Рис.1 Диапазонный полосовой фильтр самодельного трансивера
Полоса пропускания фильтра определяется соотношением Af=l,4f/Qэ, где f - центральная частота диапазона; Qэ - добротность контура. Для расчета на всех любительских диапазонах выбирается равной 30.
Из-за высокой добротности контуров в диапазоне 80 м полоса пропускания фильтра получается примерно 150 кГц, поэтому пришлось разбить его на два поддиапазона 3,5 - 3,65 МГц и 3,65 - 3,8 МГц.
Рис.2 Однодиапазонный 3-х контурный полосовой фильтр
ДПФ содержит всего две основные катушки, что позволяет существенно уменьшить его габаритные размеры и не делать экранировку между элементами диапазонов. Можно предложить два варианта схемного выполнения конструкции ДПФ - производить переключение диапазонов галетными переключателями или малогабаритными реле РЭС-60.
На рис.3 приведен эскизный вариант компоновки ДПФ (авторский вариант), переключаемого керамическим 4-х галетным переключателем. Габариты фильтра можно несколько уменьшить, используя переключатели типа ПГЗ с диаметром галет около 30 мм. Катушка связи LCB намотана на стержне из изоляционного материала диаметром 8 мм. Катушки L1 и L2 могут быть намотаны на подходящих каркасах диаметром 12 … 20 мм.
Рис.3 Эскиз размещения элементов полосового фильтра
Для определения числа витков уместно привести формулу расчета для однослойной катушки
w - число витков; L - индуктивность катушки, мкГ; 1 - длина намотки, см; D - диаметр катушки.
Фильтр можно рассчитать на любую частоту, емкости конденсаторов С1 и С2 определяются по формулам
где f - желаемая рабочая частота.
Фильтр рассчитан на сопротивление Rвх=Квых=75 Ом. Индуктивность катушек L1 и L2 = 2 мкГ, LCB = 15 мкГ.
В варианте ДПФ на галетных переключателях диапазоны 10-28 МГц удобно разместить на лепестках, обращенных вверх и в стороны, а конденсаторы С1 сделать составными из, параллельно соединенных подстроечных керамических конденсаторов КПК-М, и керамических конденсаторов постоянной емкости. Подстроечные конденсаторы для жесткости конструкции устанавливаются и запаиваются на полосках из фольгированного стеклотекстолита, которые, в свою очередь, жестко впаиваются между лепестками галет.
Конденсаторы С2 сразу впаиваются между лепестками переключателя и шиной заземления, также сделанной из фольгированного стеклотекстолита, привинченного к вертикальному несущему экрану. Величины конденсаторов С2 выбираются ближайшими к расчетным значениям. При настройке фильтра они, как правило, не подбираются. Отводы в катушках L (точка А) делаются от середины.
Настройка фильтра
Настройка фильтра выполняется по обычной методике, с использованием ГСС и ВЧ-вольтметра или, что значительно быстрее и нагляднее, с помощью измерителя АЧХ (XI-38, XI-48 и т.п.). Выход фильтра нагружается на резистор 75 Ом. ДПФ настраивается двумя способами. На диапазонах, где установлены подстроечные конденсаторы, настройка производится следующим образом.
Сначала принудительно ослабляется связь между контурами L1 и L2 - параллельно катушке связи впаивается конденсатор, величина которого примерно равна 2/3 емкости компенсирующего конденсатора на каждом диапазоне, они указаны в скобках на рис.1.
Таким образом, каждый контур, независимо друг от друга, можно настроить на середину диапазона по максимуму сигнала ГСС. Затем компенсирующая емкость убирается и снимается АЧХ, которая получается сдвинутой выше по частоте. Определяется величина смещения частоты, опять впаивается компенсирующая емкость и процедура настройки повторяется, но на меньшей частоте с учетом величины смещения. Выпаяв компенсирующий конденсатор, производится окончательная проверка получившаяся АЧХ. Пример настройки фильтра на один из радиолюбительских диапазонов
Настраиваем 10-метровый диапазон на частоте 28,5 МГц. Желаемая полоса пропускания 27,85… 29,15 МГц, центральная частота настройки 28,5 МГц. Измеренная первоначально полоса пропускания оказалась 28,2 … 29,5 МГц, т.е. смешена выше на 350 кГц. Тогда повторную настройку делаем на центральной частоте 28,15 МГц и А ЧХ диапазона оказывается на месте.
На тех диапазонах, где нет подстроечных конденсаторов, настройку удобнее производить способом, несколько отличным от предыдущего.
На вход ДПФ подается сигнал ГСС, ВЧ-вольтметр подключается к т.А, настраиваемого контура, а противоположная точка А заземляется. ГСС-ом определяется резонансная частота первого контура. Переключив ГСС с входа ДПФ на его выход, аналогично определяется резонансная частота второго контура. Подбирая величину конденсатора С2, второй контур настраивается на резонансную частоту первого контура.
Восстанавливаем фильтр в рабочее положение, нагружаем его на 75 Ом и снимаем результирующую АЧХ (см. пример). Повторяем процедуру настройки с учетом частоты сдвига, снова настраиваем контура, подбирая конденсаторы С1 и С2, корректируем окончательную АЧХ.
ДПФ на сопротивление 50 Ом
Если потребуется сделать ДПФ с Rвх=Квых=50 Ом, то для расчета конденсаторов можно воспользоваться следующими формулами
3-х контурный ДПФ
Для желающих сделать еще более качественный ДПФ, с большей крутизной скатов (следует учесть, что в этом случае, немного возрастет затухание в полосе пропускания, прим. RW3AY), можно предложить усложненный вариант. Фильтр превращается в трехконтурную систему с более сложной коммутацией, рис.2.
Индуктивность средней катушки должна быть вдвое меньше индуктивности крайних катушек - 1 мкГн. В среднем контуре достаточно переключать только один конденсатор на каждом диапазоне. Его величина может быть определена по формуле
С = 2С1С2/С1+С2
Литература
Автор: Н.Смирнов, UA3TW, г. Нижний Новгород; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru