Меню

Трансивер с кварцевым фильтром настройка



Кварцевые фильтры для трансиверов, приёмников и передатчиков.

Как изготовить своими руками кварцевый фильтр — основной элемент
фильтрового формирователя однополосного SSB сигнала.

Неотъемлемой частью любого однополосного (SSB) передатчика фильтрового типа является узкополосный (с полосой пропускания 2,1. 3 кГц) кварцевый или электромеханический фильтр (ЭМФ), выделяющий одну боковую полосу спектра выходного сигнала. Причём, если раньше наиболее распространённым решением было использование 200. 500 кГц ЭМФ, то за последнее время — 3. 9 МГц кварцевые фильтры практически полностью потеснили низкочастотные ЭМФ в современных конструкциях фильтровых передатчиков и трансиверов.
Какую выбрать частоту и структуру кварцевого фильтра, чтобы избежать сложностей при повторении и настройке, поговорим на этой странице.
Начнём со статьи «Кварцевые фильтры для трансивера» («КВ и УКВ» №12 1998г) под авторством уважаемого Александра Тарасова (UT2FW).

Что из всего этого перечня самое лучшее?
Для того чтобы получить приемлемую работу трансивера на всех девяти диапазонах, наиболее подходящими оказались фильтры на частоты 8,3. 8,6 МГц. При использовании фильтров на частоты ниже 6 МГц приходилось усложнять диапазонные полосовые фильтры, чтобы избавиться от ненужного «мусора» при передаче. Прямоугольности двухконтурного диапазонного полосового фильтра не хватает для требуемой селекции сигнала передатчика, особенно на 24 и 28 МГц.
Осторожно следует подходить к выбору фильтра на частоты, кратные 1 МГц. Так как гармоники «опорника», расположенного на плате контроллера синтезатора, имеют неприятную склонность — «расползаться» по всему трансиверу. И если одна из гармоник (например, пятая или девятая) попадает в полосу прозрачности кварцевого фильтра, избавиться от неё можно только заменой промежуточной частоты.
Неудачна ПЧ, близкая к 9.0 . 9,08 МГц и т.д. Вторая гармоника этой частоты находится в пределах любительского диапазона 18 МГц. При применении ПЧ около 9 МГц также возможны проблемы с приёмом в диапазоне 14 МГц. В результате комбинационных преобразований в смесителе, происходит приём вещательных станций диапазонов 11. 13 МГц.

В результате возник вариант, который показал неплохие результаты при многократном повторении. В качестве основного фильтра, работающего и на приём, и на передачу, применён шестикристальный лестничный фильтр из кварцев в корпусе Б1 (Рис.1).

Рис.1

Почему шесть кварцев, а не принятое количество — 8, 10 и т.д.? Я очень сомневаюсь, что в одноплатной конструкции (без специальных мер экранирования) можно избежать «пролезания» сигнала с входа на выход, например, в десятикристальном фильтре. Цифры в 50. 70дБ удаётся получить, и это подтверждает практика. Шестикристальный фильтр обычно имеет не менее 60 дБ затухания за полосой прозрачности. Этого достаточно для формирования качественного SSB-сигнала и селекции по соседнему каналу, чтобы не перегружались следующие за фильтром каскады усиления.
Немаловажное преимущество у такого фильтра — меньшее затухание в полосе прозрачности, и тем самым удаётся улучшить чувствительность приёмника. При этом худшая прямоугольность оборачивается выигрышем при формировании SSB. Однозначно, сигнал формируется более качественный, нежели при применении фильтра с крутыми скатами.
Фильтр следует изготавливать на полосу прозрачности по уровню -6 дБ 2,45. 2,55 кГц, тогда при приёме уже не возникает ощущение «широких ворот», как с ЭМФ 3,1 кГц (Р399А, Катран), и на передачу SSB-сигнал ещё не будет заужен по полосе.

Предусмотрено дополнительное сужение полосы пропускания фильтра в CW-режиме. Для этого параллельно крайним резонаторам реле подключают дополнительные конденсаторы. При этом характеристика фильтра искажается, верхний скат приближается к нижнему. Таким способом можно получить полосу пропускания 0,6. 0,7 кГц на кварцах с разносом частот параллельного и последовательного резонансов 10. 20 кГц. Если будут применены кварцы с более узким промежутком резонансов, можно надеяться на лучшие CW-характеристики.

Изготовление кварцевых фильтров имеет некоторые особенности. Вариант, когда для фильтра изготавливается печатная плата из стеклотекстолита, представляется мне далеко не лучшим. Опыт показывает, что при установке кварца в стеклотекстолит добротность резонаторов чаще всего падает, что влечёт за собой увеличение затухания в полосе прозрачности фильтра. Кроме того, под каждый стеклотекстолит приходится индивидуально подбирать ёмкости фильтра. Самый простой и не худший вариант — это спаять кварцы между собой корпусами. Паять нужно быстро, чтобы не нарушилась герметизация корпуса, и припой не попал внутрь. Весь монтаж можно произвести на ножках кварцев. Конденсаторы нужно применять малогабаритные, хорошего качества, с минимальным ТКЕ, керамические. В дальнейшем собранный фильтр припаивается к металлизации, оставленной на плате, и накрывается коробкой из лужёной жести, хотя на практике наличие или отсутствие экранирующей коробки ни по приборам, ни на слух обнаружить не удавалось.

Читайте также:  Сохранить настройки на флешке

Похожий лестничный SSB кварцевый фильтр на частоту 9100 кГц был применён разработчиком коротковолнового трансивера Урал-84 Анатолием Першиным. Правда данный фильтр является восьмикристальным, а вдогонку дополняется ещё одним четырёхкристальным с изменяемой полосой пропускания. Вот как это выглядит:

Рис.2. Фильтр ZQ1

Фильтр ZQ1 имеет следующие параметры:
Полоса пропускания, кГц (на уровне —3 дБ). 2,3
Коэффициент прямоугольности. 1,8
Неравномерность в полосе пропускания, дБ, не более 1,5
Входное сопротивление. Ом. 270
Выходное сопротивление, Ом. 120

Если в фильтре ZQ1 будут использованы кварцевые резонаторы от радиостанции «Гранит» с частотами 9000…9150 кГц, то значения ёмкостей в схеме фильтра могут остаться без изменений.

Рис.3. Фильтр ZQ2

В фильтре ZQ2 полоса пропускания может изменяться. В режиме SSB она равна 2,3 кГц, а в режиме CW, когда параллельно кварцевым резонаторам включены конденсаторы величиной 68 пФ, полоса пропускания сужается до 800 Гц.

Применение двух кварцевых фильтров ZQ1 с полосой пропускания 2,4 кГц и ZQ2 значительно улучшило подавление сигналов вне полосы «прозрачности» фильтров, которое достигло 100 дБ.

Источник

Трансивер с кварцевым фильтром настройка

В радиолюбительской литературе [1, 2, 3] приводилось несколько методик по настройке кварцевых фильтров. Все они примерно одинаковы и сводятся к предварительному макетированию с целью измерения параметров кварцев и довольно большому объему громоздких математических вычислений. Тем не менее, после монтажа, получаемая амплитуно-частотная характеристика (АЧХ) фильтра, как правило, весьма далека от желаемой. Очевидно, сказывается разброс параметров элементов фильтра и трудно учитываемых монтажных емкостей. В результате приходится затрачивать много времени на коррекцию АЧХ подбором емкостей фильтра и согласующих резисторов.

Исходя из вышеизложенного, возникла идея отказаться от расчетов вообще. Поскольку, их результаты несовершенны и вместо макетирования ограничиться проверкой работоспособности, собственно, кварцевых резонаторов (для этого достаточно простого генератора на одном транзисторе и осциллографа), а настройку основных параметров фильтра производить, используя конденсаторы переменной емкости (КПБ).
Рис.1 Кварцевые фильтры с «параллельными» емкостями

Стрелками ААи ББ показан второй вариант включения КПЕ. Резисторы R1, R4 (0 . 300 Ом) устанавливаются при наличии больших выбросов на АЧХ. Конденсатор С4* подбирается в пределах от 0 до 30 пФ.

С целью минимизации числа конденсаторов, были выбраны схемы фильтров, содержащие только параллельные емкости, рис.1. Поскольку фильтры симметричны (относительно их входа-выхода), оказалось возможным использовать сдвоенные КПЕ от радиовещательных приемников емкостью 12 — 495 пФ. Кроме этого, понадобится еще один, заранее проградуированный в пФ, односекционный переменный конденсатор.

Настройка фильтра сводится к следующему.

Для настройки может понадобиться прибор для измерения амплитудно-частотных харакеристик Х1-38 или ему подобный. Я же использую осциллограф и самодельную приставку (см. ниже).

Первоначально все конденсаторы устанавливаются в положение, соответствующее емкости 30 . 50 пФ. Контролируя АЧХ фильтра на экране прибора, вращением конденсаторов в небольших пределах, добиваемся требуемой полосы пропускания. Затем, подстройкой переменных резисторов (использовать только безиндукционные, например, СП4-1) на входе и выходе фильтра, стараемся выровнять вершину АЧХ. Приведенные выше операции, повторяются несколько раз до получения желаемой АЧХ.

Далее, вместо каждой отдельной секции КПЕ, припаиваем заранее проградуированный конденсатор, с помощью которого стараемся оптимизировать АЧХ фильтра. По его шкале определяем емкость постоянного конденсатора и производим замену. Таким образом, все секции КПЕ, поочередно, заменяются конденсаторами постоянной емкости. Точно также поступаем с переменными резисторами, которые впоследствии заменим на постоянные.

Окончательная «доводка» фильтра производится непосредственно по месту, например, в трансивере. После установки фильтра в трансивер возможно потребуется коррекция номиналов этих резисторов, при этом, для оптимального согласования фильтра с выходом смесителя и входом УПЧ, ГКЧ и осциллограф необходимо подключать согласно схемы, приведенной на рис.2.


Рис.2 Подключение кварцевого фильтра для окончательной настройки

По описанной методике было изготовлено несколько фильтров. Хочется отметить следующее. Настройка трех или четырех кристальных фильтров при некотором навыке занимает не более часа, однако с 8-ми кристальными фильтрами затраты времени гораздо выше. При этом, попытки предварительной настройки сначала двух отдельных 4-х кристальных фильтров, а затем их состыковка — оказались бесплодны. Малейший разброс их параметров (а это всегда имеет место) приводит к искажению результирующей АЧХ. Интересно также отметить, что теоретически равные емкости (например, С1=СЗ, на рис. 1а; С1=С7; СЗ=С5, на рис.1б) после настройки градуированным КПЕ по оптимальной АЧХ имели заметный разброс.

Читайте также:  Mysql посмотреть настройки базы

На мой взгляд, достоинством этой методики, является ее наглядность. На экране прибора хорошо видно каким образом меняется АЧХ фильтра в зависимости от изменения емкости каждого конденсатора. Например, выяснилось, что в отдельных случаях вполне достаточно поменять емкость одного конденсатора (с помощью реле) с тем, чтобы изменить полосу пропускания фильтра без особого ухудшения ее прямоугольности.

Как уже отмечалось выше, для настройки фильтра используется осциллограф С1-77 и переделанная приставка для измерения АЧХ [4].

Почему именно С1-77? Дело в том, что на его боковой стенке имеется разъем, на котором присутствует пилообразное напряжение генератора развертки. Это позволяет упростить саму приставку и исключить из ее схемы генератор пилообразного напряжения (ГПН). Поэтому, отпадает необходимость в дополнительной синхронизации и становится возможным наблюдение стабильной АЧХ при различных длительностях развертки. Очевидно, что можно приспособить и осциллографы других типов, может быть после небольшой доработки.

Поскольку, упрощенная приставка используется только при работе с кварцевыми фильтрами вблизи частоты 8 МГц, то все остальные поддиапазоны из нее были исключены.

Также, в используемой приставке, потребуется немного увеличить выходное напряжение. Для этого достаточно переделать выходной каскад в резонансный. Он должен настраиваться в резонанс каждый раз после того, как к его выходу будет подключаться новый фильтр.

Схема доработанной приставки приводится на рис.3. Из-за вносимых «паразитных» емкостей все соединения между исследуемым фильтром и приставкой следует осуществлять короткими проводниками, длиной не более 10 см.


Рис.3 Приставка к осциллографу для настройки кварцевых фильтров

Литература.
1. В.Жалнераускас. Серия статей «Кварцевые фильтры» Журнал «Радио» № 1, 2, 6 1982 г., № 5, 7 1983 г.
2. С.Бунин, Л.Яйленко «Справочник коротковолновика» изд. «Техника» 1984 г.
3. В.Дроздов «Коротковолновые трансиверы» изд. «Радио и связь» 1988 г.
4. Журнал «Радио» №5 1993 г. «Генератор качающейся частоты»

Источник

Трансивер с кварцевым фильтром

Алексей Темерев (UR5VUL)
Радио 3/2002

В статье описан несложный трансивер с самодельным кварцевым фильтром, изготовленным из одинаковых резонаторов на частоту 8,867238 МГц. Такие резонаторы не дефицитны — их применяют в телевизионных декодерах ПАЛ-СЕКАМ. Основную плату трансивера, внеся в нее минимальные изменения, можно использовать в многодиапазонном аппарате.

В сентябрьском номере журнала «Радио» за прошлый год было опубликовано описание простого в изготовлении и настройке трансивера «Аматор-160» с ЭМФ в качестве фильтра основной селекции. Практика показала, что радиолюбители испытывают трудности с приобретением подобного фильтра. Используя схемные решения одной из предыдущих конструкций — трансивера «Аматор-КФ» — удалось создать несложный аппарат с самодельным кварцевым фильтром («Аматор-КФ-160»), предназначенным для работы SSB на диапазоне 160 метров. Автор надеется, что в предложенном варианте учтены все недостатки, присущие прототипу, а новых не появилось.

Основные параметры трансивера: чувствительность при отношении сигнал/шум 12 дБ — не хуже 1 мкВ; избирательность по соседнему и другим побочным каналам приема — не хуже 60 дБ; глубина регулировки системы АРУ — не менее 60 дБ; пиковая выходная мощность передатчика на нагрузке 50 Ом — не менее 5 Вт; подавление побочных излучений в режиме передачи — не хуже 40 дБ; ток потребления в режиме передачи — не более 0,6 А при напряжении питания 12В.

Благодаря применению интегральных микросхем, появилась возможность создать компактный трансивер, не имеющий дефицитных комплектующих и простой в настройке. Конечно, такой аппарат не обладает очень высокими параметрами, но его можно рекомендовать либо как трансивер для начинающего радиолюбителя-коротковолновика, либо как мобильный вспомогательный трансивер.

Обратимый тракт трансивера реализован на двух микросхемах К174ХА2 [1]. Из состава микросхем использованы только регулируемые УРЧ, смесители и УПТ системы АРУ УПЧ. Сами регулируемые УПЧ микросхем не используются, так как имеют большой коэффициент шума и не рассчитаны для работы на частотах свыше 1 МГц.

Конструктивно трансивер разбит на три узла: основная плата (рис. 1), генератор плавного диапазона (рис. 2) и усилитель мощности (рис. 3). Схема межблочных соединений трансивера приведена на рис. 4.


Рис. 1

В режиме приема сигнал с антенного входа через контакты КЗ.2 реле КЗ, расположенного в блоке УМ, поступает на вывод 3 основной платы. На элементах L1C4C6C8L4 собран двухконтурный полосовой фильтр (ДПФ). Радиочастотный сигнал, пройдя через ДПФ, поступает на вход микросхемы DA1. В этой микросхеме осуществляется усиление сигнала и его преобразование в частоту ПЧ. Сигнал ГПД подается на вывод 6 основной платы и через контакты К1.1 реле К1, трансформатор Т1 поступает на микросхему DA1. Контур L5C19, подключенный к выходу преобразователя микросхемы, настроен на частоту ПЧ. Шестирезонаторный кварцевый фильтр Z1 подключен к отводу катушки индуктивности L5, что обеспечивает оптимальное согласование. Схема фильтра приведена на рис. 5. С выхода кварцевого фильтра сигнал ПЧ поступает на микросхему DA2. Сигнал опорного генератора приходит на эту микросхему через контакты К2.1 реле К2 и трансформатор Т2. На резисторе R15 выделяется сигнал звуковой частоты. Фильтр низкой частоты C27R19C28 ослабляет высокочастотные составляющие продетектированного сигнала. Усилитель звуковой частоты собран на интегральной микросхеме К174УН14 в типовом включении. Коэффициент усиления ее равен 40 дБ. С вывода 11 основной платы сигнал 34 через регулятор громкости R1 (см. рис. 4) поступает в головные телефоны.

Читайте также:  Настройка exup yamaha r1

Приемный тракт охвачен системой АРУ. Сигнал для работы системы АРУ снимается с выхода УЗЧ и через резистор R23 поступает на детектор VD7VD8. Быстродействие системы определяется емкостью конденсатора С29. С выхода эмиттерного повторителя VT3 напряжение АРУ поступает на усилитель постоянного тока (УПТ) S-метра (вывод 9 микросхемы DA2) и через диод VD4 на управляющие входы микросхем DA1 и DA2. Диод установлен для того, чтобы в режиме передачи управляющее напряжение не воздействовало на S-метр.


Рис. 2
Рис.3
Рис. 4


Рис. 5

Напряжение на S-метр подается с вывода 13 основной платы через подстроечный резистор R22 и диод VD9, подключенные к выводу 10 микросхемы DA2.

Генератор опорной частоты собран на полевом транзисторе КП303Г(VТ1). Частота резонатора ZQ1 — 8,867238 МГц. Подстройкой катушки индуктивности L2 можно в небольших пределах смещать частоту колебаний генератора относительно полосы пропускания кварцевого фильтра. Истоковый повторитель на транзисторе VT2 исключает влияние нагрузки на частоту колебаний генератора.

В режим передачи трансивер переводится нажатием кнопки SB1 («Упр.»), подключенной к разъему XS3. При этом срабатывает реле КЗ в блоке УМ. Это реле, в зависимости от режима работы, своими контактами КЗ.2 подключает антенну либо ко входу приемного тракта, либо к выходу передатчика и одновременно контактами КЗ.1 коммутирует необходимые напряжения питания узлов трансивера. Напряжение +12 В (ТХ) подается на выводы 4 и 12 основной платы, срабатывают реле К1, К2 и происходит переключение сигналов ГПД и опорного генератора. С вывода 12 напряжение поступает на инверсный вход микросхемы УЗЧ DA3 и блокирует ее. Также подается напряжение питания на электретный микрофон ВМ1 (см. рис. 4). Сигнал с микрофона поступает на микросхему DA1 через ФНЧ C5L3C10, предотвращающий проникновение высокочастотных наводок на вход микрофонного усилителя. В режиме передачи микросхема DA1 работает как балансный модулятор. Сигнал опорного генератора подается через трансформатор Т1. На выходе модулятора формируется двухполосный сигнал с подавленной несущей (DSB). Максимальное подавление несущей происходит при точной балансировке модулятора подстроечным резистором R10. С выхода модулятора DSB сигнал поступает на кварцевый фильтр, который выделяет нижнюю боковую полосу. Микросхема DA2 преобразует сигнал ПЧ в сигнал любительского диапазона 160 метров. Нагрузкой DA2 по высокой частоте служит широкополосный трансформатор ТЗ, который согласует высокое выходное сопротивление смесителя с низким сопротивлением нагрузки. Радиочастотный сигнал с вывода 9 основной платы поступает в усилитель мощности. Регулировка коэффициента передачи тракта производится резистором R3 «Уров.ТХ». Максимальному коэффициенту передачи соответствует минимальное напряжение на выводе 8 основной платы.

В блоке УМ сигнал проходит через двухконтурный полосовой фильтр L7C53C54C55L8, усиливается предоконечным усилителем на транзисторах VT6, VT7 и оконечным каскадом на VT8.

В качестве выходного транзистора выбран импортный 2SC2078. Этот транзистор обычно используется в оконечных каскадах радиостанций Си-Би диапазона 27 МГц и развивает мощность не менее 4 Вт при напряжении питания 12 В. Как оказалось, его несложно приобрести на радиорынках в крупных городах. В диапазоне 160 метров с этого транзистора можно без труда получить 5 Вт пиковой мощности. Цепочка R37VD11 R38 задает начальный ток смещения транзистора в режиме передачи, чтобы он работал в линейном режиме. Усиленный сигнал через контакты КЗ.2 поступает в антенну. С делителя R39R40 часть напряжения выходного сигнала поступает на детектор уровня. Выпрямленное детектором напряжение подается на индикатор РА1.

Источник

Adblock
detector