Самодельный фильтр д 3 4 для приемника. Входной фильтр приемника
Входной фильтр является одним из важнейших узлов радиоприемного устройства. Как это было показано в предыдущих главах, в системах связи с большим отношением верхней рабочей частоты к нижней рабочей частоте этот фильтр должен перестраиваться по частоте. Перестройку по частоте можно осуществить в . Чем более сложный фильтр будет применен в качестве входного фильтра, тем выше удастся получить качество радиоприемного устройства, однако при этом возникают проблемы с одновременным изменением частоты настройки контуров, изменения их добротности и обеспечения необходимой глубины связи между этими контурами.
Чаще всего в качестве полосового перестраиваемого фильтра применяется система из двух связанных контуров. В особо ответственных схемах ставится трехконтурный фильтр. В этом случае удается получить достаточно крутой скат . В ряде случаев применяется несимметричный скат АЧХ ().
Применение одновременно последовательного и параллельного колебательных контуров позволяет реализовывать различные значения входного и выходного сопротивлений. Подобный фильтр позволяет кроме ослабления мешающих сигналов согласовывать сопротивления источника сигнала и нагрузки. Такой фильтр называется Г-образным. Классическая схема Г-образного полосового фильтра приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема Г-образного полосового фильтра
В этом фильтре применен последовательный контур L1C1 и параллельный контур L2C2. Входное и выходное сопротивление фильтра в общем случае может быть различным. Это может быть полезным при разработке дуплексора, но чаще всего входное и выходное сопротивление делают равным 50 Ом. Такой выбор позволяет применять для настройки приемника стандартные измерительные приборы. Расчет Г-образного полосового фильтра достаточно прост. Сначала определяется эквивалентная добротность контуров фильтра
(1)где f
0 — средняя частота диапазона;
— полоса пропускания фильтра.
Значения реактивных элементов Г-образного полосового фильтра, изображенного на рисунке 1, можно определить по следующим формулам:
,
,
,
.
(2)
Избирательности одного Г-образного звена фильтра может оказаться недостаточно, тогда два звена можно соединить последовательно. Соединять их можно либо параллельными ветвями друг к другу (при этом получается Т-образный полосовой фильтр), либо последовательными (при этом получается П-образный полосовой фильтр). Элементы L и C соединенных ветвей объединяются.
В качестве примера на рисунке 2 приведена схема П-образного полосового фильтра. Элементы L2C2 остались прежними, а элементы последовательных контуров объединились в индуктивность L = 2·L и ёмкость C = 0,5·C 1 . При этом, так как произведение LC осталось прежним, то частота настройки последовательного контура осталась прежней и равной средней частоте фильтра.
Рисунок 2 Схема П-образного полосового фильтра
Следует отметить, что выше приведен упрощенный вариант расчета входного фильтра. Намного лучшие результаты дают стандартные методы расчета фильтров с аппроксимацией амплитудно-частотной характеристики по или . При том же количестве реактивных элементов фильтр может обеспечить бОльшую крутизну скатов амплитудно-частотной характеристики.
В радиочастотных фильтрах бывает удобно использовать только параллельные колебательные контура. Подобный фильтр требует несколько большего количества элементов для реализации той же АЧХ. Схема двухконтурного полосового фильтра с внешней емкостной связью приведена на рисунке 3. Индуктивность и емкость контуров рассчитываются по формулам (1) для L 2 и C 2, а емкость конденсатора связи можно определить по формуле C 3 = C 2/Q .
Рисунок 3 Схема 2-х контурного полосового фильтра
В качестве примера подобного фильтра на рисунке 6 приведен внешний вид smd приемного фильтра SAFEA942MFL0F00 фирмы Murata, выполненного на поверхностных акустических волнах.
Рисунок 6 Внешний вид приемного фильтра
Амплитудно-частотная характеристика фильтра SAFEA942MFL0F00 фирмы Murata, выполненного на поверхностных акустических волнах, приведена на рисунке 3. Этот фильтр предназначен для работы в качестве входного фильтра приемника мобильного аппарата в системе связи GSM900.
Рисунок 7 АЧХ входного фильтра приемника GSM900
Литература:
Вместе со статьей "Входной фильтр приемника" читают:
Если выходной сигнал с выхода передатчика попадет на вход своего
приемника, то он может не просто сделать невозможным прием каких-либо станций, но и вывести из строя входные каскады приемника.
http://сайт/WLL/Duplexer.php
При проектировании радиоприемных устройств базовых станций
возникает требование распределять энергию сигнала с антенны на входы нескольких радиоприемников.
http://сайт/WLL/divider.php
Так как усилитель радиочастоты находится на входе радиоприемного
устройства, то его шумовые характеристики и динамический диапазон в основном определяют характеристики всего радиоприемника в целом.
http://сайт/WLL/RF/
Фильтр имеет полосу пропускания коротковолнового диапазона волн 1,5 – 30 МГц и используется во входной цепи профессиональных коротковолновых приёмников, имеющих высокую (35-100 МГц) первую промежуточную частоту. Его задача - подавить зеркальный и побочные каналы приёма, и тем самым повысить помехоустойчивость приёмного тракта и уменьшить излучение гетеродина в антенну. Его также можно использовать как антенный полосовой фильтр для подавления уровня индустриальных помех и помех от радиовещательных и телевизионных передатчиков, работающих вне коротковолнового диапазона. Это удобно, так как его входное и выходное сопротивление равно 50 Ом.
В профессиональных приёмниках диапазона КВ, благодаря применению аналогичного фильтра и использованию высокой промежуточной частоты, обеспечивается селективность покомбинационным каналам и ПЧ выше 100 дБ. На примере профессионального радиоприёмника WJ 8888 фирмы «Уоткинс Джонсон» (фото 1) широкополосный полосовой фильтр подключён к антенному входу приёмника. В разрыве между широкополосным фильтром и УВЧ на полевом транзисторе дополнительно присутствуют переключаемые узкополосные фильтры, которые перекрывают весь КВ диапазон.Характеристики приёмника WJ 8888. Рабочий диапазон 0,5 – 30 МГц. Промежуточные частоты: 82,8 МГц, 10,7 МГц, 455 кГц. Чувствительность 0,56 мкВ при соотношении сигнал/шум 10 дБ. Входное волновое сопротивление 50 Ом. Селективность по побочным каналам приёма и каналу ПЧ составляет 100 дБ.
В теории для приёмника с промежуточной частотой выше принимаемого сигнала достаточно иметь на входе только фильтр нижних частот.
Однако в настоящее время нельзя забывать о помехах современных источников питания (компьютеров, импульсных преобразователях напряжений, беспроводных зарядок…), которые могут навестись в антенне, и перегрузить входные каскады приёмника.
В этом случае положение спасёт фильтр верхних частот.
Если соединить два фильтра вместе, то получится полосовой фильтр.
Схема этого фильтра
(рис. 5) приводится в книге О. В. Головина «Профессиональные радиоприёмные
устройства декаметрового диапазона». 1985 г. Москва «Радио и связь».
Когда то такой фильтр был мною собран, но сегодня меня не устроило его ослабление вне полосы пропускания, ведь самодельный приёмник должен быть лучше профессионального. После консультации со знакомыми радиолюбителями была предложена другая схема полосового фильтра, которую впоследствии я воплотил в жизнь.
Схема фильтра Чебышева второго типа.
Контура L 2C 2,L 5C 5,L 8C 8 настроены в резонанс на частоты 6,2 МГц, 6,0 МГц, 6,6 МГц соответственно. Они отвечают за неравномерность в полосе пропускания фильтра.
Режекторные контура (фильтры-пробки) L 3C 3, L 6C 6 настроены в резонанс ниже полосы пропускания фильтра на частоты 550 кГц и на 410 кГц. Они ослабляют эти частоты и формируют крутизну среза (нижнюю границу) фильтра.
Режекторные контура (фильтры-пробки) L 4C 4, L 7C 7 настроены в резонанс на частоты 66 МГц и 88 МГц. Также формируют верхнюю частоту среза.
Сама схема фильтра рассчитана в программе и соответствует характеристике на рисунке 7, при условии, что все элементы схемы имеют добротность 50, а номиналы катушек индуктивности и конденсаторов имеют стандартные величины, которые приведены на рисунке фильтра.
Характеристики самодельного фильтра.
Полоса пропускания 1,5 – 30 МГц.
Приведена принципиальная схема простого сетевого фильтра, который поможет защитить от помех радиоэлектронную аппаратуру с питанием от сети переменного тока.
Фильтр состоит из двух конденсаторов и дросселя. Схема очень простая, но тем не менее ее работоспособность во многом зависит от правильности изготовления дросселя 1-2-3-4.
Рис. 1. Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.
Рис. 2. Ферритовые кольца для изготовления дросселя.
Обмотки 1-2, 3-4 дросселя содержат по 15 витков провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции). Можно применить и обычный эмалированный провод диаметром 0,25 - 0,35мм.
Рис. 3. Как намотать дроссель для сетевого фильтра.
Берем ферритовое кольцо кольцо с диаметром примерно 20 мм, мотаем на него две обмотки в разные стороны и в разном направлении до встречи на другой половине кольца. Принцип намотки показан на рисунке 3. Таким образом обмотки получаются намотаны в разную сторону и каждая на своей половинке ферритового кольца.
Конденсаторы в схеме должны быть рассчитаны на напряжение 400В и больше.
Более совершення схема сетевого фильтра представлена на рисунке 2, здесь предполагается что вместе с питанием 220В у нас есть еще провод заземления. Также присутствует включатель S1 и предохранитель F1, которые служат для включения-отключения питания и защиты от перегрузки по току в нагрузке.
Рис. 2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.
Дроссель изготавливаем по такому же принципу, как и для схемы на рисунке 1. Диаметр провода для дросселя, а также ток для предохранителя и мощность переключателя нужно выбрать исходя из потребляемой мощности в нагрузке.
Изготовив простой фильтр на основе дросселя и конденсаторов можно значительно снизить количество помех.Если же нужна более хорошая фильтрация то придется обратиться к более сложным схемам фильтров с несколькими звеньями фильтрации.
Ультракоротковолновый приёмник для любительской радиосвязи или радионаблюдений должен обеспечить приём сигналов радиостанций, имеющих малую мощность и расположенных на значительных расстояниях (более 1000 километров). Приём слабых сигналов нередко ведётся в условиях помех со стороны других мощных станций, иногда расположенных на небольшом расстоянии. В условиях города приём сопровождается атмосферными и промышленными помехами. Поэтому требования к чувствительности и избирательности должны быть предельно высокими. Приёмник для любительской радиосвязи или радионаблюдений должен обладать высокой стабильностью частоты, точно калиброванной и удобной шкалой, оптимальной растяжкой диапазона, по возможности регулируемой полосой пропускания, иметь небольшие габаритные размеры и массу.
Современный любительский КВ/УКВ приёмник обычно предназначается для приёма телеграфных сигналов (ТЛГ), однополосно-модулированных телефонных сигналов (ОМ), иногда для приёма телетайпа и частотно-модулированных телефонных сигналов.
В настоящее время наиболее распространённым типом любительских связных приёмников является супергетеродин. В супергетеродинном приёмнике основное усиление высокочастотных сигналов и их селекция (обеспечение необходимой полосы приёма) обеспечиваются не на принимаемой, а на промежуточной частоте, которая выбирается неизменной для всех принимаемых частот . Для перенесения на промежуточную частоту принимаемый сигнал смешивается с колебаниями высокочастотного генератора, называемого также гетеродином Г, частота которого отличается от принимаемой на величину промежуточной частоты.
Блок-схема приёмника приведена на рис.1.
В супергетеродинном приёмнике необходимо обеспечить такое сопряжение частоты настройки входных контуров и контуров УРЧ с частотой гетеродина, чтобы разность этих частот была равна промежуточной во всём принимаемом диапазоне.
С учётом перечисленных требований мы разработали супергетеродинный приёмник с двойным преобразованием частоты. Для достижения необходимой стабильности частоты приёма в схеме первого гетеродина, имеющего достаточно высокую частоту колебаний, использован кварцевый резонатор.
Принятый антенной сигнал с частотой f1 (в диапазоне 144.0 - 144.5 МГц) поступает на вход малошумящего усилителя высокой частоты УВЧ (блок 1). Усиленный до необходимого уровня сигнал подаётся на один из входов первого преобразователя частоты (блок 2). На второй вход преобразователя частоты подаются колебания первого гетеродина Г1 (блок 10) с частотой f2 равной 138 МГц. В результате смешивания колебаний с частотами f1 и f2 на выходе преобразователя (2) образуются колебания с частотой f3 в полосе 6,0 - 6,5 МГц.
С целью устранения так называемой зеркальной помехи, колебания с частотой f3 на вход второго преобразователя частоты (блок 4) проходят через перестраиваемый полосовой фильтр ПФ (блок 3).
Второй преобразователь частоты смешивает колебания с частотами f3 и f4 . Генератор плавного диапазона второго гетеродина Г2 (блок 11) создаёт колебания в диапазоне частот 5,5 - 6,0 МГц. В результате смешивания на выходе второго преобразователя частоты 4 образуются колебания, частота которых f5 равна промежуточной частоте 500 кГц.
Колебания промежуточной частоты проходят через систему электромеханических фильтров ЭМФ (блок 5), обеспечивающих основную селекцию сигналов, усиливаются в усилителе промежуточной частоты УПЧ (блок 6) и подаются на вход продукт - детектора (блок 7). В результате сложения колебаний промежуточной частоты и колебаний кварцевого генератора Г3 (блок 12) с частотой 500 кГц на выходе (7) выделяется низкочастотный сигнал.
Выделенный низкочастотный сигнал усиливается усилителем низкой частоты (блок 8) и затем подаётся на головные телефоны либо громкоговоритель (9).
Схемы узлов. Принципы действия.
Часть принципиальной схемы приёмника, включающая узлы 1, 2, 12, приведена на рис. 2. Малошумящий усилитель (1) выполнен на арсенид-галлиевом полевом транзисторе VT1 типа КТ602А. Необходимое для работы транзистора напряжение обеспечивает компенсационный стабилизатор на транзисторе VT2 типа КТ3117А и стабилитроне VD3 КС156А.
Для защиты транзистора VT1 от статических разрядов к антенному входу присоединены встречно включённые кремниевые диоды VD1,VD2 КД503А. Контура L1,C2; L2,C5; L3,C7 обеспечивают по основному каналу приёма первого преобразователя частоты.
Первый преобразователь частоты (2) собран по кольцевой схеме на полупроводниковых диодах VD4 - VD7 типа КД514А. Широкополосные трансформаторы на ферритовых кольцах Т1,Т2 обеспечивают согласование цепей приёмника. Незначительные потери при преобразовании компенсирует усилитель на транзисторе VT6 КТ368А. Согласование этого усилителя с полосовым фильтром (3) осуществляется с помощью широкополосного трансформатора Т3.
Первый гетеродин Г1 (10) собран по трёхкаскадной схеме с умножением частоты.
Задающий генератор 10.1 собран на транзисторе VT3 типа КТ316А. Колебания генератора стабилизированы кварцевым резонатором с частотой 13,8 МГц. Контур L4,C14 в коллекторной цепи транзистора настроен на пятую гармонику, т.е. на 69 МГц.
Каскад 10.2 на транзисторе VT4 КТ316А является удвоителем частоты. Контур L5,C18 в его коллекторной цепи настроен на частоту 130 МГц.
Каскад 10.3 на транзисторе VT5 КТ325В усиливает колебания с частотой 130 МГц. С контура L6,C23 колебания первого гетеродина подаются на преобразователь частоты (2).
Рис.3. Высокочастотный блок (соотв. Рис.2)
Схема второго преобразователя частоты (4) и генератора плавного диапазона Г2 показаны на рис.4.
Перестраиваемый полосовой фильтр (3) выполнен на контурах L7,C30; L8,C33; L9,C36. Перестройка фильтра осуществляется совместно с перестройкой частоты колебательного контура L12,C44 генератора плавного диапазона Г2 с помощью трёхсекционного конденсатора переменной ёмкости С33, С36, С44. Контур L7,C30 настраивается отдельно. С целью более точного сопряжения фильтра переменный конденсатор С30 установлен на передней панели приёмника.
Второй преобразователь частоты (4) выполнен по балансной схеме на полевых транзисторах VT7,VT8 типа КП303Г. Нагрузкой преобразователя служит вход электромеханического фильтра Z1 ЭМФ9Д500-3В (5).
Второй гетеродин приёмника Г2 выполнен на полевом транзисторе VT9 КП303Г. Частота колебаний гетеродина плавно изменяется с помощью конденсатора С44. Нагрузкой стоковой цепи транзистора служит дроссель ДР4. Высокочастотное напряжение с части витков дросселя подаётся на широкополосный трансформатор Т4, а затем в истоковые цепи транзисторов VT7, VT8.
Схема каскадов усилителя промежуточной частоты (6), продукт-детектора (7) и кварцевого гетеродина Г3 (12) показана на рис. 5.
С выхода электромеханического фильтра Z1 колебания с промежуточной частотой поступают на вход первого каскада усилителя промежуточной частоты. Этот каскад выполнен на малошумящем полевом транзисторе КП303Е. Дополнительная селекция (подавление соседних частот) осуществляется с помощью электромеханического фильтра Z2.
Второй и третий каскады усиления ПЧ выполнены по однотипным схемам на двухзатворных полевых транзисторах КП350А. Стоковыми нагрузками каскадов являются контуры L10, C53 и L11, C59, настроенные на промежуточную частоту 500 кГц. С катушки L11 колебания поступают на вход продукт-детектора (7). Усиление тракта ПЧ можно изменять подачей соответствующего напряжения на второй затвор транзистора VT11 через резистор R25.
Продукт-детектор выполнен по кольцевой схеме на кремниевых полупроводниковых диодах VD9 - VD12.
Кварцевый генератор Г3 (12) выполнен на транзисторе VT13 типа КТ312В. В схеме использован кварцевый резонатор Х2 с частотой колебаний 500 кГц. С резистора эмиттерной цепи колебания генератора подаются на соответствующий вход продукт-детектора.
С выхода детектора (7) низкочастотный сигнал поступает для дальнейшего усиления на усилитель низкой частоты.
В данной конструкции была использована готовая плата усилителя низкой частоты от ЭПУ “ Концертный”, которая соответствовала требованиям, предъявляемым к данной конструкции. Схема усилителя низкой частоты (8) в работе не приводится.
Детали и конструкция радиоприёмника наблюдателя
В схеме приёмника использованы такие радиодетали:
Резисторы типа МЛТ- 0,25:
- 24 Ом - R2,27;
- 100 Ом - R9,12,17;
- 220 Ом - R1;
- 680 Ом - R6,11,14,17,18,20,21,22,24,27,31,35,36;
- 1 кОм - R3,10,13,32,38;
- 5,1 кОм - R15,37;
- 30 кОм - R4,5,16,33,34;
- 100 кОм - R19,23,25,26,29,30.
Конденсаторы КТК-М, КТК, КМ, КСО-Г, КПК-М:
- 1 - 15 пФ - С1,2,5,7,18,23,30;
- 3,6 пФ - С6,15,29,32;
- 10 пФ - С14,28,31,34;
- 51 пФ - С11,42,43,46,49,50,63;
- 100 пФ - С8,10,12,19,24,64,66,70;
- 330 пФ - С69;
- 510 пФ - С9,19,24,27,53,59,68;
- 1 нФ - С3,17,22,35,38,39,54;
- 3,3 нФ - С13,16,21,25,26;
- 10 нФ - С37,47,51,52,53,56,57,58,60,61,65,67;
- 2200 мкФ - С62,
- КПЕ 2х 12-495 пФ + 2х 4-15 пФ.
РАДИОСПОРТСМЕНЫ О СВОЕЙ ТЕХНИКЕ
В ТРАНСИВЕРЕ
Ередко для улучшения шу- гТмовых и избирательных параметров своих радиостанций («Меридиан», «Урал-84М», «КРС-81») коротковолновики используют фильтр низких частот Д3.4 от промышленных радиостанций (например, «Гранит»),
станций при большом уровне помех (особенно на НЧ диапазоне) оказался весьма затруднен. Вполне удовлетворительные результаты удалось получить, замыкая вход с выходом фильтра. Полоса пропускания фильтра при этом сужается примерно до 1 кГц, амплитуда полезного сигнала возрастает, а помеха значительно ослабляется или даже пропадает совсем.
Включение фильтра Д3.4 в трансивере UA1FA показано на рисунке. Подобную коммутацию
Для этих же целей фильтр Д3.4 был применен мной в трансивере, описанном в книге Я. С. Лаповка «Я строю КВ радиостанцию». Однако обычное включение фильтра не дало желаемого эффекта. Прием SSB
фильтра можно ввести в упомянутые выше трансиверы, что позволит повысить их приемные характеристики.
Г. ФЕДАЙ (UA9YPD) с. Новоегорьевское Алтайского края
ДОРАБОТКА ТРАНСИВЕРА НА 160 И
ля повышения комфортно- JI" ста при работе на трансивере на 160 м конструкции UA1FA (описан в «Радио», 1980, № 4 на с. 17-21) я встроил в аппарат регулятор усиления по 34 и усилитель мощности для низкоомных (25...50 Ом) головных телефонов ТК-67-НТ и др. Усилитель 34 потребляет в режиме покоя ток 5,5 мА, при максимальной громкости - 15 мА (при 25-омной нагрузке - капсулы телефона ТК-67-НТ соединены параллельно). Фрагменты схем переделанного трансивера изображены на рис. 1 и 2.
При налаживании усилителя
УсипениеЗЧ"
mu wot mw Л9° МИШ
Б выВ. 6 -(О) плотызФг-
34 подбором резистора 4R27 добиваются симметрии плеч. А. ДМИТРИЕНКО (RA4NFA)
г. Кирово-Чепецк Кировской обл.
Для КОГО-ТО это, возможно, новость, а для многих - давно известный факт: тысячи
радиолюбителей страны, выпускников радиотехнических школ, станций юных техников становятся авиаторами.
Их принимают в военные училища и гражданские вузы Москвы, Тамбова,
Харькова, Киева,
Риги, Иркутска,
Ачинска, Даугавпилса и других городов.
Они служат в батальонах связи и радиотехнического обеспечения ВВС,
ПВО, ВМФ, работают на аэродромах гражданской авиации и космодромах.
И уж если
мечтается об авиации и космонавтике,
Вам не обойтись
без научно-популярного
журнала «Крылья Родины».
Он поможет также
приобщиться
к таким увлекательным
как постройка собственного самолета, дельтаплана, воздушного шара и даже
«летающей тарелки». Радиоуправляемые модели - это уж само собой разумеется.
Индекс журнала - 70450 Стоимость
одного номера - 1 рубль. Сейчас даже не летающая тарелка стоит
существенно дороже.
Редакция журнала «Крылья Родины»
