- Назначанія і пристрій дуплексного фільтра.
- Розрахунок енергетики фільтра.
- Аналіз схемного рішення і складання схеми дуплексного фільтра.
- Виготовлення фільтра кустарним способом.
- Налаштування фільтрів.
1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ПРИСТРІЙ Дуплексні ФИЛЬТРА.
Як відомо все репітери складаються з радиоприемного, передає радіосигнали і антеннофідерного пристроїв. Приймач і передавач повинні працювати одночасно, причому на одну антену або дві рознесені. Щоб передавач не «заглушав" власний приймач репитера, необхідно між передавачем і приймачем встановлювати двобічний фільтр. Дуплексні фільтри виготовлені на зосереджених елементах (котушках індуктивності і конденсаторах) тобто спіральних резонаторах, застосовуються при великому розносі частот між передавачем і приймачем, близько 5 МГц в діапазоні частот 136 - 174 МГц. У радіоаматорському Репітер, де рознос частот становить всього 600 кГц, можливе застосування тільки об'ємних резонаторів, тому що їх добротність значно вище спіральних. В принципі їх електричні схеми ні чим не відрізняються один від одного, а фільтри зібрані на об'ємних резонаторах мають також смугові і режекторние збірки. Об'ємний резонатор складається з коливального контуру на розосереджених елементах, предстовляю собою острорезонансний вібратор, довжина якого становить непарне кількість чвертей хвиль, на практиці його застосовують довжиною лямбда / 4. Принцип його побудови такий: Як відомо на нижньому кінці вертикального четвертьволнового вібратора, см. Рис.1 має місце вузол напруги.
Це дозволяє безпосередньо заземлити підставу без шкоди характеристик вібратора. Такі рішення часто використовують на практиці і відносяться до типу цільно металевих конструкцій. Узгодження фідера з антеною може здійснюватися за схемою гамма-образної схемою узгодження см. Ріс1б. Повзунок на вібраторі забезпечує узгодження з фідером розміром "Х", а конденсатор С забезпечує точну настройку, компенсуючи реактивну складову петлі зв'язку з цим розміром. Тут ми спостерігаємо, перетворення відкритого вібратора антени, в вібратор закритого типу тобто в вузькосмуговий і екранований від зовнішніх електромагнітних полів, фільтр. Якщо в такому резонаторі є дві петлі зв'язку, значить він виконує функцію смугового фільтра, якщо одна - режекторного фільтра. Смуговий фільтр виділяє і пропускає заданий спектр частот і працює як паралельний коливальний контур. Режекторний фільтр має протилежне завдання, тобто вирізає заданий спектр частот і працює як послідовний коливальний контур. Смуговий фільтр має два типи настройки, це настройка його в резонанс і настоянка рівня зв'язку. Режекторний фільтр, як правило, має максимальну зв'язок і налаштовується тільки в резонанс. Налаштування фільтрів в резонанс, полягає в збільшенні або зменшенні електричної довжини резонатора, методом зміни його фізичних розмірів подібно телескопічної антени, і управляється не складним різьбовим пристроєм. Його добротність безпосередньо пов'язана з чистотою обробки всіх елементів, величиною діаметра екрану тощо. На практиці прийнято застосовувати корпусу фільтрів діаметром в 5, 8 дюймів. Екран - корпус фільтра може мати круглий або квадратний перетин. Смуга пропускання смугового фільтра регулюється ступенем зв'язку петлі з резонатором. Це досягається поворотом обох петель зв'язку на однаковий кут навколо своєї осі в одному напрямку, см. Рис.2. На фільтрах (банках) заводського виготовлення ці кути супроводжуються написами у вигляді очікуваного наскрізного загасання в дБ, де мінімум загасання складає 0,5 дБ, а максимум 2,5 дБ. При синхронному повороті петель зв'язку спостерігається проста залежність: Зв'язок менше - добротність резонатора вище, смуга пропускання вже, прохідне загасання фільтра вище, і навпаки.
Компенсирующая ємність в петлі зв'язку тут розосереджена на площині стрічки, з чого зроблена петля зв'язку, див. Рис 3. Якщо таку петлю виготовити з круглого дроту Ф = 3 - 4 мм, то узгодження з фідером кілька погіршиться.
2. РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИКИ ФИЛЬТРА.
Необхідний для визначення характеристик дуплексного фільтра і залежить від характеристик приймача і потужності передавача в Репітер. Ми почнемо з визначення чутливості приймача і його характеристик за забитими. Для цього нам знадобиться два генератора стандартних сигналів з частотами 144 - 146 МГц. і аттенюаторами від - 20 до - 135 дБ на кожному. Збирається схема згідно Рис. 4.
Де: -35дБ - свідчення другого генератора. Наступним кроком в розрахунках, це прийняття рішення конструкції антенно - фідерного пристрою (АФУ). Якщо ви прийняли рішення про встановлення однієї загальної антени для репитера, то ослаблення сигналу передавача в - 72 дБ на вході приймача, повністю лягає на двобічний фільтр. Якщо це рознесені антени, а їх, як правило встановлюють на одному об'єкті (даху та ін.), То тут має бути застосоване одне золоте правило:
Антени з вертикальною поляризацією, встановлені одна над іншою (співвісно), мають розв'язку близько 20 дБ, а якщо антени встановлені в одній площині, тобто діаграми спрямованості їх поєднуються в просторі, цієї розв'язки не буде. Цю обставину треба враховувати при проектуванні репитера, що в деяких випадках заощадить установку зайвої секції фільтра. Ми приймаємо рішення використання однієї загальної антени. Звернемося до характеристик фільтрів діаметром 5 дюймів. Частотна характеристика смугового фільтра зображена на рис.5, де при загасання в 0,5 дБ на основній частоті, загасання зі зміщенням в 600 кГц складе всього 7дБ. При зменшенні зв'язку з смуговим фільтром до наскрізного загасання в 1 дБ, смуга пропускання трохи звузиться і загасання зі зміщенням в 600 кГц складе 12 дБ. Зрозуміло, що для побудови дуплексного фільтра з загасанням в 72дБ, необхідно скласти послідовно 6 смугових фільтрів з загальним наскрізним загасанням в 6 дБ на приймальній стороні. Це було - б вельми невигідно, з енергетичної та економічної точок зору, тому що знадобилося б ще 6 шт. для установки їх на передавач. Зовсім по іншому поводяться банки в режимі режекторного фільтра. Дві банки в режимі режектора, включені по послідовній схемі, здатні пригнічувати наскрізну частоту на 77 дБ см. Рис 5б, що цілком задовольняє нашу вимогу з запасом в 5 дБ, який можна віднести або до умовного збільшення потужності передавача, або до запасу по чутливості репітерного приймача. Можна прийти до висновку, що смугові фільтри в Репітер можна не встановлювати, але це не зовсім так. Вони необхідні в тих випадках, коли в місці установки репитера присутній дуже складна електромагнітна обстановка. Справа в тому, що потужні і близько розташовані, в частотному і просторовому аспектах, радіопередавачі, утворюють на вході репітерного приймача комбінаційні складові - перешкоди. Часто такий же смуговий фільтр необхідно встановлювати на виході передавача виходячи з тих же міркувань. Схема дуплексного фільтра використовуваного на Репітер RR9LA зображена на Рис.6. Кабелі, що з'єднують між собою банки, а також кабелі йдуть від банок до антенного трійника повинні мати електричну довжину = лямбда / 4. Смуговий фільтр 1 і режекторние фільтри 5 і 6 налаштовані на частоту прийому 145,000 МГц. Режекторние фільтри 2, 3 і смуговий фільтр 4, налаштовані на частоту передачі 145,600 МГц. Слід зазначити, що смуговий фільтр легко переробити в режекторний, для цього достатньо до другої петлі зв'язку підключити поглинає опір 50 Ом, що роблять найчастіше в ланцюзі передавача для полегшення режиму роботи його вихідного каскаду, або заглушити отвір для однієї петлі зв'язку металевої шайбою.
4. ВИГОТОВЛЕННЯ ФИЛЬТРА КУСТАРНИМ СПОСОБОМ.
Перш, ніж приступити до виготовлення дуплексного фільтра, необхідно знати схему його конструкції, тобто провести роботи за попередніми розрахунками. Імовірно ми прийняли схему, зображену на Рис. 6. Корпуси фірмових професійних фільтрів для діапазону 136-174 МГц виготовляють з м'якого алюмінію, а резонатори і петлі зв'язку з латуні з підвищеною кількістю міді. У радіоаматорського практиці виготовлення будь-яких конструктивів в заводському виконанні на 100% мало ймовірно. Тут пропонуються методи виготовлення високодобротних фільтрів не поступаються фірмовим на даний діапазон. Перш за все, це виготовлення корпусу не з алюмінію, а з міді. Для економії матеріалів, корпус виготовимо загальним для всіх фільтрів, а в якості матеріалу використовуємо двосторонній фольгований склотекстоліт. Всього знадобиться 1,75 кв.м. фольгованого склотекстоліти товщиною 3 мм. Розміри, розкрій і деталировка зображені на Рис. 7; 8. Петлю зв'язку і резонатор бажано виготовити з міді в крайньому випадку з латуні. Виготовлення будь-яких елементів фільтра з бронзи, нержавіючої сталі і т.п. НЕ Реомендуется з огляду на різке зниження його добротності і як наслідок того, марна трата часу і коштів. Розміри і конструктив резонатора, зображеного на Рис. 9 і можуть бути змінені, головне, щоб дотримувалися основне правило, що заземлений четвертьволновой штир мав максимальну добротність при можливості перебудови останнього. Всі деталі фільтра, а головне резонатора бажано відполірувати, а перед установкою знежирити. Оскільки фольгований склотекстоліт має задовільну чистоту обробки і досить тонкі стінки, його полірувати не потрібно.
КОРПУС Дуплексні ФИЛЬТРА
Порядок складання корпусу.
1. До задньої стінки з розмірами 883 х 620 мм. припаюють бічні стінки з розмірами 115х620 мм. в кількості 7 шт. через 110 мм. Пропайкой робити суцільним швом з обох сторін кожної стінки.
2. Припаяти верхні стінки з розмірами 110 х 110 мм. з отворами під петлі зв'язку і резонатор. Пропайкой зробити з обох сторін і теж суцільним швом.
3. Вставити передні стінки з розмірами 620х110 мм. між бічними стінками і пропаять по можливості з обох сторін, якщо це не можливо, зробити перемички між шарами фольги заздалегідь. Знежирити всередині резонатора і усунути залишки флюсу.
4. Встановити петлі зв'язку і резонатори. На нерухому частину резонаторів, поруч з прорізами, одягнути по пенопластовой пластині 110х110х10мм. Це необхідно для усунення вібрації вібратора. Петлі зв'язку режектора, для спрощення, можна закріпити нерухомо згідно максимальної зв'язку (Рис.2).
5. Нижні стінки з розмірами 110х110 мм, пропаяні перемичками в 4 - х і більше місцях, тимчасово припаяти точково, можна не більше двох точок, і приступити до налаштування. Після закінчення настройки нижні стінки пропаять суцільним швом.
ВЕРХНІ СТІНКИ
6 отв.для кріплення обертається шайби петлі зв'язку. 3 отв.через 120 градусів.
