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.
Attachment:
2017-12-25 at 14-32-23.png [ 63.69 KiB | Viewed 2260 times ]
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.
Attachment:
karbolite.jpg [ 111.07 KiB | Viewed 2260 times ]
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
Attachment:
2018-04-21 at 23-44-16.png [ 34.58 KiB | Viewed 2259 times ]
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")
Attachment:
2018-04-21 at 23-50-12.png [ 57.08 KiB | Viewed 2259 times ]
Указываем количество резонаторов в группе и наименование группы. Программа постарается выбрать из списка резонаторы не входящие в другие группы по принципу наименьшего отклонения АЧХ.
Attachment:
2018-04-21 at 23-52-58.png [ 40.63 KiB | Viewed 2259 times ]
Правый клик мыши на таблице позволяет отобразить графики АЧХ резонаторов из выбранной группы и осуществить другие операции.
Attachment:
2018-04-21 at 23-56-19.png [ 138.91 KiB | Viewed 2259 times ]
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:
Attachment:
FsFp-group8.jpg [ 155.55 KiB | Viewed 2259 times ]
И аналогично была выбрана группа на основе полного сранвения АЧХ:
Attachment:
skv-group8.jpg [ 111.26 KiB | Viewed 2259 times ]
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:
Attachment:
skv-group8-2.jpg [ 191.72 KiB | Viewed 2259 times ]
Attachment:
skv-group8-3.jpg [ 189.66 KiB | Viewed 2259 times ]
Attachment:
skv-group8-4.jpg [ 197.98 KiB | Viewed 2259 times ]
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 полчаса2.
Измерение параметров кварцевых резонаторов3.
Si5351 Network Analyzer4.
Si5351 Network Analyzer Lite5.
Si5351 Network Analyzer Pro