Формируем SSB. Как сделать кварцевый фильтр - 2.

17 April 2020
4,6k full reads
3,5 min.
6,5k story viewsUnique page visitors
4,6k read the story to the endThat's 72% of the total page views
3,5 minutes — average reading time

Теперь о моих любимых мостовых фильтрах. Мостовой - значит симметричный, состоящий обычно из четного количества кварцев: двух, четырех и т.д. Начнем с двух.

Мостовой фильтр на двух кварцевых резонаторах
Мостовой фильтр на двух кварцевых резонаторах
Мостовой фильтр на двух кварцевых резонаторах

Очень похоже на схему модулятора, только вместо диодов - кварцы. Катушка L2 создает противофазные сигналы, которые проходят через резонаторы Cr1 Cr2, а затем складываются на резисторе R1. В отличии от лестничных фильтров, где кварцы имеют одинаковую частоты, в мостовом фильтре их частоты отличаются, а значит, что сигналы прошедшие через них взаимно компенсируются (так как они противофазны). Поэтому их частоты должны отличаться примерно на 80% полосы пропускания. Например, при полосе пропускания фильтра 3кГц разница в частотах кварцев должна составлять 2,3-2,5 кГц. Катушка L1 и конденсатор С1 образуют контур, который настроен на несущую частоту. Такой фильтр будет иметь подавление нежелательной полосы порядка 30-35 Дб, примерно такой же, как у лестничного фильтра третьего - четвертого порядка. Если параллельно резистору R1 включить третий кварцевый резонатор, частота которого равна несущей, то ее подавление улучшится, а низкочастотный скат АЧХ фильтра будет более крутым. Вот эта схема в моем исполнении.

Из моих запасов, извините, что пыльная.
Из моих запасов, извините, что пыльная.
Из моих запасов, извините, что пыльная.

А вот такая АЧХ у этого фильтра.

Как видите, весьма посредственная крутизна, да и полоса широковата. Но с помощью этого фильтра я уже слушал SSB станции, а для меня это важнее всего. Но всегда хочется большего, так уж устроен человек. Ведь с таким фильтром трудно выловить редкую станцию среди кучи зовущих ее. Поэтому я начал экспериментировать в мостовыми фильтрами четвертого порядка. Их можно получить, если соединить два двухкристальных фильтра последовательно.

Мостовой фильтр четвертого порядка на частоту 5 МГц..
Мостовой фильтр четвертого порядка на частоту 5 МГц..
Мостовой фильтр четвертого порядка на частоту 5 МГц..

Контур L1С1С2 настраивается на частоту несущей. Кварцы в верхней ветви имеют одинаковую частоту резонанса, как и кварцы нижней ветви. Но частоты кварцев нижней и верхней ветвей отличаются на такую же величину, как и в фильтре второго порядка. Катушка должна быть симметричной, поэтому лучше всего ее мотать сразу двумя скрученными проводами на кольце из феррита 50ВЧ. Диаметр кольца - 7 - 10мм. Так как в 80-е найти такие кольца было очень трудно я использовал чашечки СБ. Верхушку стачивал на наждачной бумаге, а оставались два колечка, одно диаметром 12мм, а другое - 6мм. На них и мотал. Можно взять и кольцо 600НН, но тогда конденсаторы ставить не надо, так как на частотах выше 1 МГц такой контур будет иметь очень маленькую добротность. Если с кольцами совсем плохо, то можно намотать катушку и на цилиндрическом каркасе внавал двумя скрученными проводами. Я пробовал, получается немного хуже, чем с кольцом, но работает.

Характеристики фильтра четвертого порядка гораздо лучше. чем второго. Подавление в полосе задержания - более 45 Дб, коэффициент прямоугольности - от 3,5 до 2. Потери в фильтре - не больше 5 Дб.

Это фильтр на 9 МГц с катушкой на кольце и полосой 2,5 кГц.
Это фильтр на 9 МГц с катушкой на кольце и полосой 2,5 кГц.
Это фильтр на 9 МГц с катушкой на кольце и полосой 2,5 кГц.

Фильтр на частоту  8 МГц с катушкой на цилиндрическом каркасе.
Фильтр на частоту 8 МГц с катушкой на цилиндрическом каркасе.
Фильтр на частоту 8 МГц с катушкой на цилиндрическом каркасе.

Еще один фильтр на 9 МГц, в "малогабаритном" исполнении.
Еще один фильтр на 9 МГц, в "малогабаритном" исполнении.
Еще один фильтр на 9 МГц, в "малогабаритном" исполнении.
Тот же фильтр, вид сбоку.
Тот же фильтр, вид сбоку.
Тот же фильтр, вид сбоку.

Пролежал этот фильтр у меня ле 25. Решил снять его теперешнюю характеристику, Применил генератор SFG72020 и милливольтметр, который я описывал. И вот что получилось.

АЧХ фильтра на 9 МГц.
АЧХ фильтра на 9 МГц.
АЧХ фильтра на 9 МГц.

Конечно не супер-пупер, но с таким фильтром эфир слушать можно. На частоте 1кГц - более 40 Дб, неравномерность около 4Дб, потери - около 2Дб. Нагрузка на выходе - 1кОм, на входе - 560 Ом. Если нагрузку на выходе уменьшить до 560 Ом, то неравномерность уменьшается, но немного возрастают потери. При уменьшении индуктивности катушки с помощью сердечника увеличивается пропускание на частоте 2,4 кГц, а при увеличении индуктивности горб на частоте 2,4 кГц уменьшается и фильтр становится телеграфным. Вот такие результаты я получил Если подольше "пошаманить" с эти фильтром, то можно добиться и лучших результатов.

Теперь немного о том как изменить частоту кварцевого резонатора. Самое трудное - это добраться до кристалла. Если у вас есть старые советские кварцы в паяных корпусах, то проблем нет. Переворачиваем кварц вверх ногами, удерживая пинцетом за ножки. Прогреваем паяльником место соединения корпуса с держателем (там, где припой) до тех пор, пока корпус не упадет вниз. Делать это нужно осторожно - внутри как ни как хрусталь. Должно получиться вот что:

Теперь решаем, что будем делать: повышать или понижать частоту кварца. Да, самое главное забыл! Нужно собрать генератор, с помощью которого мы будем измерять частоту кварца. И приготовить частотомер, который будет мерять эту частоту с точностью до десятков герц. Я в свое время собрал частотомер на 155 серии с газоразрядными индикаторами на 5 разрядов. При длительности измерительного интервала 0,01 с он мерил с точностью 1000Гц, а при длительности 1с - до 10 Гц (при этом мегагерцы не отображались).

Схема кварцевого генератора.
Схема кварцевого генератора.
Схема кварцевого генератора.

Схема простая и очень надежная. Советую собрать ее на отдельной плате, хоть навесу, и меть ее в запасе, вдруг понадобится.

В кварцевом генераторе, схема которого показана на рисунке, кварцевый резонатор возбуждается на основной частоте. Для его устойчивой работы сопротивление нагрузки (входное сопротивление следующего каскада) должно быть не менее 1 кОм. Поэтому и используется эмиттерный повторитель на транзисторе VT2. При этом высокочастотное напряжение на выходе генератора будет не менее 0,5 В . Номиналы конденсаторов С1, С2 и резистора R2 зависят от рабочей частоты кварцевого резонатора. Для полосы частот 1…3 МГц они должны быть соответственно 270 пФ, 180 пФ и 3,3 кОм; для 3…6 МГц – 180 пФ, 120 пФ и 3,3 кОм; для 6…10 МГц – 180 пФ, 120 пФ и 2,2 кОм; для 10…18 МГц – 150 пФ, 68 пФ и 1,2 кОм; для 18…21 МГц – 68 пФ, 33 пФ и 680 Ом.

Как принято говорить в таких случаях, при исправных деталях и безошибочном монтаже генератор настройки не требует (за исключением, быть может, некоторой коррекции рабочей частоты подстройкой конденсатора С2). Если при выполнении двух названных выше условий генератор все же не заработал, то единственной причиной этого может быть невысокая активность кварцевого резонатора. В этом случает его следует либо заменить на другой, либо попытаться “поиграться” с номиналами конденсаторов С3 и С4. В частности, может помочь изменение в ту или иную сторону отношения их емкостей.

Теперь замеряем частоту имеющихся кварцевых резонаторов и отбираем две пары с одинаковыми частотами (а можно и не отбирать - все равно изменять частоту будем). Дальнейшее измерение частоты лучше проводить, когда корпус снят. Для того, чтобы понизить частоту кварца нужно на серебряные контакты нанести несколько черточек простым карандашом. Лучше делать это постепенно, чтобы не промахнуться. Если промахнулись - слегка потереть это место бумагой (не наждачной !). К сожалению, полученные таким образом кварцы стареют, т.к. графит опадает.

Гораздо надежней использовать вместо карандаша прутик припоя без канифоли. Свинец не осыпается, но работать с припоем нужно очень аккуратно, так свинец имеет большую плотность и достаточно бывает всего двух - трех штрихов. Я подсоединял кварц к генератору, а выход генератора - к частотомеру и потом наносил штрихи, наблюдая, как меняется частота.

Для того, чтобы повысить частоту кварца нужно стереть часть серебряного покрытия. Стирать лучше всего ластиком для чернил и делать это очень осторожно. Если перетерли, то можно подправить припоем. Более устойчивые результаты дает подгонка частоты путем последовательного включения с кварцем подстроечного конденсатора. После настройки конденсатор желательно заменить на постоянную емкость такой же величины.

При всех манипуляциях нельзя прикасаться к кристаллу руками. Если все-таки это произошло, то необходимо протереть кристалл спиртом, но не одеколоном или коньяком :).
После подгонки частоты кварца одеваем корпус на держатель кварца и закрепляем точечной пайкой. Даем кварцу остыть и проверяем частоту. Если все нормально, то пропаиваем стык корпуса и держателя.

Можно потренироваться на одном кварце, а потом уже подогнать все. Честно скажу, работа хоть и тонка, но несложная.

С кварцами в сварных корпусах сложнее. Придется надфилем подпиливать корпус, а после подгонки запаять его, предварительно залудив места пайки. Что делать с кварцами в корпусах "лодочка" не знаю. Скорее всего пилить их не получиться, значит повышать их частоту можно только с помощью последовательно включенного конденсатора.

Ну и в заключении еще один мой фильтр из кварцев с "банановыми" выводами на шести кварцах.

Его я сделал в конце 80-х. Полоса пропускания -2,4 кГц, подавление в полосе задержания более 50Дб, частота - 4914 кГц. Сейчас он не рабочий, маленько "заржавел".

Рекомендую две прекрасные книги: С.Г. Бунин, Л.П. Яйленко "Справочник радиолюбителя коротковолновика", 1984г. и их более старая книга "Техника любительской однополосной связи" 1970г. Эту книгу я в свое время купил в букинистическом магазине в Столешниковом переулке (вот жизнь была: в радиусе 250м три отличных книжных магазина. А теперь - дни бутики.) Эти книги можно скачать на техническом портале российских радиолюбителей в разделе "Библиотека" по адресу http://www.cqham.ru/lib.htm .

Всем хорошего дня!