UR5FFR

Давно хотел автоматизировать процесс отбора резонаторов для кварцевых фильтров. А тут еще и попались недорого старые карболитовые кварцы от РСИУ. Так что закатал рукава и за два вечера накодил апгрейд софта для своего анализатора.

Как я показывал в [1] достаточно легко делается QER кварцевый фильтр из китайских резонаторов взятых из одной партии без какого-то нибыло отбора по параметрам. Со старыми кварцами времен эсесер, разных партий и годов выпуска, а тем более с карболитовыми от РСИУ такой "фокус" не проходит. Причина - существенный разброс характеристик и наличие паразитных резонансов расположенных в резонансном интервале либо очень близко к нему [2]. Например вот АЧХ трех карболитовых кварцев на 8.320 MHz.



Из таких резонаторов построить кварцевый фильтр без отбора по параметрам невозможно. Классическая литература по фильтростроению рекомендует отбирать кварцы по близости частот последовательного/параллельного резонансов. Для измерения параметров кварца рекомендуется собрать схему простейшего генератора. К сожалению эти все рекомендации не будут работать в случае резонаторов с большим количеством паразитных резонансов.



На какой частоте будет генерировать измерительный генератор и какие параметры мы в результате получим для "красного" и "синего" кварца - неизвестно. То есть простыми методами тут обойтись не получится. Но если у нас есть Network Analyzer [3,4,5] то вполне логично задействовать его для целей отбора кварцевых резонаторов с близкими параметрами.

Для этого была произведена доработка программы. Последовательность действий следующая:
1. Подключаем кварц между выходом и низкоомным входом
2. Выбираем диапазон чтобы видеть резонансный интервал кварца
3. Открываем окно для измерения параметров резонаторов (кнопка Info->Crystal Measure)
4. По очереди подключаем резонаторы и для каждого нажимем кнопку "Measure". При этом добавляются строки в таблицу



Сохраняем результаты измерений на диск (кнопка "Save"). В дальнейшем можно работать с ними не проводя повторные измерения (можно даже вообще не подключать анализатор к компьютеру).
В таблице указываются частоты последовательного/параллельного резонансов, резонансный интервал и затухание на частоте последовательного резонанса.
Для отбора резонаторов по параметрам создаем группу (кнопка "Create group")



Указываем количество резонаторов в группе и наименование группы. Программа постарается выбрать из списка резонаторы не входящие в другие группы по принципу наименьшего отклонения АЧХ.



Правый клик мыши на таблице позволяет отобразить графики АЧХ резонаторов из выбранной группы и осуществить другие операции.



После различных операций можно сохранить данный в файл. При этом так же сохраняются имена групп.
При отборе резонаторов по параметрам производится полное сравнение их АЧХ, а не только частот последовательного/параллельного резонансов. Это позволяет выбраковывать резонаторы с большими паразитными резонансами.

Например из коробки с 40-ка резонаторами на частоту 8.320MHz была выбрана группа из 8-ми кварцев только с учетом частот резонансов:



И аналогично была выбрана группа на основе полного сранвения АЧХ:



Видно что во втором случае были отброшены некоторые резонаторы с высоким уровненем побочных резонансов.

После формирования первой группы из 8-ми резонаторов были последовательно сформированы группы из оставшихся кварцев:







Видно что чем дальше тем сильнее разброс параметров в группе. Итого из 40-ка резонаторов в лучшем случае удастся построить один качественный кварцевый фильтр на 8-10 резонаторов либо два с меньшим количеством кварцев. Остальные кварцы скорее всего для фильтра непригодны либо из-за большого разброса параметров, либо из-за наличия явно выраженных паразитных резонансов, что в результате приведет к неравномерности АЧХ.

Измерения параметров резонаторов можно с любой версией анализатора - Lite, Std, Pro. Физически подключение резонатора производится двумя короткими жесткими проводами с крокодилами на одном конце и BNC разъемами на другом. Заземление корпуса резонатора не производилось.
Программа версии не ниже 1.5.1. Скачать можно здесь либо в профильных топиках по различным версиям анализатора.

Ссылки
1. Делаем QER SSB фильтр за полчаса
2. Измерение параметров кварцевых резонаторов
3. Si5351 Network Analyzer
4. Si5351 Network Analyzer Lite
5. Si5351 Network Analyzer Pro

Старые резонаторы в карболитовых корпусах представляют собой наверное самый худший случай т.к. кварцы разных годов выпуска и разных условий эксплуатации и хранения. Если программа справляется с этим, то современные китайсике "лодочки" должны быть для нее легкой задачей. Взял кучку кварцев с маркировкой 11.0592 MHz.



Видно, что некий разброс все же присутствует. У некоторых кварцев резонансный интервал в полтора раза уже. Поиск группы из 10 резонаторов с близкими параметрами дал такой результат: