ФНЧ для УМ-а

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 21 дек 2022, 06:02

R0AEK писал(а):
21 дек 2022, 05:47
берется конкретный УМ, измеряются его уровни гармоник и рассчитывают ФНЧ на максимальное подавление гармоник?
Неее. Я бы так не считал.
Выходной каскад УМ в 90% - двухтактный. Значит, вторая гармоника меньше (или на уровне) третьей. Зависит от уровня раскачки.
УМ широкополосный, так что конкретных частот гармоник нет. Точнее они есть и равны х2 и х3 от рабочей полосы частот.

Эллипсный ФНЧ ставят из-за его крутого спада характеристики. Поэтому частота подавления первого эллипса близка к частоте среза ФНЧ - так достигается более крутой спад.
Но при этом страдает полоса подавления за спадом АЧХ, т.к. после точки подавления первого эллипса начинается подъём характеристики.
С этим борется второй эллипс - он тоже настроен на частоту среза ФНЧ, но его точка бесконечного подавления лежит выше по частоте, чтобы задавить "хвост" от первого эллипса.

В результате получается равномерная АЧХ в полосе, крутой спад на частоте среза ФНЧ и более-менее удовлетворительная характеристика подавления за полосой с постоянным затуханием (в отличии от того же Баттерворта, у которого с ростом частоты затухание монотонно возрастает).
Эллиптический фильтр выгоден экономически - всего два эллипса дают хороший срез, и приемлемое подавление. Чрезмерное подавление других типов фильтров будет лишь в теории, на практике его реализовать не удастся.

Аватара пользователя
R9OFG
Сообщения: 1178
Зарегистрирован: 03 ноя 2019, 22:30
Позывной: R9OFG, ex R0AEK
Город: Новосибирск
Имя: Саша
Благодарил (а): 181 раз
Поблагодарили: 274 раза
Контактная информация:

ФНЧ для УМ-а

Сообщение R9OFG » 21 дек 2022, 06:15

ru0aog писал(а):
21 дек 2022, 06:02
Неее. Я бы так не считал.
Выходной каскад УМ в 90% - двухтактный. Значит, вторая гармоника меньше (или на уровне) третьей. Зависит от уровня раскачки.
УМ широкополосный, так что конкретных частот гармоник нет. Точнее они есть и равны х2 и х3 от рабочей полосы частот.

Эллипсный ФНЧ ставят из-за его крутого спада характеристики. Поэтому частота подавления первого эллипса близка к частоте среза ФНЧ - так достигается более крутой спад.
Но при этом страдает полоса подавления за спадом АЧХ, т.к. после точки подавления первого эллипса начинается подъём характеристики.
С этим борется второй эллипс - он тоже настроен на частоту среза ФНЧ, но его точка бесконечного подавления лежит выше по частоте, чтобы задавить "хвост" от первого эллипса.

В результате получается равномерная АЧХ в полосе, крутой спад на частоте среза ФНЧ и более-менее удовлетворительная характеристика подавления за полосой с постоянным затуханием (в отличии от того же Баттерворта, у которого с ростом частоты затухание монотонно возрастает).
Эллиптический фильтр выгоден экономически - всего два эллипса дают хороший срез, и приемлемое подавление. Чрезмерное подавление других типов фильтров будет лишь в теории, на практике его реализовать не удастся.
Спасибо, Станислав, за развернутый ответ!


Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 24 янв 2023, 13:57

Напишу-ка тут, как я считаю фильтры.
Может кто поправит, а может кто для себя что новое узнает :)

Итак, первый пример - нужен ФНЧ на диапазон 80 метров.
Обычно я пользуюсь расчётом обычных П-фильтров по Чебышеву.
С одной стороны, этот расчёт даёт более крутой спад характеристики, чем фильтры по Гауссу, Бесселю или Баттерворту.
При этом допускается некоторый (небольшой) разброс и неточность в выдерживании значений ёмкостей/индуктивностей.

Чебышева можно считать в RFSimm99, но лучше это делать в FilterSolutions.
Стандартный расчёт ведётся для неравномерности в полосе, равной 3 дБ. Для более-менее приемлемого результата примем 5-ый порядок фильтра, и элементов не слишком много и работает неплохо.

Пробуем в RFSimm99
01.png
то же в FilterSolutions
00.png
вроде бы ничего сложного.

Но как быть, если нет нужной ёмкости/индуктивности?
И если индуктивность ещё можно с грехом пополам намотать, то вешать гроздь ёмкостей как-то не хочется.

В некоторых пределах менять значения элементов можно изменяя неравномерность в полосе.
Чем меньше эта неравномерность, тем хуже наклон характеристики подавления.

Допустим, я хочу подогнать крайние конденсаторы под значение 1 нФ.
Указываем неравномерность 0,15 дБ
02.png
Смотрим, схема изменилась:
Было С1 = 2,916 нФ, L1 = 1,598 мкГн, стало С1 = 1,049 нФ, L1 = 2,839 мкГн.
Также изменилась неравномерность в полосе пропускания: раньше была яма в 3 дБ, теперь почти ровная линия с волнистостью 0,15 дБ.
Но изменилось и подавление.
Для примера я поставил маркер на частоту около 7,1 МГц (вторая гармоника 80 метрового диапазона).
Было подавление -47 дБ, стало -33 дБ.

Где-то выиграли, где-то проиграли.
Заметим, что второй маркер, установленный на расчётную частоту среза фильтра (3,8 МГц), имеет подавление, равное неравномерности в полосе (т.е. -3 и -0,15 дБ соответственно).

Второй фильтр я изготовил и обмерил на практике.

Расчёт числа витков выполнял онлайн-программой Coil32
03.png

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 24 янв 2023, 14:22

Теперь что касается эллиптических фильтров.
Их в RFSimm99 уже не посчитаешь.

Как я уже писал, смысл работы эллиптического фильтра - обеспечить крутой спад характеристики за частотой среза, но при этом получается постоянная величина затухания при дальнейшем увеличении частоты.
Если "классические" фильтры подавляют тем сильнее, чем выше частота, то эллиптический фильтр давит одинаково (за исключением двух точек "бесконечного подавления", которые равны частотам настройки звеньев фильтра).

Крутизну спада характеристики можно регулировать меняя частоту настройки звеньев. Обычно она выражается отношением частот настройки.
Чем ближе частоты звеньев, тем круче спад АЧХ, но тем меньше подавление ("отскок" характеристики) на высших частотах.

Например, тот же 5-ый порядок фильтра. Та же частота среза 3,8 МГц.
Соотношение 1,1
отличная крутизна, но подавление всего -35 дБ
3800 кГц 5-порядок эллиптический-1.1.png
соотношение 1,6
крутизна похуже, но подавление -60 дБ
3800 кГц 5-порядок эллиптический-1.6.png
соотношение 1,85
крутизна ещё хуже, подавление -70 дБ
3800 кГц 5-порядок эллиптический-1.85.png
При этом, стоит сравнить с фильтром по Чебышеву.
Даже при соотношении 1,85 похожая крутизна характеристики у Чебышева получается только с фильтром 7-го порядка
3800 кГц 7-порядок Чебышев-1.png

Oleg
Сообщения: 363
Зарегистрирован: 22 окт 2019, 16:06
Позывной: R2AVB
Город: Москва
Имя: Олег
Благодарил (а): 48 раз
Поблагодарили: 117 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение Oleg » 25 янв 2023, 10:32

ru0aog писал(а):
24 янв 2023, 13:57
Допустим, я хочу подогнать крайние конденсаторы под значение 1 нФ.
Указываем неравномерность 0,15 дБ
Можно просто указать, что значения ёмкостей конденсаторов и/или значения индуктивностей катушек должны браться из стандартного ряда. FilterSolutions выберет ближайшие значения автоматически. На графиках АЧХ и ФЧХ сразу можно увидеть и базовые кривые (для точных значений индуктивностей и ёмкостей) и то что получается при выборе ёмкостей и индуктивностей из стандартного ряда.
LPF538.png
LPF538S21.png
Олег
R2AVB

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 10 фев 2023, 11:42

Кстати, хочу обратить внимание, как оригинально Icom выполнил питание реле блока ФНЧ
LPF_0.png
J2 - это разъём от выхода УМ

Питание на реле заводится только со одной стороны фильтра (на реле входа), катушки реле выхода питаются через соседние неиспользуемые фильтры.

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 10 фев 2023, 11:52

ФНЧ на 2 МГц
LPF_01.png
Постарался, чтобы полюса подавления фильтра попадали на вторую и третью гармонику сигнала 1,8...2,0 МГц
При этом неравномерность в полосе 1 дБ, и подавление за полосой -60 дБ.

Тут нужно обратить внимание на контурные ёмкости С2 = 540 пФ и С4 = 200 пФ.
Ими осуществляется точная подстройка частот подавления полюсов.

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 10 фев 2023, 12:03

ФНЧ на 3,9 МГц
LPF_02.png
ФНЧ 7,2 МГц
LPF_03.png
ФНЧ 14 МГц
LPF_04.png
ФНЧ 28 МГц
LPF_05.png

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 10 фев 2023, 13:54

ФНЧ 56 МГц
LPF_06.png

Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 942
Зарегистрирован: 30 сен 2021, 05:50
Позывной: ru0aog
Город: Красноярск
Имя: Станислав
Благодарил (а): 125 раз
Поблагодарили: 138 раз

ФНЧ для УМ-а

Сообщение ru0aog » 24 мар 2023, 20:29

Продолжаем.
Изготовил ФНЧ по расчёту из поста выше, на 3,9 МГц.
LPF_02.png
Катушки на кольцах Т68-2, провод 0,7 мм. Конденсаторы КСО.
IMG_20230325_001745.jpg
Общий - полосочка жести:
IMG_20230325_002004.jpg
После настройки схема вышла такая:
LPF_4 МГц.JPG
Настраивал, подбирая контурные конденсаторы.

В реальности, у меня не получилось увидеть два полюса затухания.
АЧХ вот такая:
01.png
Подавление в дальней зоне порядка -55...-60 дБ

Крутизна спада в принципе устраивает:
02.png
Неравномерность в полосе:
03.png
Частота среза по -3 дБ = 3,87 МГц.

Полюс подавления один, на частотах 7,64...8,27 МГц получилось ниже -70 дБ
04.png
Это чуть выше, чем вторая гармоника 80 метрового диапазона.
Возможно, придётся ещё сместить этот полюс вниз по частоте - на 7,0...7,6 МГц. Правда при этом сместится и частота среза.

Ответить

Вернуться в «Узлы, блоки, модули»