На главную

А. Клюихин ( RU3GA)

Узкополосный фазовый НЧ фильтр

В журнале RADIO COMMUNICATION ( №8 1988) была опубликована статья David Davies ( G4YKT) , посвященная низкочастотному узкополосному телеграфному фильтру. Автор пишет , что длительное время экспериментировал с самыми различными НЧ фильтрами и убедился , что всем им присущи одни и те же недостатки --- так называемый "подзвон" фильтра , а так же искажение спектра звукового сигнала , что делает звучание эфира непривычным и даже неприятным. Итогом его экспериментов стал разработанный им фазовый CW фильтр, структурная схема которого приведена на рис.1

Фильтр состоит из восьми одинаковых активных полосовых фильтров с центральной частотой 815 Гц и сумматора сигналов (точнее сказать "вычитателя"). Сигнал с частотой 815 Гц, проходя через каждый из восьми полосовых фильтров, сдвигается по фазе на 180 градусов в итоге на выходе "вычитателя" амплитуда его удваивается. Сигналы других частот имеют фазовый сдвиг отличный от 180 градусов ( на рисунке в качестве примера показаны фазы сигнала 700 Гц) и на выходе "вычитателя" наблюдается снижение их амплитуды. При определенных соотношениях фаз и амплитуд можно получить полное подавление сигнала (точки бесконечного затухания).

Схему , приведенную в статье G4YKT , я "загнал" в моделировщик Electronics Workbench v5.12 . Полученная АЧХ представлена на рис.2 (график синего цвета).

Итак , центральная частота фильтра --- 815 Гц , как собственно и ожидалось. Наблюдаются две точки бесконечного затухания в районе 710 и 930 Гц. Дальше на АЧХ наблюдаются всплески до –10 дБ ( кстати , на АЧХ, приведенной автором в статье, эти всплески выглядят несколько иначе --- до –20 дБ ). И далее почти монотонные спады по обе стороны от центральной частоты. Ширина лепестка по уровню –6 дБ около 120 Гц. G4YKT подчеркивает прекрасную работу фильтра , отсутствие "звона" и каких-либо других неприятных явлений. И действительно , фильтр представляет собой как бы комбинацию узкополосного CW фильтра (вблизи центральной частоты) и фильтра с АЧХ близкой к треугольной (вдали от центральной частоты) , в котором , как известно, эффекты "звона" проявляются гораздо меньше.

Автор пишет , что "вытягивал" из шумов такие CW сигналы , которые без фильтра не слышал вовсе… Оставим это высказывание на его совести , возможно так оно и было. Однако, делать фильтр с такой низкой прямоугольностью да еще на девяти операционных усилителях представляется мне, мягко говоря, не вполне целесообразным . Любой мощный сигнал, отстоящий от центральной частоты на 350(!) Гц ( подавление там всего –15 дБ) сделает прием невозможным. "Загнать" его в полосу бесконечного затухания, расстраиваясь по частоте, тоже не удастся --- полоса фильтра слишком мала , мы просто потеряем полезный сигнал… Введя в схему два переключения можно сделать , на мой взгляд , гораздо более универсальный фильтр. Структурная схема для первого варианта переключения приведена на рис. 3

Такому включению соответствует АЧХ , показанная на рис.2 красным цветом. Хорошо видно , что ширина центрального лепестка несколько увеличивается , однако боковые всплески теперь составляют –24 дБ, а форма АЧХ вдали от центра все еще напоминает треугольную ( хотя , уже весьма отдаленно ).

Структурная схема для второго варианта переключения приведена на рис. 4

Этому включению соответствует АЧХ зеленого цвета на рис.2. Это уже самый обычный полосовой фильтр с полосой 250 Гц по уровню –6 дБ и 900 Гц по уровню –60 дБ , без всяких всплесков и выбросов. Правда , такой фильтр уже будет заметно "звенеть" , но в тяжелых условиях, когда слабый сигнал прикрывает сбоку мощная помеха , с которой не справляется фильтр G4YKT, со звоном можно смириться.

Таким образом введя переключение , можно будет выбирать оптимальный вид АЧХ в зависимости от эфирной обстановки.

Окончательная схема слегка усовершенствованного фильтра G4YKT приведена на рис.5

Подстроечный резистор R1 нужен для дополнительной балансировки , т.к. оптимальное положение резистора R2 оказалось разным для разных положений переключателя. Резистором R2 настраивается максимальная глубина подавления в "точках бесконечного затухания" в нижнем по схеме положении переключателя, а R1 --- в среднем положении переключателя (уже не трогая R2). Настройка очень тонкая .

Любопытно будет услышать отзывы о работе фильтра в реальных условиях .

73!


По низкой цене вывести из запоя в клинике всем желающим.