domenica 31 gennaio 2016

Un filtro Passa Basso esagerato ....

Sempre nell'ambito della Radioastronomia HF-VHF ho dovuto progettare un filtro passa basso che permettesse di non avere attenuazione fino a 80 MHz e di avere una buona attenuazione a partire da 87.5 MHz ed ovviamente meglio a salire .
Dopo avere sintetizzato e simulato con RFSimm99 ( software gratis ) il filtro Chebyshev (del tredicesimo ordine !) , l'ho costruito con particolare cura delle bobine che sono state avvolte con filo da 1mm , senza nuclei di ferrite e quindi con un buon Q .
I risultati sono stati persino migliori di quanto calcolato .
Evidentemente il Q delle bobine era maggiore di quello impostato per default in RFSimm99 oppure autorisuonano fortunosamente con la propria capacita' residua creando dei notch in banda FM .



Risposta piatta dalla DC fino ad 80 MHz




A 87.6 MHz l'attenuazione e' superiore ai 40 dB !
Il marker segna -50 dBm , ma la linea di riferimento e' a -10 dBm



Il filtro realizzato ed ottimizzato allargando e stringendo le bobine



Lo schema

Per i condensatori ho utilizzato condensatori ceramici Philips NPO ( con terminali resi il piu' corti possibili ) con valori normalizzati di 47-82-100 pF .
Questo dal momento che si poteva poi giocare sull'induttanza delle bobine allargandole o stringendole .
Le bobine sono state costruite avvolgendo 9 spire su una barra filettata 6MA che misurate con l'analizzatore di reti hanno dato il valore di 172 nH a 100 MHz .
L'avvolgimento su barra filettata permette di ottenere una spaziatura uniforme .
Il circuito e' stato prima provato sulla piastrina ramata di circuito stampato e poi inscatolata per pigrizia in una scatola di plastica ( quelle che uso per i balun ) : Farnell 645-667 .
Quando uso scatole metalliche uso le Farnell 118-1387 .
La massa ed il basso residuo di induttanza della piastrina ramata sono piu' che adeguate .
Le scatole metalliche offrono maggiore schermatura .
Peraltro a frequenze piuttosto alte si comportano come una cavita' eccitata dai componenti che , quando la loro dimensione diventa non trascurabile rispetto alla lunghezza d'onda ,  passano da componenti con caratteristiche concentrate a caratteristiche distribuite .
L'effetto della cavita' , assieme a quello dei componenti , puo' fare risalire la risposta a frequenze elevate .
Per eliminate l'effetto cavita' , bisogna smorzarla usando all'interno spugna caricata con grafite.
La taratura migliore e' stata trovata sperimentalmente aggiustando le bobine durante la misura della risposta in frequenza .
Il filtro era stato progettato con una Ft di 77.5 MHz .
Vista la buona risposta ho poi "tirato" la Ft fino ad 80 MHz .

Si puo' fare di meglio come suggeriti nei commenti ?
Tutto e' perfettibile .
Qualcuno suggerisce filtri passa basso di ordine inferiore , o filtri notch FM ( che non attenuano oltre le frequenze di notch ) e quindi andrebbero comunque fatti seguire da un altro deciso filtro passa basso per le frequenze superiori con il rischio ( anzi per esperienza la sicurezza ) che le frequenze di taglio si vadano ad influenzare tra di loro con risposte anomale perche' i filtri in cascata non saranno chiusi sulla loro impedenza corretta .
Di filtri notch FM ne ho sperimentati e costruiti molti in passato con tre trappole .
Un ottimo prodotto italiano di cui potete vedere la curva di risposta  :
http://www.jgrf.it/site/wp-content/uploads/2015/08/grafico_200_span.png


Con questo curato notch l'attenuazione a 80 MHz e' gia' di 20 dB contro i soli 3dB di quello proposto.

Confermo quindi che a mio avviso il filtro che ho proposto , pur nella sua "rozzezza" ,e' gia'  un filtro " esagerato" .....

4 commenti:

ik1wvq ha detto...

ciao Claudio,
molto interessato.
passeresti per favore schemino o almeno i valori dei condensatori ??
73 de Mauro BErnardetto IK1WVQ

ik1wvq ha detto...

bella anche la scatolina di plastica !! tell me more !
73 de MAuro Bernardetto ik1wvq

Carlo Drezza ha detto...

Probabilmente si sarebbe potuto ottenere lo stesso risultato con meno bobine ,per la precisione 3 ,ma opportunamente schermate tra loro e poste all' interno di un contenitore metallico ,visto che l' attenuazione in seconda armonica è di 60 db ,ossia quella ottenibile da un filtro appunto a 3 celle .Per ottenere una pendenza maggiore sull' FM è preferibile adottare dei notch sulla banda FM ,per una curva abbastanza stretta con attenuazione elevata l' ideale sarebbero 3.

Claudio Re Claudio ha detto...

Scopo dichiarato del filtro era quello di lasciare passare il piu' possibile in ricezione cio' che c'e' al di sotto della banda FM ed attenuare questa banda e tutto cio' che si trova al di sopra, con un circuito facilmente riproducibile da altri .Tutto e' perfettibile .Sarebbe interessante per tutti pubblicare la soluzione proposta , corredata di schema , misure e dettagli costruttivi forniti da chi li propone .
Claudio Re reclaudio@alma.it

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