Автор Тема: Фильтры трансивера  (Прочитано 17208 раз)

Стан, UN8GA

  • Гость
Фильтры трансивера
« : 01 Декабря 2003, 11:06:08 »
Здравствуйте Игорь! Многие радиолюбители имеющие TRX RA3AO, произвели доработки узлов по Вашим рекомендациям и предложенным Вами схемам. Спору нет, "овчинка стоит выделки" и доработанный аппарат уже не тот что прежде (за что Вам и особая благодарность). Между тем, хотелось бы узнать Ваше творческое отношение к схемотехнике примененных автором КВАРЦЕВЫХ ФИЛЬТРОВ (А3). Ведь приступая к изготовлению ФОС, и имея на руках 14 кварцев, так и хочется вместо двух 8-ми и 6-ти кристального (работает только один из двух) сделать один 14-ти кристальный фильтр, т.е. задействовать все кварцы сразу. Будь-то с релейным переключением полосы пропускания, либо еще как. Подозреваю, что есть у Вас мнение и на этот счет. Или как? Если осталась где-нибудь в "заначке" собственная схема такого фильтра, большая просьба опубликовать.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2122
  • Репутация: +225/-5
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #1 : 02 Декабря 2003, 14:52:48 »
На мой взгляд, ФОС в исходном варианте RA3AO сделаны достаточно прилично. Огрех там лишь один - примененный способ согласования. Практически вся мощность полезного сигнала, прошедшего через ФОС бесполезно рассеивается в тепло на согласующем резисторе. И лишь малая её часть идёт "по делу" - на высокомный вход каскада УПЧ. Результатом такой схемотехники (т.е несогласования по мощности выходного сопротивления фильтра и входного сопротивление каскада УПЧ) становится резкий (дб на 10..12) коэффициента шума этого каскада УПЧ. Отчего там и потребовался сверхмалошумящий КП312А и тем не менее Кш УПЧ в данной схеме намного превосходит Кш самого транзистора. Как раз потому что бОльшая часть полезной мощности идет не в транзистор, а теряется в резисторе.

Намного разумнее ВСЮ мощность сигала, прошедшего через ФОС "вкачать" в затвор. Для чего в затворе делается параллельный LC контур, а ФОС подключается к его отводу (в зависимости от К фильтра от 1\10 до 1\5 подбирается по максимально гладкой АЧХ). При этом Кш УПЧ практически равен Кш самого транзистора. К тому же растет чувствительность УПЧ (в те же самые 5...10 раз, куда подключен отвод, смотря). Из недостатков такого решения - такой каскад УПЧ имея контуры и в затворе и в стоке может быть неустойчив. Это лечится шунтированием выходного контура (1..2 кОм) и в крайних случаях - последовательно включенным в затвор резистором 50..100 Ом (поскольку входное сопротивление по затвору единицы кОм, то тут резистор в сотню Ом мало повлияет).

О повышении числа кварцев в ФОС. В принципе это дело благое (у меня стоит SSB фильтр из 10 кристаллов, CW - из восьми). Но не следует забывать, что в нашем евклидовом мире всякая палка имеет два конца. С ростом числа кристаллов растёт затухание в полосе прозрачности фильтра (особенно телеграфного). Потому всё зависит от добротности применяемых кварцев. Посчитаем:

1. Пусть нам хочется CW фильтр с полосой 400 Гц. Кварцы на 8МГц. Значит нагруженная добротность Qн составит 8МГц/0,4кГц=20000.

2. Пусть мы имеем кварцы с холостой добротностью Qхх=400 тысяч (это очень хорошие кварцы, например старые, коричневые большие. У современных мелких добротность как правило ниже).

3. Значит КПД (по мощности) одного кристалла составит КПД=1-Qн/Qхх=1-20000/400000=0.95. Но это одного кристалла. Если же их восемь, то для получения КПД фильтра надо 0,95 возвести в восьмую степенью (по числу резонаторов). Получаем 0,66. Это менее 3 дБ потерь - результат очень хороший.

А теперь то же самое, но для кварцев с Qхх=100 тысяч (типично для мелких резонаторов, а бывает и меньше намного). Выходит всего 0,16. То есть 8 дБ потерь. Это уже недопустимо много - рухнет чувствительность приёмника (а если поставить дополнительный усилитель до ФОС - то многосигнальная избирательность).

Для 14-ти кристального фильтра КПД одного резонатора надо возводить уже в 14-ю степень. В тех же примерах, но для 14-ти кристального фильтра получаются коэффициенты передачи по мощности (они же КПД) составят соответственно:
- 0,48, что терпимо (для кварцев с Qхх=400тыс),
- 0,04 , что ни в какие ворота не лезет (для кварцев с Qхх=100тыс).

Поэтому, если у вас кварцы с высокой Qхх, то можно замахиваться на 14-ти кристальный фильтр (имея в виду, что такие фильтры более требовательны к идентичности кристаллов).

Если же кварцы обычные, то разумнее оставив ФОС 8 и 6 кристаллов (или 10 и 8) дополнительную избирательность вынести до ФОС. А именно - поставить 4-х кристальный фильтр (можно переключаемый) между диплексером и первым каскадом УПЧ (не забыть о согласовании сопротивлений). Фильтр их 4-х кристаллов имеет в любом случае очень низкие потери, а суммарную избирательность повышает.

Дальнейшее повышение "по краям" уже нет смысла производить на ПЧ - трудности растут непропорционально резко, а то же самое легко делают фильтры на НЧ (та же DSPPhil, например). Важный нюанс - для того чтобы НЧ фильтры успешно "подрезали хвосты" надо чтобы кварцевый ФОС надежно обеспечивал отсутствие перегрузки УПЧ этими самыми "хвостами".

Оффлайн Yukko

  • ***
  • Сообщений: 35
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #2 : 19 Июля 2022, 19:47:50 »
Игорь, здравствуйте.  Если в Г-согласловании ФОС применить индуктивности на амидоновских кольцах Т50, как это отразится на параметрах?

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2122
  • Репутация: +225/-5
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #3 : 23 Июля 2022, 21:06:38 »
Если не загонять сердечник в насыщение, то никак.

Оффлайн RA4DB

  • ***
  • Сообщений: 28
  • Репутация: +0/-21
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #4 : 20 Января 2023, 11:45:13 »
Намного разумнее ВСЮ мощность сигала, прошедшего через ФОС "вкачать" в затвор. Для чего в затворе делается параллельный LC контур, а ФОС подключается к его отводу (в зависимости от К фильтра от 1\10 до 1\5 подбирается по максимально гладкой АЧХ).

Вы имеете в виду так?


Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2122
  • Репутация: +225/-5
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #5 : 21 Января 2023, 11:55:16 »
Да. Кроме того, можно отводом от катушки или катушкой связи.

Оффлайн RA4DB

  • ***
  • Сообщений: 28
  • Репутация: +0/-21
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #6 : 21 Января 2023, 12:42:23 »
ОК, спасибо. Если я правильно понимаю - контур в резонанс, на частоту ПЧ. По выбору индуктивности какие-то требования есть?
И еще. Если применить Ваш смеситель, как  лучше согласовать выход смесителя и вход КФ? Г-звеном? У меня два фильтра, один с Rвх=530 Ом (2,4 кГц), второй Rвх=1050 Ом (950 Гц)

Оффлайн RA4DB

  • ***
  • Сообщений: 28
  • Репутация: +0/-21
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #7 : 22 Января 2023, 05:37:50 »
По выбору индуктивности какие-то требования есть?
Я вот что имею в виду. на одном из форумов прочитал, что для такого согласования надо, чтобы характеристическое сопротивление контура было как минимум на порядок выше сопротивления фильтра. Не знаю, насколько это верно, но если да, то для фильтра с Rвх=530 Ом характеристическое сопротивление контура должно быть 5000 Ом. На частоте 8 мгц это достигается при L=100 uH и С=4 пФ, что на практике реализовать невозможно  - емкость монтажа и паразитная емкость витков будут больше 4 пФ. Даже для фильтра на 250 Ом контур будет с параметрами L=50 uH и С=8 пФ, что тоже маловероятно реализовать.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2122
  • Репутация: +225/-5
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #8 : 22 Января 2023, 10:22:36 »
Для согласования (любого, хоть Г-образного, хоть контуром, хоть как еще) желательно, чтобы потери в согласующем устройстве были минимальны.

А потери возникают из-за нагрева деталей СУ, т.е. из-за их конечной добротности.
КПД резонансных СУ  можно оценить по приблизительной формуле:
КПД = 1 – Qн/Qxx;
где:
Qxx - холостая добротность деталей СУ (чаще всего катушки, у конденсаторов она выше, хотя у маленьких SMD конденсаторов это может быть и не так);
Qн - нагруженная добротность СУ, оценивается отношение сопротивлений входа и выхода (большего к меньшему).

Поэтому при небольших Qн ( т.е. малых коэффициентах трансформации) особых требований к деталям СУ нет.
А если Qн получается высокой, то катушка контура СУ выбирается такой, чтобы обеспечить ее максимальную холостую добротность. Иначе говоря произведение характеристического сопротивления катушки на её Qхх должно быть намного (скажем в те же 10 раз) больше сопротивления в затворе транзистора.

PS. Оценки выше прикидочны.  Если надо точнее,  то моделировать, например в RFSim99.

Оффлайн RA4DB

  • ***
  • Сообщений: 28
  • Репутация: +0/-21
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #9 : 22 Января 2023, 10:39:20 »
Спасибо за ответ.  Я пробую резюмировать:
1. Для согласования смесителя с КФ подойдут г-звенья 200/500 и 200/1000, которые можно рассчитать, например, в MMANA.
2. Для контуров , согласующих выход фильтров с УПЧ, можно взять индуктивность в 2-3 мкГн, обеспечивающую на частоте 8 мгц характеристическое сопротивление 100..150 Ом.
Правильно?

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2122
  • Репутация: +225/-5
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #10 : 22 Января 2023, 10:50:11 »
1. Да.
2. Если у этих катушек с  ρ = 100...150 Ом,  Qxxбудет, например 100,  то Roe контура с ними будет  Roe = ρ•Qxx = 10...15 кОм. Следовательно, резистор в затворе должен быть не больше 1/10 от этого, т.е. 1...1,5 кОм.
   IMHO - маловато. И индуктивность и добротность катушек должно быть заметно выше. Для резистора в затворе 5...10 кОм (что желательно), Roe  надо задирать до 50...100 кОм.

Оффлайн RA4DB

  • ***
  • Сообщений: 28
  • Репутация: +0/-21
    • Просмотр профиля
Re: Фильтры трансивера
« Ответ #11 : 22 Января 2023, 11:46:19 »
Спасибо за разъяснения.