Знакомство с кварцевыми фильтрами на 45 МГц

6 декабря 2021

Одно из интересных решений в трансивере uBITX заключается в использовании в качестве руфинг-фильтра готового полосно-пропускающего фильтра на 45 МГц. Такие фильтры недороги, типично обладают полосой пропускания от 7.5 до 30 кГц и имеют вносимые потери порядка 1-2 dB. Звучит как что-то, чем полезно уметь пользоваться.

Fun fact! Руфинг фильтром (roofing filter) называется полосно-пропускающий фильтр по первой ПЧ в супергетеродинном приемнике с двумя и более ПЧ. Слово roofing здесь используется в значении «защитный». Фильтр защищает последующие элементы приемного тракта от сильных сигналов вне своей полосы пропускания, а также снижает IMD. Использование двух или более ПЧ позволяет обойтись одним фильтром и дополнительным смесителем вместо того, чтобы делать по одному ДПФ на диапазон.

Подобные фильтры предлагают многие производители. Обычно фильтр представляет собой компонент для выводного монтажа в миниатюрном металлическом корпусе вроде UM-1. Фильтр имеет три вывода — вход, земля и выход. В одном корпусе содержится фильтр 2-го порядка. Иногда фильтры продают в виде подобранной пары. Это позволяет построить фильтр 4-го порядка с более острой АЧХ, но также и с более высокими вносимыми потерями. Кварцевые фильтры еще бывают на 10.7 МГц, 21.4 МГц, и другие частоты. В продаже можно найти фильтры до 10-го порядка, но они сравнительно дороги.

Для эксперимента было решено воспользоваться фильтром Toyocom 45E1A9F (даташит [PDF]). Фильтр имеет входной и выходной импеданс 1200 Ом, а полоса пропускания составляет 30 кГц. Для согласования фильтра с 50 Ом была применена LC-схема:

LC-согласование кварцевого фильтра 45E1A9F с 50 Ом

Катушки индуктивности мотаются в 13 витков на кольце T50-6. Заметьте, что по входу конденсатор включается последовательно фильтру, а по выходу — параллельно. Так сделано специально, чтобы получить ФВЧ на входе и ФНЧ на выходе, и тем самым дополнительно подрезать частоты вне полосы пропускания фильтра. Тот факт, что номиналы C1 / C2 и L1 / L2 получились одинаковыми — просто удачное совпадение.

Измеренная АЧХ фильтра похожа на заявленную:

АЧХ кварцевого фильтра на 45 МГц

А так она выглядит на интервале 0-100 МГц:

АЧХ кварцевого фильтра 45E1A9F на интервале 0-100 МГц

Желтый трейс — это АЧХ кварцевого фильтра. Пурпурный трейс представляет собой АЧХ обычного полосового фильтра и приведен для сравнения. Это фильтр Чебышева с полосой пропускания 2.4 МГц и вносимыми потерями 4 dB. На самом деле, было изготовлено три разных фильтра, среди которых этот показался мне наиболее удачным. При сужении полосы вносимые потери становятся еще выше. При большей полосе удается снизить вносимые потери, но АЧХ получается ничем не выгоднее АЧХ кварцевого фильтра.

Похоже, что в качестве руфинг-фильтра выгоднее использовать готовый кварцевый фильтр на 45 МГц. Но если по каким-то причинам его не удается найти, фильтр может быть заменен и обычным полосовым фильтром.

Метки: , , .