Журнал Радио 1 номер 2003 год. 
"РАДИО" — О СВЯЗИ
Кварцевый фильтр трансивера
Геннадий БРАГИН (RZ4HK)
Начало см. в "Радио", 2002, ╧ 12
Генератор качающейся частоты смонтирован на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита (рис, 6). Верхний слой платы служит общим проводом, отверстия под выводы деталей, не имеющие с ним контакта, раззенкованы. Плата запаяна в коробку высотой 40 мм с двумя съемными крышками. Коробка изготовлена из луженой жести.
Катушки индуктивности L1, L2, L3 намотаны на стандартных каркасах диаметром 6,5 мм с подстроечниками из карбонильного железа и помещены в экраны. L1 содержит 40 витков провода ПЭВ-2 0,21, L3 и L2 — соответственно 27 и 2+4 витка провода ПЭЛШО-0,31. Катушка L2 намотана поверх L3 ближе к «холодному» концу. Все дроссели стандартные — ДМ 0,1 68 мкГн. Постоянные резисторы МЛТ, подстроенные R6, R8 и R10 типа СПЗ-38. Многооборотный резистор — ППМЛ. Постоянные конденсаторы — КМ, КЛС, КТ, оксидные — К50-35, К53-1.
Налаживание ГКЧ начинают с установки максимального сигнала на выходе генератора пилообразного напряжения. Контролируя осциллографом сигнал на выводе 6 микросхемы DA1, подстроечными резисторами R8 (усиление) и R6 (смещение) устанавливают амплитуду и форму сигнала, приведенную на эпюре в точке А.
Подбором резистора R12 добиваются устойчивой генерации без вхождения в режим ограничения сигнала. Подбирая емкость конденсатора С14 и подстраивая контур L2L3, настраивают выходную колебательную систему в резонанс, что гарантирует хорошую нагрузочную способность генератора. Подстроечником катушки L1 устанавливают границы перестройки генератора в пределах 8,8586—8,8686 МГц, что с запасом перекрывает полосу АЧХ испытуемого кварцевого фильтра. Для обеспечения максимальной перестройки ГКЧ (не менее 10 кГц) вокруг точки соединения L1, VD4, VD5 верхний слой фольги удален. Без нагрузки выходное синусоидальное напряжение генератора равно 1 В (эфф).
Блок детектора выполнен на печатной плате из двустороне фольгированного стеклотекстолита (рис. 7). Верхний слой фольги используется в качестве общего провода. Отверстия под выводы деталей, не имеющие контакт с общим проводом, зенкуют. Плата запаивается в жестяную коробку высотой 35 мм со съемными крышками. От качества изготовления приставки зависит ее разрешающая способность.
Катушки L1—L4 содержат по 32 витка провода ПЭВ-0,21, намотанных виток к витку на каркасах диаметром 6 мм. Подстроечники в катушках от броневых сердечников СБ-12а. Все дроссели типа ДМ-0,1. Индуктивность L5 — 16 мкГн, L6, L8 — 68 мкГн, L7— 40 мкГн. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе 1000НН типоразмера К10x6x3 мм и содержит в первичной обмотке 7 витков, во вторичной — 2x13 витков провода ПЭВ-0,31.
Все подстроечные резисторы — СПЗ-38.
Во время предварительной настройки блока высокочастотным осциллографом контролируют синусоидальный сигнал на затворах транзисторов VT2, VT3 и, при необходимости, подстоаивают катушки L2, L3. Подстроечником катушки L4 частота опорного генератора уводится ниже полосы пропускания фильтра на 5 кГц. Это делается для того, чтобы на рабочем участке анализатора спектра меньше наблюдалось различных помех, уменьшающих разрешающую способность устройства.
Генератор качающейся частоты подключают к кварцевому фильтру через согласующий колебательный контур с емкостным делителем (рис. 8). В процессе настройки это позволит получить малые затухание и неравномерность в полосе пропускания фильтра. Второй согласующий колебательный контур, как уже упоминалось, находится в детекторной приставке. Собрав схему измерения и подключив выход приставки (разъем ХЗ) на микрофонный или линейный вход звуковой карты персонального компьютера, запускаем программу спектроанализатора. Существует несколько таких программ. Автором была использована программа SpectraLab v.4.32.16, размещенная по адресу: http://cityradio.narod.ru/utilJties.html. Программа удобна в пользовании и обладает большими возможностями.
Итак, запускаем программу «SpektroLab» и, подстраивая частоты ГКЧ (в режиме ручного управления) и опорного генератора в детекторной приставке, выставляем пик спектрограммы ГКЧ на отметку 5 кГц. Далее, балансируя смеситель детекторной приставки, пик второй гармоники уменьшают до уровня шумов. После этого включается режим ГКЧ и на мониторе появляется долгожданная АЧХ испытуемого фильтра. Вначале включается частота качания 10 Гц и, подстраивая с помощью R11 центральную частоту, а затем и полосу качания R10 (рис. 4), устанавливаем приемлемую «картинку» АЧХ фильтра в реальном времени. Во время измерений, подстраивая согласующие контуры, добиваются минимальной неравномерности в полосе пропускания. Далее для достижения максимальной разрешающей способности устройства включаем частоту качания 0,3 Гц и устанавливаем в программе максимально возможное количество точек преобразования Фурье (FFT, у автора 4096..8192) и минимальное значение параметра усреднения (Averaging, у автора 1). Так как характеристика рисуется за несколько проходов ГКЧ, то включается режим запоминающего пикового вольтметра (Hold). В итоге на мониторе получаем АЧХ исследуемого фильтра. С помощью курсора мыши получаем необходимые цифровые значения полученной АЧХ на нужных уровнях. При этом надо не забыть измерить частоту опорного генератора в детекторной приставке, чтобы потом получить истинные значения частот точек АЧХ.
Оценив первоначальную «картинку», подстраивают частоты последовательного резонанса ZQ1n ZQ12 соответственно на нижний и верхний скаты АЧХ фильтра, добиваясь максимальной пря-моугольности на уровне -90 дБ. В заключение с помощью принтера получаем полновесный «документ» на изготовленный фильтр. В качестве примера на рис. 9 приведена спектрограмма АЧХ этого фильтра. Там же приведена спектрограмма сигнала ГКЧ. Видимая неравномерность левого ската АЧХ на уровне -3...-5 дБ устраняется перестановкой кварцевых резонаторов ZQ2—ZQ11.
В итоге получаем следующие характеристики фильтра: полоса пропускания по уровню -6 дБ — 2,586 кГц, неравномерность АЧХ в полосе пропускания — менее 2 дБ, коэффициент прямоугольности по уровням -6/-60 дБ — 1,41; по уровням -6/-80 дБ — 1,59 и по уровням -6/-90 дБ — 1,67; затухание в полосе — менее 3 дБ, а за полосой — более 90 дБ.
Автор решил проверить полученные результаты и измерил АЧХ кварцевого фильтра по точкам. Для измерений потребовался селективный микровольтметр с хорошим аттенюатором, коим послужил микровольтметр типа HMV-4 (Польша) с номинальной чувствительностью 0,5 мкВ (в то же время хорошо фиксирующий сигналы с уровнем 0.05 мкВ) и аттенюатором в 100 дБ.
Для этого варианта измерений была собрана схема, приведенная на рис. 10. Согласующие контуры по входу и выходу фильтра тщательно экранированы. Соединительные экранированные провода применены хорошего качества. Также тщательно выполнены «земляные» цепи.
Плавно изменяя частоту ГКЧ резистором R11 и переключая по 10 дБ аттенюатор, снимаем показания микровольтметра, проходя по всей АЧХ фильтра. Используя данные измерений и тот же масштаб, строим график АЧХ (рис. 11).
Благодаря высокой чувствительности микровольтметра и малым боковым шумам ГКЧ хорошо фиксируются сигналы на уровне -120 дБ, что четко отражено на графике.
Результаты измерений получились следующие: полоса пропускания по уровню -6 дБ — 2,64 кГц; неравномерность АЧХ — менее 2 дБ; коэффициент прямоугольности по уровням -6/-60 дБ равен 1,386; по уровням -6/-80 дБ — 1,56; по уровням -6/-90 дБ — 1,682; по уровням -6/-100 дБ — 1,864; затухание в полосе — менее 3 дБ, за полосой — более 100 дБ.
Некоторые отличия результатов измерений от компьютерного варианта объясняются наличием накапливающихся ошибок цифроаналогового преобразования при изменении анализируемого сигнала в большом динамическом диапазоне.
Необходимо отметить, что приведенные графики АЧХ кварцевого фильтра получены при минимальном объеме настроечных работ и при более тщательном подборе компонентов, характеристики фильтра могут быть заметно улучшены.
Предложенная схема генератора может быть с успехом использована для измерений односигнальной избирательности, а также для измерения динамического диапазона трансиверов до 110...120 дБ.
Данное устройство с успехом можно использовать для оценки качественных показателей тракта ПЧ трансиверов, работы АРУ и детекторов. Подав сигнал генератора качающейся частоты на детектор, на выходе приставки к ПК получаем сигнал низкочастотного генератора качающейся частоты, с помощью которого можно легко и быстро настроить любой фильтр и каскад НЧ тракта трансивера.
Не менее интересно использовать предлагаемую детекторную приставку в составе панорамного индикатора трансивера. Для этого следует подключить к выходу первого смесителя кварцевый фильтр с полосой пропускания 8...10 кГц. Далее полученный сигнал усилить и подать на вход детектора. В этом случае можно наблюдать сигналы своих корреспондентов с уровнями от 5 до 9 баллов с хорошей разрешающей способностью.
Вернуться к содержанию журнала "Радио" 1 номер 2003 год
| Ваш комментарий к статье | ||||
