Pomiary rezonatorów i filtrów kwarcowych

[SQ5KVS]

Czy uwzględniłeś w symulacji rezystancję wewnętrzną kwarców? Zwykle wychodzą nam ładne i strome zbocza gdy zapomnimy o tłumieniu wnoszonym przez kwarce, a to dla filtrów które mają niską impedancję zaczyna mieć niestety znaczenie.
Pamiętam że któreś kwarce z tego powodu odrzuciłem..

[SP6LUN]

Można pierwszy i ostatni kwarc zdublować - "quasi equiripple filter".
Mając dużo kwarców (100+), można z nich wybrać zestawy z impedancją nawet 2 razy mniejszą niż średnia.
Wybierając kwarce warto zwrócić uwagę nie tylko na częstotliwość rezonansową i rezystancję szeregową, ale również na na indukcyjność i pojemność szeregową.
To te dwa ostanie parametry decydują o impedancji kwarcu poza rezonansem, czyli np na zboczach charakterystyki filtru.

[SP9FKP]

Dzięki za odzew, przez moment przeleciało mi przez głowę, że cała ta pisanina zda się "psu na budę". Oczywiście uwzględniłem szeregową rezystancję kwarców. Może zbyt słabo to wyeksponowałem idąc z lekka na skróty bo wydało mi się, że to oczywiste. Już się poprawiam. Model kwarcu uwzględnia podstawowe wartości niezbędne dla fazy projektowania jak na poniższym obrazku.

Prócz pojemności równoległej, jest oczywiście i szeregowa, jego indukcyjność dynamiczna i rezystancja szeregowa. Warto też uwzględnić rezystancje równoległą (rzędu kilkudziesięciu megaomów) która pozwoli ominąć ostrzeżenia symulatora o "pływającym" węźle. Jak widać w formularzu wpisane są parametry zdefiniowane jako dyrektywy.

Jest to o tyle wygodne, że w jednym miejscu można szybko je modyfikować na potrzeby symulacji, wadą natomiast jest to, że wszystkie kwarce są "identyczne" co oczywiście nie jest zgodne z prawdą. Nic nie stoi na przeszkodzie by faktycznie podstawić odpowiadające zmierzone wartości z NanoVNA, pomiary jak widać są wystarczająco wiarygodne.
Skorzystałem z pouczającego wpisu W3JDR na ten temat.
Raz jeszcze podkreślam, że mój eksperyment miał na celu wyłącznie weryfikację narzędzi i metod możliwych do wykorzystania w praktyce bez zbytniego wgłębiania się w zawiłości formalne i stanowi (mam nadzieję) zaczyn dla Waszych poszukiwań. Przy okazji wspomnę, że poległem na próbie analizy "transient" bowiem po krótkiej lekturze zdałem sobie sprawę ze zbyt małej znajomości narzędzia. Póki co czekają kolejne fascynujące eksperymenty zatem ten temat odkładam.
Oczywiście kolejną iteracją będzie filtr SSB a właściwie dwa bo już dawno zdałem sobie sprawę, że lepiej jest podzielić duży i wymagający precyzji filtr na 2 mniejsze, które łatwiej jest dopasować do założeń bez zbytniej gimnastyki. Wartością dodaną będzie też "speech processor" bo lepiej jest ograniczać dynamikę dla SSB niż DSB.

[SP9FKP]

Zgodnie z obietnicą przedstawiam wstępne wyniki eksperymentu z filtrem kwarcowym SSB z kwarców 5.12 MHz. Parametry założone to pasmo 3 kHz zaś kwarce zastosowałem podobne jak w modelu filtru dla CW.
Podobnie jak poprzednio, filtr wykonałem z kwarców niespecjalnie dobieranych na montażu próbnym czyli bez specjalnej troski o ekranowanie. Liczba 6 kwarców wynika z przyjętego założenia, że tłumienie w kanale powinno być niższe niż 3db, tłumienie poza kanałowe >60 dB i topologia QER. W tym przypadku zacząłem od wyliczenia wartości elementów w programie "Dishal" i wykonanie symulacji przewidywanej charakterystyki. Oto ona:

Jak widać, charakterystyka jest łagodniejsza od strony niższych częstotliwości i wynika to z właściwości topologii QER. Bazując na pracach DK4SX postanowiłem spróbować zmodyfikować projekt zastępując końcowe rezonatory włączone równolegle, dławikami. A oto efekt symulacji:

Wygląda to znacznie lepiej ale ostatecznie w rzeczywistym układzie wymagało to zmiany dopasowania. Z NanoVNA to prosta czynność polegająca na takim dobraniu elementów kompensujących by uzyskać minimalne zafalowanie zarówno w charakterystyce przenoszenia jak i WFS. A oto efekt końcowy:

Mniejsze tłumienie poza kanałowe wynika z braku należytego ekranowania co na tym poziomie jest w zupełności zrozumiałe.
Raz jeszcze podkreślam pełną zgodność rezultatów z założeniami i wynikami symulacji.

[SQ5KVS]

Hej, Piotrze, chyba trochę sobie utrudniasz życie w kwestii symulacji S11. Wystarczy nazwać obciążenie i wpisać "magiczną" formułę ".net .."



Mój filtr nie jest najładniejszy (S11 mógłby być lepszy) ale nie o to chodziło.

Pozdrawiam

[SP9FKP]

Oczywiście, zawsze można zrobić coś lepiej. Nie twierdzę, że moje eksperymenty są pełne, kompletne i "wyżyłowane na maks". Trzeba traktować je jak inspirację, podpowiedź do własnych dociekań i miło mi będzie jeśli do czegoś się przydadzą. Na pocieszenie powiem, że widziałem kilka charakterystyk fabrycznych filtrów do których na pewno bym się nie odnosił :-).

[SQ5KVS]

Ale ja nie krytykuję eksperymentów, tylko chcę pomóc w symulatorze

[SP9FKP]

Ahh, sorry. Źle zrozumiałem czego dotyczyła uwaga. I masz rację, nie doczytałem pomocy odnośnie dyrektywy ".net". Jakie to proste!

Przy okazji wróciłem do swojego starego eksperymentu z tego starego postu.
Z wyrazami szacunku Karol!

---

Dzięki symulacji zweryfikowałem możliwości wykonania filtru fitru drabinkowego na rezonatorach owertonowych i oto wstępna charakterystyka. Filtr QER na 6 rezonatorach z założonym pasmem przepustowym tak by wyszło dopasowanie na 200 omów (3,45 kHz). Dopasowanie zrealizowane transformatorowo, zakładam, że obwodami LC będzie możliwe uzyskać poprawę. Widać wyraźnie pasożyty powyżej częstotliwości filtru i nierównomierność w paśmie przepustowym ale to tylko przymiarka.

To samo z zoomem

[SP9MZU]

Wykonałem filtr wg projektu z MY na 8 kwarcach.
Wydaje mi się że jest za szeroki.
Pomiar NWT.

[SP9FKP]

Niektórzy koledzy byliby zachwyceni :-). Pojęcie szerokości pasma jest względne i nie ma (na szczęście) jakiejś rygorystycznej normy. Przyjmuje się pasmo 300 do 3000Hz czyli 2.7 kHz. Wg tego rzeczywiście filtr wyszedł za szeroki. Napisz proszę jak doszedłeś do tego wyniku.
Mnie martwi jednakże słabe tłumienie poza kanałowe jak na 8 kwarców...