UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 18 Jun 2019, 06:53

All times are UTC + 2 hours




Post new topic Reply to topic  [ 6 posts ] 
Author Message
PostPosted: 16 Jan 2019, 23:35 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Есть такая топология полосовых фильтров

Attachment:
2019-01-17 at 00-14-25.png
2019-01-17 at 00-14-25.png [ 3.75 KiB | Viewed 1265 times ]


На практике применяется сравнительно редко, хотя на мой взгляд имеет некоторые премущества. Пример такого фильтра для диапазона 80м

Attachment:
2019-01-17 at 00-19-46.png
2019-01-17 at 00-19-46.png [ 96.22 KiB | Viewed 1264 times ]


Легким движением руки (с) этот фильтр превращается в эллиптический. Для этого надо дабавить два конденсатора параллельно катушкам

Attachment:
2019-01-17 at 00-20-12.png
2019-01-17 at 00-20-12.png [ 98.59 KiB | Viewed 1264 times ]


По графику АЧХ видно что подавление зеркального канала ощутимо выросло. Важным моментом является то, что катушка индуктивности всегда имеет некоторую паразитную емкость, которая в даной топологии фильтра улучшает подавление в полосе задержания.

Я не смог найти методики рассчета этих фильтров. Есть картинка с формулами от ARRL, но они неверные. Поэтому пришлось изобретать :) В атаче простой эксель-калькулятор для рассчета фильтра. Надо ввести импеданс и нижнюю/верхнюю границу полосы пропускания


Attachments:
UR5FFR BPF calc.xlsx.zip [15.43 KiB]
Downloaded 50 times
Top
 Profile  
 
PostPosted: 17 Jan 2019, 00:42 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Фильтры можно каскадировать для улучшения подавления за полосой пропускания. При этом фильтр будет содержать меньше элементов за счет объеденения их в центральном звене. На схеме ниже прототип для диапазона 14MHz

Attachment:
2019-01-17 at 01-36-08.png
2019-01-17 at 01-36-08.png [ 27.68 KiB | Viewed 1261 times ]


Результат соединения двух таких фильтров последовательно

Attachment:
2019-01-17 at 01-34-50.png
2019-01-17 at 01-34-50.png [ 23.19 KiB | Viewed 1261 times ]


Видно что в среднем звене катушка имеет удвоенную индуктивность, а конденсатор - в два раза меньшую емкость. В некоторых случаях применение различных номиналов индуктивности может быть невозможным или нежелательным. Фильтр работает и в случае если индуктивность в среднем звене будет равна остальным. При этом емкость будет несколько выше расчетной. Полоса такого фильтра получается больше

Attachment:
2019-01-17 at 01-33-56.png
2019-01-17 at 01-33-56.png [ 29.95 KiB | Viewed 1261 times ]


Top
 Profile  
 
PostPosted: 21 Jan 2019, 23:15 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Если мы посмотрим внимательно на конденсаторы в фильтре то очевидно что они образуют "звезду", которую легко преобразовать в "треугольник". Применяя известные соотношения получаем следующие схемы и формулы:

Attachment:
2019-01-22 at 00-06-30.png
2019-01-22 at 00-06-30.png [ 16.18 KiB | Viewed 1193 times ]


Такая транформация может быть интересна на ВЧ бендах для нивелирования влияния конструктивных емкостей монтажа.
На практике это выглядит следующим образом. Исходный T-образный фильтр для даипазона 80м

Attachment:
2019-01-22 at 00-11-04.png
2019-01-22 at 00-11-04.png [ 29.38 KiB | Viewed 1193 times ]


И его П-образный вариант с идентичной АЧХ

Attachment:
2019-01-22 at 00-12-52.png
2019-01-22 at 00-12-52.png [ 27.35 KiB | Viewed 1193 times ]


Обновил экселевский калькулятор для рассчета П-образной конфигурации


Top
 Profile  
 
PostPosted: 21 Jan 2019, 23:29 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
П-образную конфигурацию можно так же каскадировать, при этом индуктивность средней катушки увеличивается в два раза

Attachment:
2019-01-22 at 00-27-41.png
2019-01-22 at 00-27-41.png [ 29.8 KiB | Viewed 1193 times ]


Top
 Profile  
 
PostPosted: 03 Mar 2019, 01:51 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Иногда бывает удобно вести рассчет фильтра задавшись центральной частотой и имеющейся в наличии индуктивностью (например в случае использования дросселей стандартных номиналов). Добавил такой вид рассчета в таблицу и обновил в первом посте темы


Attachments:
UR5FFR BPF calc.xlsx.zip [15.43 KiB]
Downloaded 56 times
Top
 Profile  
 
PostPosted: 03 Mar 2019, 02:22 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 488
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Практическая реализация вносит свои коррективы. Ниже приведены АЧХ фильтра 20ти метрового диапазона (частота 14МГц). Фильтр предназначен для использования в тракте с ПЧ 9МГц. Соответственно зеркальный канал расположен на частоте 32МГц. Имеет смысл рассчитывать фильтр исходя из критерия максимального подавления зеркального канала.

Индуктивности были намотаны на кольцах T50-6 (настоящий амидон с америки, не китай). Вначале фильтр с индуктивносями 2uH и 3uH был собран на макетке - АЧХ красной линией. После перенесения на печатную плату (зеленая линия) видно что частота бесконечного подавления сместилась с 31.7МГц до 35МГц. Тому виной конструктивные емкости макетки и печатной платы. При этом полоса пропускания не изменилась.

Видно, что фильтр получился достаточно "широким" - полоса по уровню 3дб составляет 3.5МГц. Чтобы его "заузить" были увеличены индуктивности до 3.6uH. Измеренная АЧХ - синяя линия. Видно что помимо сужения полосы пропускания улучшилось подавление в ближней зоне примерно на 10дб, но частота бесконечного подавления сместилась и стала равна 26МГц, что меньше чем частота зеркального канала.

Attachment:
20m mix.jpg
20m mix.jpg [ 250.23 KiB | Viewed 878 times ]


Дальнейшее увеличение индуктивности приводит к еще большему заужению полосы пропускания и уменьшению частоты бесконечного подавления. Ниже приведена АЧХ трехзвенного фильтра с индуктивностями 6.8uH (стандартный дроссель) - черная линия. Видно что частота бесконечного подавления уменьшилась до 23МГц

Attachment:
20m 2.jpg
20m 2.jpg [ 376.9 KiB | Viewed 878 times ]


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 6 posts ] 

All times are UTC + 2 hours


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group