Filtry pro Beverage box "nekonečný příběh na téma filtrů"

Již delší dobu tu zápasím s výběrem vhodných filtrů pro beverage box.

Jedna z možností, jak současně poslouchat na jeden a ten samý Beverage na více pásmech současně, je připojit výstup z poslechové antény přes 3 samostatné filtry, které oddělí jednotlivá pásma.

Jednou z možností je použití fitrů podle W3LPL.

Stačí zadat do vyhledávače w3lpl beverage filter a okamžitě se sypou odkazy.

http://lists.contesting.com/_topband/1997-08/msg00021.html

To je jeden z mnoha odkazů.

Podobný princip využívá a publikuje na svých stránkách i Bavarian Contest Club v sekci Projects

http://www.bavarian-contest-club.de/projects/hardware/BCC-Beverage-Box;a...

Tady je případný odkaz na stažení PDF souboru k této problematice.

Další propracované zapojení používá Honza OK2ZAW. Ten na trochu jiném principu rozděluje jeden beverage na 3 pásma, ale čerpal jsem inspiraci i u něho.

http://ok2zaw.blogspot.cz/search/label/beverages

Ostatně s Honzou neustále konzultuji případná zapojení filtrů, jejich parametrů po změření a naše spolupráce na tomto poli vývoje je víc než špičková. Pořád si máme co říct a o čem popovídat.

Protože mi ale stačí pro začátek oddělit pouze 3 pásma a mít tak možnost poslechu na 3 pásmech na dvou různých pracovištích, přišla mi tato varianta jako ideální. Na vstupu 3 sady relátek po 9ti kusech, následně 3 filtry a 3 výstupy podle pásma.

Jako první pásmo jsem si pro pokusy vybral 80m. Je to prostřední pásmo, navíc jsem měl doma ještě z dob minulých 3 toroidy žluté barvy, sice většího průměru, protože v originálu jsou 12mm a já měl k dispozici 17mm, ale to by nemělo vadit.

Takže jsem namotal zkusmo závity, změřil indukčnost, upravil závity a začal vybírat kapacity.

V létě jsem v Holicích koupil od stánkaře několik sáčků s různými kapacitami a tak stačilo jen zasednout s měřákem, fixou a za odpoledne jsem měl vybrány kapacity, roztříděny a popsány. V sáčcích jsou dva druhy slídových kondenzátorů. Menší na 100V a větší na 300V. Je jich dost na moji potřebu, ale hrál jsem si celé odpoledne do omrzení. Nakonec jsem to poskládal, ještě spolu s dalšími slídovými kapacitami jiného provedení a začal nastavovat.

Zpočátku jsem to měl jen stylem "vrabčí hnízdo" sletované na kusu plošného spoje a teprve až po nastavení a změření jsem všechny součástky zaletoval do plošného spoje, který jsem během chvilky odfrézoval malou zubařskou frézkou a součástky zaletoval. Pro klid v duši jsem ještě zanýtoval dutými nýtky, abych si byl z VF hlediska jist.

Pohled z jedné a druhé strany.

Ono se sice lehce píše, nastavil a naladil, ale tak jednoduché to rozhodně není. Všechny 3 indukčnosti se vzájemně ovliňují a tak nastavení spočívá v neustálém stlačování a roztahování závitů po obvodu toroidů. Navíc nastavení na nejlepší přenosovou charakteristikou neodpovídá optimálnímu přizpůsobení a tak je třeba neustále měnit zapojení konektorů pro měření a kontrolovat si měřené veličiny. Pro mne to byla práce na jeden hodně dlouhý večer, než jsem filtr naladil k mé spokojenosti.

I když spokojenost se úplně říct nedá. Měl jsem představu, že se díky kvalitním slídovým kondenzátorů dostanu na kýženou hodnotu průchozího útlumu 1dB, ale bohužel, ať jsem dělal co jsem mohl, tak se to nepodařilo. Zkoušel jsem měnit kapacity za jiný typ, namotat indukčnosti na jiné větší toroidy a stejně jsem se pořád motal dokola na podobných hodnotách. Na 1dB jsem se nebyl schopen dostat.

Budiž tedy.

Takhle vypadají jednotlivá měření filtru.

Pro lepší srozumitelnost jsem měřil vstupní PSV.

Pro lepší přehled, jak to vypadá jsem změřil i RL.

Křivky vypadají hodně slušně, takže jsem byl patřičně nažhaven, jak to vypadá dále.

Změřil jsi si průchozí útlum v pásmu. Tady už jsem tak nadšen nebyl, nicméně jsem nebyl schopen se k -1dB přiblížit.

Udělal jsme ale ještě jednu důležitou zkušenost. Při fixaci indukčností silikonem 744 jsem si všiml, že pokud jsem silikon natlačil pod toroid v místě studeného konce, nic se nedělo, ale jakmile jsem natlačil silikon 744 v místě horkého konce indukčnosti, tak se mi rázem o 0,2dB zhoršil průchozí útlum. Takže pozor na fixaci součástek. Opatrně s tím silikonem a fixací součástek.

A ještě jedna věc. Celý filtr jsem kontroloval po několika dnech, kdy jsem si byl jist, že je již silikon vytvrzený a musel jsem znovu jemně dotahnout hodnoty jen mírným postrčením závitů na toroidech. Až potom jsem zalepil chemoprenem i závity vinutí. Pak už se nic nehnulo a filtr neujel.

Změřil jsem si ještě, jak vypadá celá charakteristika filtru.

Aby bylo jasno ohledně potlačení 40m pásma, zde jsem ještě doplnil odladění, které je ze sériového rezonančního obvodu. Vinuto na červený toroid průměru 24mm T94-2. Musel jsem ho tam doplnit, protože potlačení pásma 40m je na můj vkus nedostatečné. Bohužel tímto doplněním mi opět narostl průchozí útlum o dalších 0,1dB. Nedá se nic dělat. Něco za něco.

Potlační pásma 160m je opravdu -75dB jak píše autor. Hodnoty -70dB se dosahuje na hranici 2,5MHz a protože útlum relátka v rozpojeném stavu, které používám je na hranici -70dB, tak si nedělám starosti co se útlumu v nepropustém pásmu týče. Samozřejmě směrem dolů. Nahoru už to je horší a proto jsem doplnil na výstup odlaďovač (notch filtr) na 40m.

Jak vypadá útlum vlastního notch filtru pro 40m je možné vidět tady.

Bez tohoto notch filtru to nebylo ono.

Takže první filtr jsem měl za sebou. Sletoval jsem kolem plošného spoje přihrádku z cuprextitu a krabičku zavřel kouskem hliníkového plechu z obou stran. Na spodním plechu jsem ještě udělal montáží otvory pro instalaci.

Patřičně nabuzen naměřenými parametry a trochu zkušenosti s naladěním jsem se pustil do 40m pásma. Tam už jsem začal mít obavy, jak se bude filtr ladit, nicméně jsem zajel do GESu, koupil ty správné toroidy, které autor zmiňuje v textu a začal navíjet a hledat hodnoty kapacit.

Opět jsem filtr zkusmo poskládal na kousku plošného spoje a začal měřit a ladit. No a když jsem se zmínil u filtru pro 80m, že ladění je neustálé stlačování a roztahování závitů po obvodu toroidů, tak na tomto pásmu je to ještě jemnější. Tady se ty závity jen tak lehce pohladí a ono to celé ujede bokem. Takže vyzbrojen čokoládou, abych si obalil nervy jsem začal hladit závity po obvodu. No a když jsem si myslel, že to také za jeden večer přeperu, tak jsem se hluboce mýlil. Dva hodně dlouhé večery, než jsem uhladil závity k mé spokojenosti. Občas jsem dokonce musel sahnout po ladícím kondenzátoru s izolovaným statorem i rotorem, abych si pomohl a našel správnou velikost kapacity. Autor píše o možné změně hodnot kapacit, ve snaze optimálně přizpůsobit filtr.

No vyhrál jsem si s kapacitami, včetně těch seriových, mezi jednotlivými laděnými obvody, až jsem se konečně po dvou dlouhých večerech dobral k nějakému výsledku.

No a takhle mi ten filtr ladí.

Nejdříve pro jednoduchost pochopení jako PSV na vstupu.

Pro přesnější pohled na naladění jako RL.

Byl jsem z toho naladění tak překvapen a nadšen, že jsem si pro jistotu filtr ještě otočil, abych si byl jist, že jsem ho opravdu naladil a změřil znovu.

Takhle to vypadá pro PSV.

No a takhle přesnější pohled na změřené hodnoty jako RL.

Z pohledu výstupu už to není tak růžové jako z pohledu vstupu, nicméně pořád jsou to špičkové hodnoty po nastavení.

Takže až doposud maximální spokojenost.

Bohužel vystřízlivění přišlo záhy.

Změřil jsem si průchozí útlum.

No a už jsem tak nadšený nebyl. Opět kýžená hranice průchozího útlumu -1dB nepadla.

Tentokrát jsem si dával pozor na fixaci silikonem a protože jsem nechtěl nasbírat další útlum, tak jsem jenom zafixoval vinutí na toroidech chemoprenem. Ostatně je to vinuto drátem 0,8mm takže to drží dobře a fixace k plošnému spoji není nutná. Alespoň si to myslím. Uvidíme časem, ale vzhledem k tomu, že se to nebude nikam přenášel a nebude to trpět otřesy, tak jsem si jist, že se to nerozladí.

Pro jistotu jsem to změřil s odstupem několika dní a nastavení je stále stejné.

Opět jsem celou konstrukci přesunul na plošný spoj, který jsem vyrobil s frézkou a součástky zaletoval.

Změřil jsem to znovu a sedí to, i po čase.

Krabičku jsem opět uzavřel víčkem na obou stranách.

Pro klid v duši jsem si ještě odpíchnul na měřáku celou přenosovou charakteristiku filtru.

Tady už nebyl nutný další notch filtr, protože směrem dolů je potlačení víc než dostačující. Na 80m je to skutečně -75dB a na 160m je to ještě o dalších pár dB lepší. Takže pohoda a není na co naříkat. Skutečně to ladí a funguje. Jen kdyby ten průchozí útlum byl o něco lepší.

Ještě pro doplnění proč mám prostřední laděný obvod z druhé strany plošného spoje. Autor se ve svém článku zmiňuje o této skutečnosti, z důvodu lepšího stínění laděných obvodů mezi sebou a tím i dosažení lepších parametrů. I to jsem si vyzkoušel a je to skutečně tak. Pokud jsem ladil filtr na pokusné desce, metodou "vrabčí hnízdo" měl jsem naměřené hodnoty o víc jak 10dB horší. Částečně je to způsobeno délkou vývodů jednotlivých součástek, částečně tím, že na sebe součástky tak nějak vidí a toroidy jsem měl vedle sebe, orientované osou do stejného směru. Po zaletování do krabičky se naměřené hodnoty zlepšily.

No a pak přišel filtr na 160m, o které jsem si myslel, že ho uchodím rychle, vzhledem ke dvěma již rozchozeným filtrům a to jsem si neměl myslet. Tady jsem tak příšerně narazil a jestli jsem doposud měl odsezeno 3 večery, na dvou přechozích filtrech, tak u tohoto pásma mi nestačili ani 4 večery na to, abych fitlr dotahnul do rozumného stavu, kdy bych byl spokojen aspoň trochu.

Proto je zatím filtr pouze na pokusné desce plošného spoje a přemýšlím o tom, jestli vůbec budu filtr dokončovat a dávat mu kabát v podobě krabičky, nebo zkusím pro tohle pásmo jiný typ filtru.

Takže takhle to doposud vypadá jako pokusný vzorek filtru pro 160m.

Zprvu jsem filtr ladil za pomoci otočného kondenzátoru, abych se dostal do rezonance s jednotlivými laděnými obvody a v jednu chvíli jsem měl filtr i jenom dvou-obvodový.

Stejně to ale pořád nebylo to správné ořechové.

No a protože Petr BN mne upozornil, že při SSB se využívá skutečně až strop 160m pásma, tak jsem narazil na požadavek, aby filtr pokryl pásmo skutečně až po 2000kHz.

Začal jsem teda zkoušet měnit vazební kapacity ve snaze pokrýt celé pásmo.

Filtr jsem tedy roztahnul přes celé pásmo, ale zvlnění v propustném pásmu, stejně jako průchozí útlum nic moc.

Zkoušel jsem to dále a nakonec jsem to dotahnul na 114+12+12 a druhá kapacita 105+13+15pF. Pak se to začalo tvářit vcelku rozumně, i když je otázka co to je rozumně.

Dosáhnul jsem bez použítí notch filtrů těchto hodnot. Na to jaký to byl porod na začátku ladění, tak jsem se aspoň trochu přiblížil předchozím dvěma filtrům.

Ale stále to nebylo ono. Zejména potlačení dvou dalších následujících pásem.

Jako první jsem si zkusil více potlačit 80m pásmo za použití notch filtru. Jednoduchý seriový rezonanční obvod.

Pro začátek jsem si změřil jak to vypadá bez notch filtru.

No tak to je opravdová mizerie. Nicméně jsem na začátku, zkusíme odladit.

Jako první jsem zkusil vzít již namotaný toroid a za pomoci otočného kondenzátoru jsem zkusil naladit filtr.

Kapacita vycházela po změření cca 150pF. Odladění sice fungovalo, ale je to moc ostré, takže to sice odladí, ale na začátku a konci pásma to zase o tolik nepomohlo.

Takže změna kapacity.

Zkusil jsem jiný toroid, který jsem měl již namotaný, s menším počtem závitů a doladil ho. Vyšlo to na cca 400pF.

To už se jevilo jako lepší.

Takže jsem našel pevnou kapacitu 420pF a doladil závity jejich roztažením po obvodu do rezonance. Výsledek je vidět na dalším obrázku.

Tak potlační bychom měli, jenže nic není zadarmo a tak jsem si zkusil pro jistotu změřit, jak se dodatečné odladění promítne na průchozí útlum. No a bylo to jasné. Promítne se to tam. Zvětší se útlum v propustné části filtru. Ono to je i logické.

Takhle to vypadalo se 420pF kapacitou v odladění.

A tak jsem zkusil další variantu, jak se to projeví na útlumu.

Ať chci nebo ne, stejně se to tam promítne.

No tak zkusíme ještě notch na 40m co to udělá.

Opět jsem si změřil jak vypadá průběh potlačení bez notch filtru, abych se měl od čeho odpíchnout.

No a zkusil jsem naladit notch filtr.

No a zase změřit jak se to promítne na útlum.

To už neni tak hrozné, jako v případě 80m notch filtru. Ale stejně to tam je.

Uvidíme jak se to projeví, když budu mít dva notch filtry za sebou.

Opět jsem musel sáhnout na toroidy filtru a jemně je doladit. Laděný obvod na výstupu se podepsal na rozladění a tak jsem mírně dotáhnul a doladil. Nevypadá to špatně, ale je vidět, že se zvýšil průchozí útlum. Je to daň tomu, že jsem dosáhnul většího potlačení následujících dvou pásem, které měli potlačení nevyhovující.

Zkusil jsem se podívat, jak mi to vůbec ladí celkově.

Takhle to nevypadá špatně. Dá se na to koukat.

Tak se podíváme jak vypadá vstupní přizpůsobení.

No to je ale hrůza, ale snažil jsem se sebevíc a k ničemu lepšímu jsem se nedostal. Jakmile filtr roztahnu přes celé pásmo, tak to vypadá takhle. Když jsem si zkusil filtr zúžit, čehož jsem dosáhnul snížením vazebních kapacit, tak je to lepší, ale pokud chci obsáhnout celé pásmo 160m, tak nejsem schopen se dostat na lepší hodnoty přizpůsobení.

Bohužel.

No tak tu tak sedím a přemýšlím, jestli má vůbec smysl ten filtr dávat do krabičky a dokončit ho, nebo jeslti nezkusit jiný typ filtrů.

Uvidíme, necham si to projít hlavou, případně to s někým ještě proberu po telefonu a ono to nějak dopadne.

Zatím tolik k filtrovému šílentsví.

3RM