραφέας αποφάσισε να ελέγξει τα αποτελέσματα που ελήφθησαν και μέτρησε την απόκριση συχνότητας του φίλτρου χαλαζία σημείο προς σημείο. Για τις μετρήσεις χρειάστηκε ένα επιλεκτικό μικροβολτόμετρο με καλό εξασθενητή, το οποίο ήταν ένα μικροβολτόμετρο τύπου HMV-4 (Πολωνία) με ονομαστική ευαισθησία 0,5 μV (ταυτόχρονα καταγράφει καλά σήματα σε επίπεδο 0,05 μV) και ένας εξασθενητής 100 dB.
Για αυτήν την επιλογή μέτρησης, συναρμολογήθηκε το διάγραμμα που φαίνεται στο Σχ. 1. 10. Τα κυκλώματα που ταιριάζουν στην είσοδο και στην έξοδο του φίλτρου θωρακίζονται προσεκτικά. Τα θωρακισμένα καλώδια σύνδεσης είναι καλής ποιότητας. Τα κυκλώματα «γήινων» εκτελούνται επίσης προσεκτικά.
Αλλάζοντας ομαλά τη συχνότητα της αντίστασης υψηλής συχνότητας R11 και αλλάζοντας τον εξασθενητή 10 dB, λαμβάνουμε μετρήσεις μικροβολτόμετρου, περνώντας από ολόκληρη την απόκριση συχνότητας του φίλτρου. Χρησιμοποιώντας δεδομένα μέτρησης και την ίδια κλίμακα, κατασκευάζουμε ένα γράφημα απόκρισης συχνότητας (Εικ. 11).
Χάρη στην υψηλή ευαισθησία του μικροβολτόμετρου και τον χαμηλό πλευρικό θόρυβο του GKCh, τα σήματα καταγράφονται καλά σε επίπεδο -120 dB, το οποίο αντικατοπτρίζεται ξεκάθαρα στο γράφημα.
Τα αποτελέσματα της μέτρησης ήταν τα εξής: επίπεδο εύρος ζώνης - 6 dB - 2,64 kHz; ανομοιομορφία απόκρισης συχνότητας - μικρότερη από 2 dB. ο συντελεστής τετραγωνισμού για επίπεδα -6/-60 dB είναι 1,386. κατά επίπεδα - 6/-80 dB - 1,56; κατά επίπεδα - 6/-90 dB - 1.682; κατά επίπεδα - 6/-100 dB - 1.864; Η εξασθένηση στη ζώνη είναι μικρότερη από 3 dB, πίσω από τη ζώνη είναι μεγαλύτερη από 100 dB.
Ορισμένες διαφορές μεταξύ των αποτελεσμάτων μέτρησης και της έκδοσης υπολογιστή εξηγούνται από την παρουσία συσσωρευμένων σφαλμάτων στη μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό όταν το αναλυόμενο σήμα αλλάζει σε μεγάλο δυναμικό εύρος.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα παραπάνω γραφήματα της απόκρισης συχνότητας ενός φίλτρου χαλαζία λήφθηκαν με ελάχιστη εργασία ρύθμισης και με πιο προσεκτική επιλογή εξαρτημάτων, τα χαρακτηριστικά του φίλτρου μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά.
Το προτεινόμενο κύκλωμα γεννήτριας μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τη λειτουργία AGC και ανιχνευτών. Εφαρμόζοντας ένα σήμα γεννήτριας συχνότητας σάρωσης στον ανιχνευτή, στην έξοδο του αποκωδικοποιητή στον υπολογιστή λαμβάνουμε ένα σήμα από μια γεννήτρια συχνότητας σάρωσης χαμηλής συχνότητας, με την οποία μπορείτε εύκολα και γρήγορα να διαμορφώσετε οποιοδήποτε φίλτρο και καταρράκτη του διαδρομή χαμηλής συχνότητας του πομποδέκτη.
Δεν είναι λιγότερο ενδιαφέρον να χρησιμοποιηθεί η προτεινόμενη προσάρτηση ανιχνευτή ως μέρος της πανοραμικής ένδειξης του πομποδέκτη. Για να το κάνετε αυτό, συνδέστε ένα φίλτρο χαλαζία με εύρος ζώνης 8...10 kHz στην έξοδο του πρώτου μίκτη. Στη συνέχεια, το λαμβανόμενο σήμα ενισχύεται και τροφοδοτείται στην είσοδο του ανιχνευτή. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να παρατηρήσετε τα σήματα των ανταποκριτών σας με επίπεδα από 5 έως 9 σημεία με καλή ανάλυση.
G. Bragin (RZ4HK)
Λογοτεχνία:
1. Usov V. Φίλτρο χαλαζία SSB. - Ραδιοερασιτέχνης, 1992, Νο 6, σελ. 39, 40.
2. Ερασιτεχνικοί πομποδέκτες Drozdov V.V. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1988.
3. Klaus Raban (DG2XK) Optimizierung von Eigenbau-Quarzfiltern mit der PC-Soundkarte. - Funkamateur, Νο. 11, 2001, S. 1246-1249.
4. Φρανκ Σίλβα. Shmutzeffekte vermeiden und beseitig. - FUNK, 1999, 11, S. 38.
