BFP czyli filtry pasmowoprzepustowe odbiornika

[SP7VMZ]

Cześć!

Z nadmiaru czasu wymuszonego chorobą zastanawiam się nad filtrami pasmowo przepustowymi do radiostacji. Problem pojawia się fragmentarycznie w różnych wątkach ale jakieś głębszej dyskusji nie ma. Projekt wzmacniacza p.cz. można powiedzieć już się finalizuje więc trzeba pomyśleć o reszcie odbiornika.
Literatura dotycząca amatorskiego wykonania filtrów BFP wcale nie jest za obszerna więc gdyby koledzy biegli w projektowaniu i budowie filtrów uszczknęli by nam maluczkim trochę wiedzy i podzieli się doświadczeniami?

[SQ4CTK]

Poszukaj BPF na forum;D
BPF ->Band-pass filter

[SP7VMZ]

(26-12-2023 17:25)SQ4CTK napisał(a):  Poszukaj BPF na forum;D
BPF ->Band-pass filter

Szukałem i znalazłem ale mnie chodzi o zastanowienie się jakie kryteria wybrać (dwu czy trzy obwodowy, jakiego typu itd) a nie który dostawca lepszy.

[SP9LVZ]

Musisz zweryfikować parametry pod wzgledem zastosowania. Nie chodzi o to czy dwu czy trzy obwodowe, ale wg koncepcji do czego je chcesz zastosować. Jak do układu z p.cz. - domyślam się że 9Mhz? Musisz sprawdzić tłumienia na częstotliwoścoach lustrzanych względem wybranych częstotliwiści heterodyny. Dużo rozwiązań BPF jest projektowanych pod urzadzenia SDR - homodyny, dla ktorych ważne jest tłumienie na częstotliwościach harmonicznych heterodyny. Wg obecnych klasycznych trx z p.cz. obwody są najczęściej wspólne dla rx oraz tx i mają impedancje zamknięcia 50 ohm. Kolejna kwestia to konceocja przelaczania obwodów tak by układ pasował do sterownika jaki chcesz zastosować - koncepcja syntezy.. Tu bywają różne kody przełączania obwodow. Trzeba przemyśleć kompleksowo temat. Ja zaczynam od końca - ile planuję pasm do trx, jaka bedzie synteza, jak w syntezie jest rozwiązane przełączanie pasm, jak przełożyć to sterowanie na układ BPF, a na końcu jak zrobić obwody pasmowe. Kupione, gotowe rozwiązania nie zawsze pasują do własnej koncepcji trx-a.

[SP7VMZ]

Piotrze zastanawiam się nad obwodami wejściowymi bo przecież nie po to projektujesz pośrednią abyśmy sobie ją zrobili i ustawili sobie na półce. ;-)
Właśnie uświadomiłem sobie, że od szkoły minie 40 lat i większość wiedzy peselica zeżarła więc trzeba praktycznie uczyć się od początku. Do tego brak praktyki w obliczaniu i co ważniejsze wykonywaniu filtrów choć zawodowo spotykał się człowiek na co dzień.

Robiąc kwerendę w starych czasopismach zainteresowała mnie publikacja Kaniuta sp9rg "Nowoczesny odbiornik radiokomunikacyjny 0,1-30 MHz" drukowany w Radioelektroniku choć są też gotowe projekty innych autorów. Można też kupić kity jak np. http://shop.qrp-labs.com/BPF
Pytanie czy bezmyślnie kopiować czy pogłębić wiedzę i zbudować coś nowego.

Moje założenia to
1. filtry na każde pasmo w tym LPF nadajnika i BPF wspólne w torze odbiorczym i nadawczym, pracują zawsze.
2. Impedancja standardowo 50om
3. przełączane przekaźnikami

Do rozważenia
4. - akceptowalne tłumienie w pasmie przepustowym
5. - akceptowalne zafalowanie ch-ki w pasmie przepustowym
6. - akceptowalne nachylenie ch-ki w pasmie zaporowym

Znalezienie odpowiedzi na powyższe pytania da odpowiedź jaki filtr wybrać. Inna kwestią jest zaprojektowanie i wykonanie filtrów. Nie uważam abym miał na tyle kompetencji aby zaprojektować dobry filtr spełniający stawiane wymagania.

[SP1CWL]

Ja swoje filtry przełączam przełącznikiem 12 pozycyjnym i są strojone kondensatorem 4 sekcyjnym i pracują tak przy odbiorze jak i przy nadawaniu . [attachment=18592]

[SQ3AUP]

Witam
Pozwolisz, że spróbuję krótko wyłożyć moje podejście do filtrów pasmowych BPF.
4. - akceptowalne tłumienie w pasmie przepustowym
Myślę, że akceptowalne jest nawet 3dB. każda zmiana poziomu sygnału odbieranego np. z S7 do S8; S4 do S3; itd to zmiana o 6dB. Czyli 3dB to tłumienie sygnału odbieranego o 1/2S.
5. - akceptowalne zafalowanie ch-ki w pasmie przepustowym
Tutaj sytuacja jest podobna jak w pkt 4. Trzeba dodatkowo zwrócić uwagę na tłumienie na krańcach pasma przepustowego. Ważny jest również typ filtru; Chebyshev, Butterworth, Eliptic .... Zafalowanie i tłumienie na krańcach pasma 1-2 dB jest do osiągnięcia. Sumując, przy takich filtrach tłumienie sygnału odbieranego nie przekracza 1S.
Jeżeli filtr ma pracować w torze nadawczym rozumiem że przed wzmacniaczem W.cz. to zafalowanie musi być jak najmniejsze. Przykładowo, poziom sygnału na wejściu filtra 10mW (10dBm), tłumienie filtru 1dB i wzmacniacz (wzmocnienie 40dB) - na wyjściu mamy 49dBm czyli 79,43W. To samo tylko tłumienie filtru 2 dB -na wyjściu 48dBm czyli 63,1W, duża różnica.
Późna pora, na tym kończę. Jeżeli coś pomogłem, rozjaśniłem to się cieszę jeżeli nie to sory że zawracam głowę.
Darek

[SP7VMZ]

(29-12-2023 0:51)SQ3AUP napisał(a):  Witam
Pozwolisz, że spróbuję krótko wyłożyć moje podejście do filtrów pasmowych BPF.

Nie tyle, że "pozwalam" co do dyskusji wręcz wzywam i prowokuję.

4. - akceptowalne tłumienie w pasmie przepustowym
Myślę, że akceptowalne jest nawet 3dB.
Trwam w przekonaniu, że nikt tak naprawdę nie sprawdził charakterystyk zbudowanych samodzielnie lub według czyjegoś projektu filtrów a przynajmniej tym się nie pochwalił.


5. - akceptowalne zafalowanie ch-ki w pasmie przepustowym
Tutaj sytuacja jest podobna jak w pkt 4. Trzeba dodatkowo zwrócić uwagę na tłumienie na krańcach pasma przepustowego. Ważny jest również typ filtru; Chebyshev, Butterworth, Eliptic .... Zafalowanie i tłumienie na krańcach pasma 1-2 dB jest do osiągnięcia. Sumując, przy takich filtrach tłumienie sygnału odbieranego nie przekracza 1S.

Przyjęcie kryteriów odnośnie tłumienia, zafalowania i stromości charakterystyki w paśmie zaporowym determinuje rodzaj filtru, który spełni te wymagania.

Jeżeli filtr ma pracować w torze nadawczym rozumiem że przed wzmacniaczem W.cz. to zafalowanie musi być jak najmniejsze. Przykładowo, poziom sygnału na wejściu filtra 10mW (10dBm), tłumienie filtru 1dB i wzmacniacz (wzmocnienie 40dB) - na wyjściu mamy 49dBm czyli 79,43W. To samo tylko tłumienie filtru 2 dB -na wyjściu 48dBm czyli 63,1W, duża różnica.

Zakładam pracę dwukierunkową i prawdę mówiąc nad tym problemem się nie zastanawiałem.


Późna pora, na tym kończę. Jeżeli coś pomogłem, rozjaśniłem to się cieszę jeżeli nie to sory że zawracam głowę.
W swojej nieskromności powiem, że nie zawsze miewam tylko dobre pomysły więc chętnie słucham mądrzejszych od siebie.

Reasumując wychodzi, że zafalowanie charakterystyki powinno być jak najmniejsze.

[SP6LUN]

Zafalowanie charakterystyki to koszt bardziej stromych zboczy (filtr Czebyszewa lub eliptyczny).
Ograniczona dobroć elementów powoduje zmniejszenie tych zafalowań, psując również zbocza.
Wygląda więc, że optymalnym rozwiązaniem jest filtr Butterwortha.
Istotnymi parametrami będą:
pasmo przenoszenia
różnica tłumienia w środku i na końcach pasma
stromość zboczy.
Przy projektowaniu trzeba wybrać/znać dobroć cewek, która może zmieniać się od ok 30 (tanie dławiki smd),
przez 60-90 (filtry kubkowe - wygodne z uwagi na możliwość strojenia) do 120-180+ (cewki nawijane na toroidach -
największy wkład pracy, ale i najlepsze efekty)
Praktycznie z obliczeń wychodzą filtry drugiego lub trzeciego rzędu. Dla pasm 80m i 10m może okazać się,
że trzeba dołożyć jeden obwód (względnie szerokie pasma).

[SP9LVZ]

Bez wchodzenia w teorię, nie wiem jaką te BPF mają nazwę które ja ostatnio stosuję, ale mają bardzo płaską ch-kę w paśmie (brak zafalowań), bardzo dobre tłumienie na częstotliwościach lustrzanych. Cewki nawijane na Amidoanch, kondesatory smd NP0. Po wlutowaniu dokładanych wartości nic nie potrzeba stroić. Mam je zastosowane w praktyce w swoich trx-ach.
Przykładowy BPF na 80m - cewka 25 zw na T37-2. Wszystkie rozważania powyższe do ominięcia. Cewka nie strojona, nie potrzeba kondensatorów strojeniowych, najważniejsze by zastosować kondensatory o dużej dobroci. Ze względu na rozrzut parametrów Amidonów, nawijam 1-2 zw więcej i odwijam podczas pomiaru tak by wejść dokładnie w "pasmo".
Ogólnie mówiąc, to gotowych i sprawdzonych rozwiązań BPF jest dużo, nie ma chyba potrzeby projektować BPF i LPF "od początku". Stosuję również BPF na obwodach rezonansowych z dopasowaniem zarówno indukcyjnym jak i pojemnościowym, ale wymagają więcej nakładu pracy i dobierania elementów (ilości zwojów sprzęgających i pojemności kondensatorów w dzielnikach - kwestia dopasowania do zamknięcia 50 ohm). Są one jedna mniej przewidywalne (mniej powtarzalne) ze względu na rożne wykonania - na rdzeniach typu Amidon, na karkasach typu "Libra", na "kubkach" różnych producentów, rożnych rozmiarów, w zależności kto co ma w swoich zapasach...
W ramach projektu BPF więcej czasu jednak poświęcam w temacie koncepcji przełączania (przekaźniki) i sterowania przełączania - układ sterowania z mikroprocesora obsługującego syntezę częstotliwości.
Przykładowy układ BPF na 80m na tyle prosty do wykonania (2x2,5 uH - 25 zw na T37-2, kondensatory 1nF i 470 pF), że można go zrobić "w pięć minut" i przetestować....

Układ BPF na 80 m wraz z analizą.


Tłumienie rzeczywiste w paśmie 3,5-3,8 MHz - <2 dB zmierzone VNA (różnica o jeden "S" = 6 dB).
Zafalowanie praktycznie nie mierzalne - po stronie TX wyrównana moc w pasmie. Z praktyki - jeśli zastosujemy dobrej jakości kondensatory, to będziemy mieć małe tłumienie w paśmie.
Można podmienić różne kondensatory do układu i porównać.


Charakterystyka rzeczywista tego BPF od 1,8-30 Mhz - zmiarzona VNA. Przy stosowaniu VFO dla 80m jako 5,5 Mhz - lustrzanka na 20m ma tłumienie ponad 60 dB.