Foxiss Входной полосовой фильтр УКВ, вот пришлось немного проанализировать входную цепь платы версии W2-VHF_UHF_v03 трансивера Волк-2. Так как в некоторых чатах бытует мнение, что не все так хорошо, вот и решил сначала промоделировать в программе симуляторе, а затем реально замерить характеристику входного фильтра платы усилителя на 145 МГц. Вот на фото привожу реальную характеристику фильтра снятую непосредственно на собранной плате.
Владельцы трансиверов «Волк-2», работающих в диапазоне 144–146 МГц, нередко обсуждают эффективность выходных цепей. В любительских чатах можно встретить полярные суждения, одни уверяют, что изначальный фильтр безупречен, другие сетуют на внеполосные излучения. Чтобы отделить факты от домыслов, я провёл комплексное исследование — от схемотехнического моделирования до инструментальных замеров с коррекцией. В этой статье я подробно опишу каждый этап, схему фильтра, методику симуляции, учёт паразитных параметров, аппаратную часть, а главное — сопоставление теории с экспериментом и итоговую оптимизацию.
Исходная схема входной полосовой фильтр в УКВ плате трансивера Волк-2
На плате усилителя мощности (УМ) трансивера применён полосовой фильтр сосредоточенной селекции (LC) третьего порядка. Его задача — выделить полезный сигнал 144–146 МГц после предварительного усилителя и подавить гармоники и шумы за пределами любительского диапазона. Принципиальная схема изображена на рисунке ниже.
Моделирование, от идеала к реальности
На рисунке изображена стандартная схема, которая используется в плате W2-VHF_UHF_v03. Для первичного синтеза и быстрой оценки я использовал программу Filter Solutions (Nuhertz Technologies). Программа позволяет сгенерировать полосовой фильтр Чебышёва с заданными параметрами, полоса 144–146 МГц, импеданс 50 Ом. Filter Solutions сразу предложил трёхконтурную LC-структуру, очень близкую к установленной в «Волке-2.
Однако идеальная модель не учитывает потери в диэлектрике, паразитные ёмкости монтажа и конечную добротность катушек. Поэтому все последующие расчёты были перенесены в бесплатный симулятор Qucs (Quite Universal Circuit Simulator). В нём я построил схему, представленную на рисунке, с дополнительными реалистичными элементами.
Результаты моделирования (S21) без учёта паразитных ёмкостей приведены на рисунке (график описан словами). Получилась характеристика с центральной частотой около 146 МГц, полосой –3 дБ приблизительно от 130 до 160 МГц (гораздо шире ожидаемого), небольшими вносимыми потерями. Затухание на краях любительского диапазона (144 и 146 МГц) составило около 1 дБ, на частотах 115 и 180 МГц — примерно 20–10 дБ. Эта модель подтвердила, что схема работоспособна, но склоны довольно пологие для фильтра третьего порядка и очень небольшие затухания.
Измерения и методика
Для измерений смоделированной схемы в конструкции использовал портативный векторный анализатор цепей NanoVNA. Прибор был откалиброван в диапазоне 100–200 МГц с помощью комплекта, который входит в набор прибора. Провел измерения уже на плате выходного фильтра представляю фото характеристик, что получилось.
Да и еще уже в принципе была статья, но добавлю и по выходному фильтру, там реально пришлось изменить номиналы компонентов в фильтре. Схему уже приводил, но добавлю и в этой статье так как есть замер характеристики, которая реально сейчас используется в трансивере.
Небольшие выводы и практические рекомендации
- Схема входного фильтра «Волка-2» принципиально верна и способна обеспечить достаточную селекцию, однако заводской разброс параметров катушек и ёмкостей может приводить к заметному уходу центральной частоты и требует настройки непосредственно по месту.
- Моделирование (особенно с учётом реальных добротностей и паразитных ёмкостей) с высокой точностью предсказывает поведение фильтра. Для быстрого синтеза удобен Filter Solutions, для детального анализа — Qucs.
- Наличие даже недорогого NanoVNA позволяет за 15–20 минут промерить и скорректировать характеристику. Я рекомендую всем владельцам «Волка-2» проверить свои платы, при отклонении центральной частоты более чем на 1 МГц от 145 МГц стоит провести подстройку.
В результате этого анализа миф о «неоднозначности» фильтра был развеян, схема достаточно прозрачна, а её небольшие отклонения легко компенсируются. Вот на этом и закончим небольшой анализ, а бездумное высказывание без реально измеренного фильтра на плате, это так себе. Сейчас все просто можно промоделировать и измерить в реальности.
