Ф.ШАРАПОВ (RA4PC)
"РЛ" №11 1999г.
В литературе [1 ...3] описано несколько методик настройки кварцевых фильтров. Все они сводятся к предварительному макетированию с целью измерения параметров кварцев и довольно большому объему громоздких вычислений. Тем не менее, после монтажа фильтра его АЧХ может оказаться весьма далекой от желаемой. Очевидно, сказывается разброс параметров элементов фильтра и монтажных емкостей. (Прим. редакции: наибольший вклад в несовпадение реальной
АЧХ с расчетной вносит разброс частот последовательного резонанса, а также узкий (менее удвоенной полосы фильтра) резонансный интервал).
Исходя из вышеизложенного, у автора зародилась идея — отказаться от расчетов вообще, и вместо макетирования ограничиться проверкой работоспособности кварцев (для этого достаточно генератора на одном транзисторе и осциллографа); настройку же параметров можно производить, используя конденсаторы переменной емкости (КПЕ). С целью минимизации числа конденсаторов, были выбраны схемы фильтров, содержащие только параллельные емкости (рис.1).
Поскольку схемы фильтров симметричны относительно середины, оказалось возможным использовать сдвоенные КПЕ от радиовещательных приемников (12...495 пФ). Кроме того, использовался один градуированный односекционный конденсатор. Настройка фильтра сводится к следующему. Первоначально все конденсаторы устанавливаются в положение примерно 30...50 пФ; наблюдая АЧХ и поочередно вращая КПЕ в небольших пределах, добиваются необходимой полосы пропускания, затем подстройкой переменных резисторов на входе и выходе фильтра корректируется вершина АЧХ. Указанные операции повторяются несколько раз до получения желаемой АЧХ. После этого взамен каждой отдельной секции КПЕ впаивается градуированный конденсатор, который настраивается по оптимальной АЧХ, и по его шкале определяется емкость постоянного конденсатора, который впаивается взамен переменного. Таким образом поочередно все секции КПЕ заменяются на постоянные емкости. Переменные резисторы (желательна использовать малогабаритные и безындуктивные, например СП4-1) также заменяются на постоянные.
После установки фильтра в трансивер, возможно, потребуется коррекция номиналов этих резисторов, при этом ГКЧ и осциллограф необходимо подключать согласно рис.2 для оптимального согласования фильтра с выходом смесителя и входом УПЧ.
По описанной методике автором было изготовлено несколько фильтров. Хочется отметить следующее: настройка трех- и четырехкристальных фильтров при некотором навыке занимает не более часа, однако с восьмикристальными фильтрами затраты времени гораздо выше. При этом попытки настроить сначала два четырехкристальных фильтра, а затем их состыковать, оказались бесплодны, малейший разброс их параметров (а это всегда имеет место) приводит к искажению результирующей АЧХ. Интересно также отметить, что теоретически равные емкости (например С1=С3, рис.1а; С1=С7; С3=С5, рис.1б) после настройки градуированного КПЕ по оптимальной АЧХ имели некоторое различие. Достоинством методики является то, что наглядно видно, как влияет на АЧХ изменение емкости, каждого конденсатора фильтра.
Для настройки фильтров автором использовались осциллограф С1-77 и переделанная приставка для измерения АЧХ, описанная в [4]. Достоинством осциллографа С1-77 является то, что в нем на боковую стенку выведено пилообразное напряжение от генератора развертки. Это позволило исключить из схемы приставки генератор пилообразного напряжения. При этом, естественно, отпадает необходимость в синхронизации и появляется возможность наблюдать АЧХ при разных длительностях развертки. Очевидно, что и при использовании осциллографов других типов имеет смысл использовать их подобным образом после соответствующей доработки. Поскольку предполагалось работать только-в диапазоне 8 МГц, была оставлена катушка только этого диапазона. Для увеличения выходного напряжения выходной каскад был переделан в резонансный. Настраивается он в резонанс после того как выход приставки будет соединен с входом фильтра (проводниками не более 10 см длиной). Схема переделанной приставки приведена на рис.3.
