Безподстроечные ДПФ

ДПФ. ФСС, КФ, Pi-network, L-match
Post Reply
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Безподстроечные ДПФ

Post by UR5FFR »

Для начала небольшой экскурс в историю. Если вы откроете любую схему трансивера прошлого века то ДПФ скорее всего будет выглядеть как-то так
bpf_1.png
bpf_1.png (2.76 KiB) Viewed 7144 times
Это обычный двухконтурный ДПФ на связанный параллельных контурах. В более продвинутых аппаратах количество контуров увеличивали до трех и варьировали тип связи между контурами
bpf_2.png
bpf_2.png (67.05 KiB) Viewed 7140 times
Такая топология фильтра имеет ассиметричную АЧХ - левый скат более крутой чем правый. Для трансиверов того времени это было приемлемо, так как синтезаторов еще не было и для повышения стабильности ГПД старались выбрать его частоту как можно ниже. Для современных трансиверов затянутый правый скат приводит к ухудшению подавления зеркального канала, так как использование синтезатора в качестве ГПД позволяет реализовать раскладку частот "ГПД всегда сверху". Кроме этого такой тип фильтров требует настройки, сложность которой растет с увеличением количества контуров.

Для схемы "гетеродин сверху" более предпочтительна топология T-образных фильтров - связанных последовательных контуров
2019-01-17 at 00-14-25.png
2019-01-17 at 00-14-25.png (3.75 KiB) Viewed 7144 times
Для улучшения подавления зеркального канала можно увеличивать количество контуров
2020-03-16 at 00-56-58.png
2020-03-16 at 00-56-58.png (7.6 KiB) Viewed 7144 times
Правый скат у такого фильтра круче чем у ДПФ на параллельных контурах. Более того, за счет собственной емкости катушек индуктивности либо за счет дополнительных конденсаторов, подключаемых параллельно катушкам, можно получить "бесконечное" затухание на частотах зеркального канала
2019-01-17 at 00-20-12.png
2019-01-17 at 00-20-12.png (208.36 KiB) Viewed 7144 times
Остался один недостаток - фильтры сравнительно узкополосные и требуют настройки. Если мы попытаемся отказаться от настройки расширив полосу пропускания то мы получим более пологие склоны и худшее подавление зеркального канала.

Литература:
1. T-образные полосовые фильтры
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Безподстроечные ДПФ

Post by UR5FFR »

В конструкциях последних 10-20 лет часто применяют ДПФ выполненные по схеме band pass фильтра
bpf_3.png
bpf_3.png (43.41 KiB) Viewed 7144 times
Плюсы данной топологии - "плоская" вершина АЧХ при сравнительно большой полосе пропускания. Фильтр имеет симметричную АЧХ. Фильтры обычно делают достаточно широкие - октавные или полуоктавные. Они не требуют настройки, но расплата за это - пологие скаты.
В топовых импортных трансиверах повышают порядок фильтров и сужают полосу пропускания. Например ниже фрагмент схемы ДПФ YAESU FTDX-5000
bpf_4.png
bpf_4.png (56.13 KiB) Viewed 7144 times
Обычно такие фильтры применяют в трансиверах с достаточно высокой ПЧ - преобразование вверх), либо в SDR, где основные паразитные каналы приема находятся на третьей и пятой гармониках принимаемого сигнала. Для супергетеродина с ПЧ 9МГц они неприемлемы на ВЧ бендах.
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Безподстроечные ДПФ

Post by UR5FFR »

Теперь можно сформулировать требования к идеальному ДПФ :) Нам надо чтобы он был

а) сравнительно узкополосным
б) не требовал настройки
в) имел затухание справа больше чем слева
г) имел справа частоты "бесконечного" затухания

Такой фильтр получить очень просто комбинируя ФНЧ и ФВЧ нужных порядков с характеристикой Чебышева. ДПФ легко считается в RFSimm99 используя встроенный "генератор" фильтров.

На следующей схеме ДПФ 40ка метрового диапазона с полосой пропускания 6,5-8МГц для супергетеродина с ПЧ=9МГц. На частоте зеркального канала 25МГц - точка "бесконечного" затухания
bpf_5.png
Тут меня конечно могут начать закидывать тапками - дескать ДПФ должны быть максимально узкими, чтобы отфильтровывать внеполосные помехи. Да, дожны были быть такими в прошлом веке. Сегодня смеситель на копеешном FSA3157 имеет IP3=+40dBm, а вещалок, которые так докучали на 40ке, стало в разы меньше. Кроме этого не стоит забывать что чем уже мы пытаемся сделать ДПФ тем больше требования к добротности катушек и тем больше будут в нем потери. Если вы попытаетесь сделать на 40м ДПФ с полосой в 200кГц то потери будут не менее 10дб, что неприемлемо.

Второй тапок, который в меня может полететь, будет сопровождаться вопросом - не сильно ли много катушек? Если используются стандартные "полосатые" дроссели то в принципе без разницы если их будет немного больше - не руками же мотать. Если мы делаем все серьезно на колечках то мы можем немного съэкономить используя ФНЧ нашего трансивера не только в режиме передачи, но и в режиме приема
bpf_6.png
bpf_6.png (24.27 KiB) Viewed 7143 times
Ну и напоследок - используют ли такую конфигурацию ДПФ в промышленных трансиверах. Да, используют. Например в ICOM IC-781 - топовом аппарате своего времени
bpf_7.png
bpf_7.png (23.86 KiB) Viewed 7143 times
old_screen
Posts: 15
Joined: 13 Jan 2021, 19:31
Позывной: ur5efx

Re: Безподстроечные ДПФ

Post by old_screen »

Идея использовать фнч трансивера как часть дпф просто замечательна.
К тому же появляется возможность избавиться от подстроечных конденсаторов.
я последнее время собирал дпф всегда мотая катушки на каркасах с подстроечным сердечником.
Только ради избавления от подстроечных конденсаторов. Теперь все еще проще.
Спасибо что делитесь информацией.
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Безподстроечные ДПФ

Post by UR5FFR »

Интересным путем пошли разработчики FT-891. Трансивер заявлен как перекрывающий 1.7-54МГц (реально 1.7-30МГц и 49-56МГц). Так вот они упростили схему и перекрыли этот диапазон всего 4мя банками ДПФ. Вот схема из сервисмануала
FT-891 BPF.png
Для улучшения подавления внеполосных сигналов перед ДПФ используется ФНЧ на 56МГц и ФВЧ на 1.7МГц
FT-891 LPF-HPF.png
FT-891 LPF-HPF.png (60.86 KiB) Viewed 1482 times
Post Reply