Przystawka do pomiaru charakterystyki filtrów wejściowych (BPF RF) z NWT

Przystawka do pomiaru BPFBez względu na rodzaj urządzeń nadawczo-odbiorczych (w większości przypadków) na ich wejściu znajdziemy filtry pasmowoprzepustowe (BPF). Stosowane są różne ich warianty. Jakość BPF zależy (w szczególności) od: dobroci oraz (obustronnego) dobrego dopasowania obwodów. 

(Z założenia) najlepiej jest stroić BPFy w układzie, w którym będą w przyszłości pracowały. W ich dokumentacjach podawane są (i to dość dokładnie) parametry użytych materiałów, sposobu ich wykorzystania oraz samych obwodów. Praktyka jednak... bywa inna.

Zdarza się, że "po złożeniu" charakterystyka BPF (o ile nie jest szacowana wyłącznie "na ucho") dramatycznie ;) odbiega od tej oczekiwanej. Nawet jeśli nominalne wartości użytych elementów są zbliżone do wskazanych w dokumentacji.

I rozpoczyna się żmudny proces strojenia. Dlaczego tak jest? Bo wartości podstawowych składników BPF (indukcyjność, pojemność, sprzężenie poszczególnych ogniw, itd.) zależą od zbyt wielu czynników, by można je z wystarczającą dokładnością oszacować "na oko".

Układ filtru wejściowego do TRX MiniYes

W przeszłości (bez odpowiednich przyrządów) prawidłowe zestrojenie BPF wymagało dużego doświadczenia i... wprawnego ucha :). Obecnie niezastąpionymi podczas ich uruchamiania są: np. LC miarka (do pomiaru indukcyjności i pojemności) oraz analizator NWT (do pomiaru charakterystyki BPF).

Przystawka do pomiaru charakterystyki BPF RF przy pomocy NWT

W górnej części rysunku (z lewej) przedstawiłem układ typowego BPF (tu: do TRX MiniYes).

Prawidłowo zestrojony układ ma bardzo dobre parametry zapewniając silne tłumienie poza pasmem m.in. w okolicach (powszechnie) stosowanych częstotliwości pośrednich TRX.

Jednak docelową charakterystykę BPF - najczęściej - uzyskuje się dopiero w wyniku kolejnych "przybliżeń".

Charakterystyka BPF 14MHz do MiniYes'aWymagających dobierania kondensatorów czy nawet zmiany parametrów użytych cewek.

Czasami pojawia się istotny problem. Jest nim trwałość ścieżek płytki  (PCB), na której stroimy BPF.

Wielokrotne lutowanie tych samych pól znacznie je osłabia. W skrajnie niekorzystnych warunkach następuje ich odwarstwienie od podłoża i/lub odłamanie. Potem działa to "tak sobie", a wygląda... fatalnie :(

Dlatego proces wstępnego dobierania elementów (L,C) BPF - uznałem,  że - najlepiej przeprowadzać w warunkach umożliwiających "bezstresową" ich wymiane.

Płytka do pomiaru BPFZmontowałem płytkę, na której wielokrotne lutowanie końcówek (dowolnych) cewek nie wpływa na trwałość układu, a dobierane kondensatory po wprostu "wtyka" się w gniazda precyzyjne.

Nie ma znaczenia czy używam cewek na rdzeniach: walcowych, toroidalnych czy też powietrznych. Nieistotne jest również czy są ekranowane czy też nie. Ważne jest by układ był jak najbardziej zbliżony do układu docelowego.

Jest szybciej, a pojemności można zmierzyć łącząc bezpośrednio odpowiednie gniazda płytki z np. LC miarką. Można oczywiście zmierzyć też te pojemności poza płytką.

Wyposażenie płytki w gniazda (SMA) i jej stabilność mechaniczna powoduje, że charakterystyki BPF uzyskane w trakcie modelowania i wersji finalnej są bardzo zbliżone. A proces dochodzenia do "finału" uległ zasadniczemu skróceniu. Mechanika to jednak nie wszystko...

O ile pomiar pojemności czy indukcyjności nie nastręcza szczególnych problemów, to jednak już użycie analizatora NWT wymaga oceny sytuacji. Wiedzę tę posiada większość kontruktorów, ale dziś można kupić NWT. I pierwsze próby mniej doświadczonych użytkowników mogą zakończyć się wielkim rozczarowaniem.

Cechą charakterystyczną prezentowanego układu BPF jest duża różnica (dla uproszczenia) oporności: wejściowej (50ohm, z anteny) i wyjściowej (ok. 8-10kohm, na pierwszy stopień TRX).

Natomiast analizator NWT przystosowany jest do badania układów (w tym BPF) o oporności we/wy równej 50ohm. Dlatego też - by uniknąć błędów - pomiędzy wyjście (prezentowanego) BPF a wejście pomiarowe NWT należy włączyć układ "transformujący" oporność "w dół".

Wykorzystałem układ wtórnika źródłowego na tranzystorze polowym BF545B. Ten prosty układ widoczny jest w dolnej części schematu przystawki (na rysunku z lewej). Dotychczas stosowałem "zewnętrzną" sondę. Niestety, układ ten był "niestabilny mechanicznie" i czasami trudno było ocenić, czy zmiana charakterystyki była efektem strojenia czy... zmiany położenia sondy. :o. Integracja sondy z płytką pomiarową zminimalizowała ten problem.

R2 (22R) oraz R3 (47R) zapobiegają niepoprawnej pracy układu, przejawiającej się w "przerysowaniu" wierzchołków charakterystyk BPF. Pojawia się to np. gdy na wejście BPF podawane są silne sygnały w.cz.

Układ elementów na górze i dole płytki...By móc prawidłowo oceniać uzyskane wyniki pomiaru BPF (bezwzględnie) należy wstępnie skalibrować NWT wstawiając pomiędzy wejście płytki a wejście wtórnika zwykły odcinek drutu. Nie wymaga to nawet lutowania. Najlepsze wyniki w profilowaniu kształu wierzchołka charakterystyki uzyskiwałem stosują stłumienie sygnału z NWT (w zależności od pasma) na poziomie -10dB do -20dB.

Na rysunku (z lewej) szczegółowo przedstawiłem położenie na płytce (na górze i dole, odpowiednio: top oraz bottom) poszczególnych elementów.Prasowanka

Charakterystyka BPF 21MHz w przystawceGotowa (odwrócona) prasowanka znajduje się z prawej.

A reasumując: czas poświęcony na zbudowanie tej płytki "opłacił się". 

Jeśli jesteś zainteresowany tym co jeszcze udało mi się zrobić z lutownicą w ręku zapraszam do Warsztatu krótkofalowca.

 

 

Informujemy, iż w celu zebrania informacji o popularności portalu oraz identyfikacji IP odwiedzających korzystamy z informacji zapisanych za pomocą… plików cookies na urzą…dzeniach koń„cowych użytkowników. Pliki cookies użytkownik może kontrolować‡ za pomocą… ustawień„ swojej przeglą…darki internetowej. Dalsze korzystanie z naszego serwisu internetowego, bez zmiany ustawień„ przeglą…darki internetowej oznacza, iż użytkownik akceptuje stosowanie plików cookies. W celu uzyskania więcej informacji zapoznaj się z Polityką prywatności. Akceptuję ciasteczka (cookies) tej strony. By dowiedzieć się więcej o ciasteczkach (cookies) oraz jak je usunąć zajrzyj na stronę o polityce prywatności.

  Akceptuję ciasteczka z tej strony.
EU Cookie Directive Module Information