Regolazione dei filtri al quarzo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Nodi di apparecchiature radioamatoriali. Filtri al quarzo

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I radioamatori mi hanno ripetutamente contattato chiedendomi di condividere la loro esperienza nell'installazione di filtri al quarzo, ma non avevo fretta di farlo, perché molti articoli sensati su questo argomento sono già stati pubblicati sui periodici. Dopo aver letto di nuovo alcuni di loro, arrivi alla conclusione che dovresti rendere omaggio al lavoro dei loro autori e ringraziarli, perché in ogni articolo c'è qualcosa dopo aver letto che puoi dire: vivi per sempre e impara. Tuttavia, insieme alla gratitudine, molte domande rimangono ogni volta senza risposta.

Spesso negli articoli ti imbatti nella frase: "Un filtro al quarzo è più facile da sintonizzare utilizzando tracciatori di curve (ad esempio X1-38, X-1-48, SK-4-59, ecc.). Naturalmente, se lo sono disponibile, impostare il filtro è semplice. Ma questo se si dispone del dispositivo appropriato e anche delle istruzioni per farlo. Altrimenti, la parola "facile" si trasformerà rapidamente nel suo opposto, "difficile". Pertanto, questo articolo si concentra sull'impostazione montare un filtro al quarzo utilizzando i dispositivi più semplici.

Alcuni articoli omettono informazioni sul tipo di filtro configurato (ladder, bridge, monolitico), descrivendo le regole generali di configurazione. Tuttavia, sono giunto alla conclusione che ognuno di essi, insieme a quelli comuni, ha anche le sue caratteristiche.

Iniziamo impostando un filtro di tipo ladder (Fig. 1).

Fig.1 (clicca per ingrandire)

L’esperienza dimostra che:

- il filtro si ottiene con i parametri migliori se tutti i quarzi hanno frequenze di risonanza successive il più vicine possibile (±10 Hz). Tuttavia non dovete preoccuparvi se questa condizione non viene soddisfatta, perché un buon filtro si ottiene anche con una separazione di frequenza fino a 1 kHz [1];

- è meglio selezionare i quarzi includendoli nell'oscillatore di riferimento del dispositivo in cui si prevede di utilizzare questo filtro e utilizzarne la frequenza più bassa direttamente nell'oscillatore di riferimento. In questo caso gli elementi di accordatura del generatore non devono essere toccati;

- il filtro deve essere configurato direttamente come parte del dispositivo “nativo”;

- se i quarzi hanno frequenze disuguali, devono essere posizionati nella seguente sequenza: la frequenza più alta deve essere installata per prima all'ingresso, e tutte quelle successive - alternativamente da sinistra a destra, per grado, con una diminuzione della frequenza;

- devono essere utilizzati contenitori di piccole dimensioni, con coefficiente di temperatura minimo di capacità (TKE) con una precisione non inferiore a ±1,5%. Ma non disperare se non ne trovi, perché dovrai comunque selezionarli durante il processo di configurazione. Nella maggior parte dei casi, durante il processo di installazione, fino al 90% dei contenitori vengono sostituiti con altri tagli (anche se vicini);

- è preferibile utilizzare filtri in quarzo (prelevati ad esempio da filtri smontati di fabbrica).

Quindi, da quattro filtri ad una frequenza di 10,7 MHz (tipo FP2P-325-10700M-15), è possibile assemblare quattro filtri ladder a otto cristalli (questi filtri hanno quattro coppie di quarzo con le stesse frequenze) con diversi, ma vicini a Frequenze 10,7 MHz. In genere, questo è ciò che fanno diversi radioamatori (di solito 4 persone), ciascuno con un filtro. Il più esperto seleziona quattro serie di quarzi della stessa frequenza, quindi il quarzo con il minimo. tiene la dispersione per sé e restituisce il resto ai suoi amici (o viceversa?!). Anche il quarzo generatore può essere utilizzato con un successo leggermente inferiore.

A casa, un filtro al quarzo può essere configurato in tre modi.

Nel primo caso è opportuno utilizzare (oltre all'apparecchio da sintonizzare) un altro ricetrasmettitore con scala digitale come apparecchio ausiliario; nel secondo caso un GSS (generatore di segnali standard) e un frequenzimetro (con frequenza limite superiore a almeno la frequenza più bassa del dispositivo sintonizzato, ad esempio 1,9 MHz). Un frequenzimetro misura la frequenza GSS o la frequenza GPA del dispositivo in esame.

Nel terzo caso, per una delle frequenze operative viene utilizzato un oscillatore locale al quarzo (o il GSS o un altro ricetrasmettitore senza scala digitale) ed è richiesta la presenza di una scala digitale nel dispositivo da sintonizzare.

In tutti e tre i casi, all'ingresso del dispositivo da sintonizzare viene fornito un segnale RF del campo operativo. Nei primi due casi, la frequenza fornita viene modificata lentamente nella banda di trasparenza del filtro al quarzo, rilevando le letture dell'S-meter in unità relative, e registrandole nella tabella ogni 200 Hz. Quindi, secondo la tabella, vengono costruiti i grafici (risposta in frequenza). Le letture del misuratore S sono tracciate verticalmente e la frequenza è tracciata orizzontalmente. Collegando i punti contrassegnati sul grafico con una linea di interpolazione (media), otteniamo la risposta in frequenza, la caratteristica di ampiezza-frequenza del nuovo filtro.

Nel terzo caso, tutto viene fatto allo stesso modo, solo il dispositivo sintonizzato stesso viene regolato in frequenza, rilevando le letture direttamente dalla sua scala digitale e dal misuratore S contemporaneamente.

In questo caso, il filtro "appena creato", di regola, ha:

- una corsia diversa da quella prevista;

- irregolarità nella parte superiore della risposta in frequenza;

- pendenza inferiore piatta (e talvolta con emissioni) della risposta in frequenza.

In futuro il filtro verrà configurato nelle tre direzioni sopra indicate in ordine di priorità.

Nella prima fase dell'accordatura (accordatura approssimativa), si dovrebbe ottenere una larghezza di banda del filtro fino a 2,4 kHz sostituendo uno ad uno i condensatori, partendo dall'ingresso del filtro, e rimuovendo la risposta in frequenza. Tieni presente quanto segue:

- se si installano capacità aggiuntive parallelamente ai cristalli di quarzo (soprattutto quelli estremi) e il loro valore nominale viene aumentato (fino a un certo limite), la larghezza di banda del filtro diminuirà. Un effetto simile si osserverà aumentando la capacità dei condensatori collegati all'alloggiamento. Quando i valori di queste capacità si riducono, si osserverà l’effetto opposto. Questa proprietà viene utilizzata per restringere la larghezza di banda di un filtro al quarzo in modalità telegrafo. In questo modo la larghezza di banda può essere ridotta a 0,8 kHz. Con un ulteriore restringimento della banda, l'attenuazione del filtro nella banda di trasparenza aumenta notevolmente (per ottenere una bassa attenuazione in un filtro CW, dovrebbero essere utilizzati risonatori con un fattore di qualità almeno un ordine di grandezza superiore al fattore di qualità del filtro );

- l'entità delle "gobbe" e degli avvallamenti nella parte superiore della risposta in frequenza (linearità della caratteristica) dipenderà non solo dalla dimensione delle capacità selezionate, ma anche dal valore di resistenza dei resistori di carico installati all'ingresso e l'uscita del filtro. Al diminuire della loro resistenza migliora la linearità della caratteristica, ma aumenta l'attenuazione nella banda passante del filtro;

- se non è possibile ottenere una pendenza sufficiente della pendenza inferiore, è necessario installare un quarzo parallelamente ai resistori di carico, simili a quelli utilizzati nel filtro, e tra tutti i quarzi disponibili, selezionare la frequenza più bassa o la sua frequenza ridotto inserendo l'induttanza in serie. Selezionando il numero di giri di questa induttanza è possibile modificare la pendenza della pendenza inferiore;

- L'impostazione del filtro deve essere ripetuta più volte. Se nell'ultima fase dell'accordatura non è possibile ottenere una risposta in frequenza accettabile, è necessario provare a regolare la frequenza della risonanza sequenziale dei singoli quarzi. Per fare ciò, un condensatore viene installato in serie al quarzo e, selezionando questo condensatore, si ottiene la generazione alla frequenza del quarzo rimanente. Se questo non aiuta (e ciò può accadere se la differenza tra le frequenze delle risonanze parallele e serie del quarzo è piccola), è necessario sostituire il quarzo. Il quarzo nel filtro deve essere posizionato in una catena, schermando attentamente l'ingresso dall'uscita. La Figura 2 mostra la risposta in frequenza del ricevitore CF "TURBO-TEST", presa a diversi valori di capacità del condensatore. -

Fig. 2 - Per maggiore chiarezza i valori di frequenza sono presi senza rispettare la banda laterale ricevuta e l'effettivo valore IF. La Figura 3 mostra la risposta in frequenza della configurazione finale del filtro. -

Ris.3

Ora alcuni consigli pratici per allestire un filtro al quarzo a ponte. Tale filtro è mostrato in Fig. 4. Le bobine L1 e L2 contengono 2x10 spire di filo con un diametro di 0,31 mm; come nuclei vengono utilizzati anelli di ferrite del filtro FP2A-325-10,700 M-15. La larghezza di banda del filtro è 2,6 kHz.

Fig.4 (clicca per ingrandire)

Se si dispone di un filtro per le basse frequenze (2...6 MHz), di solito risulta essere a banda più stretta del necessario, mentre se si dispone di un filtro per le alte frequenze (8...10 MHz) è troppo largo. Nel primo caso, la larghezza di banda dovrebbe essere ampliata collegando gli induttori al quarzo superiore o inferiore (Fig. 4), che dovrebbe essere selezionato sperimentalmente. Nel secondo caso, per ridurre la larghezza di banda, è necessario collegare dei condensatori di trimming in parallelo ai risonatori (simili a delle bobine). Il quarzo nel filtro deve essere selezionato con una precisione di 50 Hz (frequenza di risonanza in serie), e le frequenze di tutti i risonatori superiori devono essere uguali e differire da quelli inferiori (anch'essi identici) di 2...3 kHz.

Se sono disponibili solo cristalli con le stesse frequenze, è possibile modificare la frequenza dei cristalli cancellando lo strato argentato dal cristallo (aumentare la frequenza) o sfumando con una matita (abbassare). Ma la pratica dimostra che la stabilità dei parametri di tale filtro nel tempo lascia molto a desiderare.

Risultati più stabili si ottengono regolando la frequenza collegando un condensatore di sintonizzazione in serie al quarzo. Dopo la regolazione è consigliabile sostituire il condensatore con uno di capacità costante della stessa dimensione.

Con una larghezza di banda del filtro ampia, potrebbe apparire un calo (attenuazione) al centro della risposta in frequenza. Va detto che la sua profondità dipende in gran parte dalla resistenza dei resistori R1 e R2. Il loro valore può variare da centinaia di ohm (con una larghezza di banda di 3 kHz) a frequenze di 8...10 MHz fino a diversi kilo-ohm a frequenze più basse e con una larghezza di banda del filtro più piccola. Quando si produce un filtro a ponte, è necessario prestare molta attenzione alla simmetria dei suoi bracci, nonché agli avvolgimenti dei trasformatori in esso contenuti e, naturalmente, un'attenta schermatura dell'ingresso dall'uscita. Maggiori dettagli sui filtri bridge possono essere trovati in [2].

Letteratura

1. Goncharenko I. Filtri a scala su risonatori disuguali. - Radio, 1992, n. 1, pag. 18.
2. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Manuale del radioamatore a onde corte. - K.: Tecnologia, 1984, P.21...25.

Autore: V. Rubtsov (UN7BV), Kazakistan, Astana, distretto di Tselinny; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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