Для начинающих. Простой супергетеродин "315-23". Часть 9.

Немного о ФНЧ,

Кажется, что если в приемнике есть кварцевый фильтр, то уже других не надо. Но это не так, чем больше фильтров хороших и разных, тем качественнее будет прием, так как фильтры отсекают все ненужное.

Рис. 1.

После детектора (обычного амплитудного или смесительного, как в данном случае) нужно отделить низкочастотную составляющую от несущей (как в амплитудном детекторе) или высокочастотных продуктов преобразования (как у смесительного детектора). Ведь, судя по моим измерениям, на выходе смесителя будет как недодавленный сигнал ПЧ (после УПЧ он может достигать десятков мВ), так и сигнал кварцевого гетеродина, ослабленный примерно в 100 раз (а это тоже десятки мВ).

ФНЧ, но самый простейший, есть и в приемниках М.М. Румянцева:

Рис. 2. Схема приемника "Малыш-М"

В этой схеме фильтром является конденсатор С4, который для НЧ-сигнала представляет большое сопротивление, а для ВЧ-сигнала - малое. И через это малое сопротивление они закорачиваются на общий провод. В более сложных схемах и ФНЧ более сложный.

Рис. 3. Часть схемы трехдиапазонного АМ-приемника М.М. Румянцева.

Здесь уже настоящий П-образный фильтр. Конденсатор С27 имеет для ВЧ-сигнала гораздо меньшее сопротивление, чем резистор R23, поэтому он закорачивается на общий провод, а конденсатор С28 "подчищает" его остатки и срезает высокочастотные шумы НЧ сигнала.

Вот АЧХ этого фильтра при моделировании в LTspice:

Рис. 4.

Для АМ полоса пропускания фильтра нормальна (около 10кГц по уровню -6 дБ), но вот потери довольно велики (в бОльшей части более 10 дБ).

C LC-фильтрами я познакомился, читая В.Т. Полякова. У него и полоса для SSB, и избирательность выше, и потери меньше. А всего-то нужно заменить резистор 17 кОм индуктивностью, которая имеет меньшее активное сопротивление.

Рис. 5.

Как видно, потери вместо 7 дБ составляют менее 1 дБ на частотах ниже 10 кГц, а в качестве индуктивности можно применить стандартный дроссель 500 мкГн. А теперь посмотрим на фильтр конструкции В.Т. Полякова.

Рис. 6.

Этот фильтр более узкополосный, чем предыдущий, и частота его среза около 3 кГц, а затухание на частоте 10 кГ около 30 дБ. Форма АЧХ зависит не только от номиналов конденсаторов и индуктивности, но и от сопротивления нагрузки. С увеличением этого сопротивления с одной стороны, снижаются потери, а с другой - увеличивается неравномерность АЧХ в полосе пропускания. Вот ка будет выглядеть АЧХ фильтра (рис.6), если сопротивление R1 увеличить до 20 кОм.

Рис. 7.

Действительно, потери уменьшились до нуля, но появился подъем на частоте около 2,5 кГц.

А теперь еще один фокус: включим параллельно катушке конденсатор.

Рис. 8.

Конденсатор C4 образует с L1 параллельный контур, который на резонансной частоте имеет высокое сопротивление и не пропускает колебания с этой частотой в нагрузку (фильтр-пробка). В результате на АЧХ на резонансной частоте этого контура появляется "полюс бесконечного затухания" ( но "бесконечного" - это в идеале). В данном случае эта частота около 7 кГц и затухание на ней более 70 дБ (более 1000 раз).

Полоса пропускания получилась около 2,5 кГц. Ослабление на частотах выше 4 кГц - более 20 дБ (10 раз), а на частотах выше 6 кГц - более 40 дБ (100 раз). Так что такой фильтр не будет лишним.

Теперь об изготовлении такого фильтра. Главное в нем - катушка индуктивности, ее придется делать самому. В качестве сердечника чаще всего используется ферритовое кольцо внешним диаметром от 10 до 24 мм с проницаемостью 1000 и более. Кольца с маленьким диаметром трудно мотать, а с большим - увеличиваются размеры фильтра. Я мотал в 80-х такие катушки на кольцах с внешним диаметром 20 мм из феррита 2000НН. Чтобы получить индуктивность 50 мГн нужно на такое кольцо намотать 200 витков провода 0,15 мм.

Можно использовать зеленые кольца от дядюшки Ху, но из-за разброса начальной магнитной проницаемости количество витков трудно предсказать. Я описывал процесс определения проницаемости этих колец в статье о ФНЧ для приемника прямого преобразования. Для зеленого кольца с размерами 10х6х5 мм, чтобы получить индуктивность 50 мкГн, я намотал 150 витков провода ПЭЛ 0,33.

Диаметр провода оказывает влияние не только на индуктивность катушки, но и на ее сопротивление постоянному току, а, следовательно на дополнительные потери.

Кроме колец можно использовать броневые сердечники. Они дороги, но обеспечивают наилучшую защиту катушки от наводок.

Рис. 9.

Индуктивность катушек на броневых сердечниках здорово зависит от их размеров. Вот пример:

Рис. 10.

Есть еще один вид сердечников, которые можно использовать: Ш-образный феррит.

Рис. 11.

Катушка, намотанная на маленьком каркасе (слева), имеет индуктивность 60 мГн. Таких сердечников с каркасами полно у дядюшки Ху и они относительно дешевы.

Как говориться, сказал А говори и дальше :). Если мотаешь одну катушку, то почему не намотать еще одну такую же, и сделать ФНЧ с двумя катушками.

Рис. 12.

Всего три детали добавили, а на сколько круче стала АЧХ ! Частота среза 2,5 кГц, затухание на частотах выше 4,5 кГц - больше 50 дБ. И потери в полосе пропускания ничтожные - менее 1 дБ. А вот различные реализации такого фильтра.

Рис. 13.

Рис. 14.

Вот такие ФНЧ.

Всем здоровья в такую жару и высокой работоспособности!:)

P.S. Результаты моделирования фильтра в LTspice очень хорошо соответствуют реальности при соблюдении номиналов деталей.