Для защиты входного каскада приемника от внедиапазонных помех на входе приемников устанавливают избирательную цепь, которая ослабляет эти помехи. В простейшем случае это колебательный контур.
Колебательные контуры состоят из катушек индуктивности и конденсаторов и в зависимости от способа их соединения делятся на параллельные (конденсатор и катушка соединены параллельно). и последовательные (конденсатор и катушка соединены последовательно).
Обычно на входе приемника ставят хотя бы один параллельный колебательный контур. Основным свойством колебательного контура является наличие у него резонансной частоты, на которой сопротивление идеального параллельного контура равно бесконечности, а идеального последовательного контура - равно нулю. Но реальные контуры имеют реальные сопротивления, отличные от идеальных.
Далее я буду говорить а параллельных контурах. Чем выше сопротивление контура на резонансной частоте, тем меньше потери и выше его избирательность. А сопротивление контура зависит от добротности катушки и соотношения ее индуктивности и емкости конденсатора. Добротность зависит от конструкции катушки (чем меньше потери в проводе, тем выше добротность). Поэтому для частот 10 - 30 МГц нужно использовать как можно более толстый провод, а на более низких частотах, где катушки имеют относительно много витков, использовать многожильный провод - литцендрат.
Мне нужно сделать входной фильтр для диапазона 28 - 29,5 МГц. Можно ли использовать одиночный контур? Давайте посмотрим.
Полоса пропускания по уровню -3 дБ 350 кГц, а на частоте 29,6 МГц ослабление сигнала -20 дБ, т.е. в 10 раз. Т.е. ослабление на высокочастотном краю диапазона будут недопустимо велики. Такой входной фильтр подойдет только для приема телеграфа и цифры. Для улучшения АЧХ нужно подключить еще один контур.
Два резонансных контура, связанных между собой. Их суммарная АЧХ будет отличаться от АЧХ одиночного контура, причем ее форма будет зависит от уровня связи между контурами.
При достаточно далеко разнесенных катушках связь между контура определяется емкостью конденсатора С5 (чем больше его емкость, тем сильнее связь между контурами). При слабой связи между контурами АЧХ похожа на АЧХ одиночного контура, но избирательность гораздо выше. Это видно потому, что затухание на частоте 29,5 МГц составляет уже чуть меньше 40 дБ, т.е. почти в 100 раз.
Увеличиваем емкость конденсатора С5.
Видно, что вершина АЧХ стала менее острой и закруглилась. Еще увеличим емкость.
На вершине АЧХ появилась впадина. Увеличим емкость С5 еще больше.
Впадина на вершине увеличилась и полоса пропускания по уровню -3 дБ до нужного размера. Заметьте, что при изменении С5 пришлось подкорректировать емкости конденсаторов С1 и С4.
АЧХ зависит и от сопротивления нагрузки R1. При его уменьшении до 1 кОм АЧХ почти не изменяется.
Но это из-за того, что сопротивление нагрузки включает в себя не только активное сопротивление R1, но и емкостное сопротивление С3, которое при емкости 1 пФ на частоте 28 МГц составляет более 5,5 кОм.
Увеличим емкости С2 и С3 до 4 пФ (его сопротивление составляет около 1,5 кОм).
Практически идеальная АЧХ, неравномерность в полосе пропускания не превышает 2 дБ.
В общем, думаю тенденции вам ясны. А теперь перейдем к цифрам. Я взял в качестве примера расчет, приведенный в книге "Приемники прямого преобразования для любительской связи" Владимира Тимофеевича Полякова.
Рассчитаем эквивалентную добротность контура Q для средней частоты 28,75 МГц и полосы пропускания 1,5 МГц. Примерно Q = 19,2.
Далее рассчитываем емкость С3. Здесь возникает вопрос о сопротивлении нагрузки контура R. Я выбрал ее 1,5 кОм. Тогда примерно емкость С3 = 3,7 пФ, берем 4 пФ. Тогда емкость С1 = С2 около 80 пФ. Тогда индуктивность катушек L1 = L2 = около 0,4 мкГн.
На сайте есть калькулятор для расчетов полосовых фильтров.
Последовательные контуры, включенные между параллельными контурами нас не интересуют.
Результат практически такой же, как и у Владимира Тимофеевича, только индуктивность катушек немного меньше, а емкости конденсаторов, соответственно, чуть больше.
Я предпочитаю вариант, где контурные конденсаторы больше, так как это уменьшает влияние емкостей монтажа. Для облегчения процесса наладки емкости С1 м С4 (рис. 7) можно составить из параллельно соединенных постоянного конденсатора, емкостью 68 рФ и подстроечного с максимальной емкостью 30-40 пФ.
Для расчета числа витков катушек используем программу Coil32 (Coil64).
Вводим в окошки значения параметров. Обратите внимание шаг намотки - это расстояние между центрами проводников соседних витков, оно не может быть меньше диаметра провода в изоляции. Диаметр провода в изоляции обычно появляется после ввода диаметра провода. Если этого не происходит, то нужно ввести его самостоятельно, добавив к диаметру провода от 0,02 до 0,1 мм, в зависимости от диаметра провода (чем больше диаметр провода, тем толще изоляция).
У меня есть провод 0,8 мм и я буду делать бескаркасную катушку, наматывая провод на хвостовик сверла 5 мм. Введя нужные данные, жмем на "Рассчитать", и справа появляются результаты. Количество витков катушки 11,4 витка, округляем до 11. Длина намотки будет около 11 мм, для нее понадобится около 22 см провода. Ожидаемая конструктивная добротность катушки. (не путать с эквивалентной добротностью контура) - около 200.
Контурный конденсатор я составлю из параллельно включенных постоянного конденсатора 47 пФ и подстроечного с максимальной емкостью 60 пФ (есть такие у дядюшки Ху). Завтра все соберу и проверю.
Всем здоровья и успехов!