UR5FFR
http://dspview.com/

T-образные полосовые фильтры
http://dspview.com/viewtopic.php?f=19&t=221
Page 1 of 1

Author:  Relayer [ 16 Jan 2019, 23:35 ]
Post subject:  T-образные полосовые фильтры

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 2652 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 2651 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 2651 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 138 times

Author:  Relayer [ 17 Jan 2019, 00:42 ]
Post subject:  Re: T-образные полосовые фильтры

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 2648 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 2648 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 2648 times ]

Author:  Relayer [ 21 Jan 2019, 23:15 ]
Post subject:  Re: T-образные полосовые фильтры

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 2580 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 2580 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 2580 times ]


Обновил экселевский калькулятор для рассчета П-образной конфигурации

Author:  Relayer [ 21 Jan 2019, 23:29 ]
Post subject:  Re: T-образные полосовые фильтры

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 2580 times ]

Author:  Relayer [ 03 Mar 2019, 01:51 ]
Post subject:  Re: T-образные полосовые фильтры

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 149 times

Author:  Relayer [ 03 Mar 2019, 02:22 ]
Post subject:  Re: T-образные полосовые фильтры

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 2265 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 2265 times ]

Page 1 of 1 All times are UTC + 2 hours
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/