Przestrajanie filtrów NMT450 Ericsson KRF 201 070/5 i KRF 201 072/5
Otrzymałem niedawno filtry toru nadawczego i odbiorczego z likwidowanej stacji NMT450. Oba filtry wykonane są jako zespoły pełnowymiarowych rezonatorów ćwierćfalowych strojonych zmienną pojemnością, zamkniętych w celach o przekroju kwadratowym. Sprzężenie między obwodami odbywa się indukcyjnie, za pośrednictwem okna wyfrezowanego pomiędzy komorami od strony podstaw rezonatorów. Filtry o bardzo zbliżonej budowie i numerach katalogowych różnią się jednak istotnymi szczegółami konstrukcyjnymi i przeznaczeniem. Postanowiłem obydwa filtry przestroić i sprawdzić ich przydatność w praktyce amatora - ultrakrótkofalowca.
Filtr nadajnika - Ericsson KRF 201 070/5
Czteroobwodowy filtr pasmowo-przepustowy zestrojony fabrycznie na zakres częstotliwości 462-468MHz. W oryginalnym stanie zapewniał on tłumienie w paśmie przepustowym na poziomie 0,5dB i strome zbocza. Zakres regulacji filtra przy użyciu stroików wynosi zaledwie kilka megaherców, konieczna zatem okazała się modyfikacja. Po rozmontowaniu filtra okazało się, że przestrojenia można dokonać na dwa sposoby, wykorzystując fakt, że okładki nieruchome kondensatorów dostrojczych są przykręcona śrubami do wolnych końców rezonatorów. Oryginalne okładki mają 18mm średnicy i 3mm grubości. Można wykonać okładki kondensatorów o większej średnicy - nawet 30mm lub przedłużyć rezonator o maksymalnie 13mm zachowując lub nieco zwiększając jego średnicę. Pierwsze rozwiązanie jest prostsze, okładki można wyciąć z blachy miedzianej lub mosiężnej i obrobić w prostym warsztacie, drugie zdecydowanie trudniejsze wymaga wytoczenia wałeczków o średnicy np. 18mm i odpowiednio dobranej długości.
Zdecydowałem się wybrać trudniejsze rozwiązanie, ponieważ doświadczenie podpowiada że dokładając tylko pojemności od szczytu rezonatora psuje się jego dobroć i tym samym poszerza pasmo przepustowe. Pierwotnie wykonałem z mosiądzu przedłużki o średnicy 18mm i długości 13mm, ale te okazały się za długie. Filtr przestroił się na zakres 422-428MHz, ponadto dwa skrajne stroiki były ledwo wkręcone ma grubość pokrywy. Jest to najniższa częstotliwość jaką się da uzyskać. Eksperymentalny dobór długości wymagający stałego dostępu do warsztatu tokarskiego doprowadził do sytuacji, gdzie na skrajnych rezonatorach od strony gniazd zamontowałem przedłużki o długości 10mm a na dwóch rezonatorach wewnętrznych 11mm. Zastosowanie tulei o zróżnicowanych długościach pozwoliło uzyskać efekt jednakowego zagłębienia stroików w punkcie uzyskania pierwotnego kształtu charakterystyki filtra. Filtr po modyfikacji stroi się bardzo dobrze, zachowując swoje pierwotne parametry.
Chcąc uzyskać nieco lepsze dopasowanie w interesującym mnie wycinku pasma zestroiłem go nieco niesymetrycznie aby zminimalizować straty mocy i zejść z tłumieniem przepustowym poniżej 0,5dB. Tak dokładne strojenie wymaga również lekkiego poruszania pętlami sprzęgającymi poprzez otwory rewizyjne, które po zakończeniu strojenia należy zakleić samoprzylepną folią aluminiową. Odrobinę kłopotliwe może być zdobycie oryginalnych wtyków - w takim przypadku można pokusić się o wymianę gniazd na standard N. Zdjęcia filtra przed i po modyfikacji, a także dorobione elementy prezentuję na poniższych zdjęciach. Na wielu z nich widoczne są wymiary pozwalające na samodzielne wykonanie podobnego filtra w warunkach warsztatowych.
Dążąc do maksymalnego wykorzystania potencjalnych możliwości tego filtra, zdecydowałem się posrebrzyć dorobione tulejki wydłużające rezonatory. Ponadto postanowiłem zestroić filtr jak najbardziej optymalnie, zgodnie z następującą procedurą strojenia:
- Maksymalnie rozstroić filtr poprzez wykręcenie i wyjęcie wszystkich stroików (Każdy z rezonatorów powinien być odstrojony co najmniej o 10 szerokości pasma przepustowego - w tym przypadku 50MHz. Warunek nie jest możliwy do spełnienia przy tak dużej dobroci rezonatorów - konieczne zatem będzie dodatkowe rozstrajanie lub zwieranie kolejnych obwodów.)
- Podłączyć port Reflection VNA do wejścia filtra, a Transmission do sondy pojemnościowej umieszczonej w pierwszym obwodzie od strony wejścia (sonda powinna być luźno sprzężona, tak aby sprężenie nie przekraczało -30dB. Sonda ta pozostaje w tym samym miejscu aż do 6 kroku strojenia. Wyjście filtra obciążyć rezystorem (terminatorem) 50Ω.
- Rozstroić (zewrzeć) drugi obwód, a stroikiem pierwszego ustawić maksimum napięcia na żądanej f środkowej.
- Rozstroić (zewrzeć) trzeci obwód, wkręcić stroik drugiego obwodu i regulować na minimum napięcia na f środkowej. Dwa maksima pojawią się symetrycznie z lewej i prawej strony f środkowej.
- Rozstroić (zewrzeć) czwarty obwód, wkręcić stroik trzeciego obwodu i regulować nim na maksimum napięcia na f środkowej. Dwa minima i dwa maksima pojawią się symetrycznie z lewej i prawej strony f środkowej.
- Usunąć sondę pojemnościową z pierwszego obwodu i wkręcić czwarty stroik. Odłączyć obciążenie a port Transmission VNA podłączyć na wyjście filtra. Czwartym stroikiem regulować tak, aby znów uzyskać minimum na f środkowej. Symetrycznie z lewej i prawej strony f środkowej pojawią się po dwa maksima rozdzielone minimum.
- Delikatnie, wielokrotnie korygować ustawienie wszystkich czterech stroików, uzyskując najlepsze dopasowanie w całym paśmie przepustowym i jednocześnie obserwując punkty odpowiadające poszczególnym rezonatorom i skorelowaną z nimi falistość w paśmie przenoszenia.
- Zablokować nakrętki stroików. Podczas blokowania postępować tak, aby nie naruszyć wypracowanej charakterystyki. W tym celu należy przed każdym dociągnięciem nakrętki nieco wkręcić stroik (o kilka stopni).
Poniżej prezentuję wyniki strojenia uzyskane za pomocą takiej metody:
Filr odbiornika - Ericsson KRF 201 072/5
Filtr odbiornika ma budowę nieco zbliżoną do poprzednio omawianego filtra nadawczego. W tym przypadku producent zdecydował się na pewne zabiegi, mające na celu zwiększenie stromości zboczy filtra aby poprawić jego własności tłumiące dla częstotliwości nadawczych stacji, w której pracował. Rezultat ten osiągnięto poprzez zastosowanie:
- pięciu obwodów rezonansowych w postaci nieco skróconych pojemnością linii ćwierćfalowych,
- zastosowanie indukcyjnego sprzężenia skrośnego z pominięciem parzystej liczby rezonatorów, zrealizowanej z wykorzystaniem odcinka przewodu typu RG402 i dwóch pętli sprzęgających - odpowiada to dodatkowej indukcyjności omijającej dwa kolejne obwody rezonansowe.
Dzięki takiemu zabiegowi filtr ma większą stromość (kosztem gorszego dopasowania i nieco większego tłumienia w paśmie przepustowym), ponadto symetrycznie z obu stron pasma przepustowego posiada wyraźny efekt ostrej pułapki pasmowo-zaporowej (W przypadku, gdyby sprzężenie skrośne pomijało nieparzystą liczbę rezonatorów, wystąpiłby notch tylko z jednej strony - prawej przy dodatkowym sprzężeniu indukcyjnością, lewej przy sprzężeniu pojemnościowym). Z mojego punktu widzenia jest to bardzo sprytne rozwiązanie, zdecydowanie poprawiające parametry zaporowe filtra w bezpośredniej bliskości pasma przepustowego bardzo małym kosztem. Obwód sprzezenia skrośnego wpięty jest pomiędzy pierwszy a przedostatni rezonator, a pętle sprzęgające dopasowane są tak, aby zapewnić żądany odstęp pomiędzy punktami maksymalnego tłumienia.
Filtr oryginalnie pracuje w paśmie 452-458MHz a dzięki temu jest łatwiejszy do przestrojenia w pasmo amatorskie 430-440MHz. Ponieważ producent zastosował dość duże okładki stałe kondensatorów dostrojczych, zamontowane na wolnych końcach rezonatorów możliwe jest zestrojenie tego filtra wprost, bez potrzeby dokonywania jakichkolwiek zmian w jego konstrukcji.
Stopnień skomplikowania filtra, a także fakt, że posiada on łącznie dziewięć punktów strojenia powoduje, że strojenie wymaga cierpliwości i dobrego zrozumienia zasady jego działania. Uzyskane dopasowania nie są już tak dobre, jak w przypadku omawianego wcześniej filtra nadawczego, niemniej w układzie odbiornika dopasowanie lepsze niż -20dB, choć pożądane, nie jest w zasadzie konieczne. Można filtr zestroić kompromisowo, można tez nieco precyzyjniej i ostrzej - niemniej kształt charakterystyki pozostaje niezmienny.
Porównawcze wyniki pomiarów, obrazujące szerokość pasma filtrów, przedstawia poniższa tabela. Warto mieć przy porównaniu wyników na względzie fakt, że pierwszy filtr jest czteroobwodowy, bez pułapek, zaś drugi pięcioobwodowy z dodatkową podwójną pułapką.
Przedstawione filtry znakomicie nadają się do różnych zastosowań w amatorskim paśmie 70cm. Szczególnie interesujące będą dla budowniczych przemienników, ponieważ pozwalają znakomicie odfiltrować zakłócenia w torze odbiorczym bądź pozbyć się niepożądanych harmonicznych z końcówki mocy. Równie ciekawe może być zastosowanie jednego z takich filtrów w pracy DXowej na wejściu radiostacji wyczynowej SSB. Można odciąć się za jego pomocą od silnych sygnałów pobliskiej stacji CDMA, przemienników FM czy stacji bazowych rozmaitych służb a wreszcie kanałów telewizyjnych rozpraszanych przez nieszczelne instalacje telewizji zbiorczej czy kablowej.
| Pasmo [dB] | KRF 201 070/5 IL=0,54dB [MHz] | Q |
KRF 201 072/5 IL=0,81dB [MHz] |
Q |
| -1 | 6,67 | 64 | 6,02 | 73 |
| -3 | 7,81 | 55 | 6,69 | 66 |
| -6 | 8,75 | 50 | 7,24 | 61 |
| -10 | 9,83 | 44 | 7,84 | 56 |
| -13 | 10.64 | 41 | 8,27 | 53 |
| -16 | 11,51 | 38 | 8,70 | 51 |
| -20 | 12,77 | 34 | 9,31 | 47 |
| -30 | 16,71 | 26 | 10,95 | 40 |
| -40 | 22,06 | 20 | 12,65 | 35 |
| -50 | 29,46 | 15 | 14,11 | 31 |
| -60 | 39.29 | 11 | 15,07 | 29 |
| -70 | 53,23 | 8 | 15,58 | 28 |
| -80 | 76,67 | 6 | 69,94 | 6 |
| -90 | 105,16 | 4 | -- | - |
73! de SP2XDM
Pomiary wykonałem dnia 2011-12-04 za pomocą analizatora sieci HP8711A. Kalibrację zapewnia zestaw CKB050 EAGLE.
