Фильтр нижних частот с поглощением гармоник

Фильтр предназначен для снижения помех телевиденью путём подавления гармонических составляющих в сигнале, излучаемом передатчиком. На Рис.1 показана блок-схема фильтра. Он состоит из двух параллельных ветвей: фильтр нижних частот (ФНЧ) задерживает все гармоники выше частоты среза фильтра, а фильтр верхних частот (ФВЧ) пропускает все эти гармоники, которые затем рассеиваются на поглощающем резисторе и не попадают в антенну. На Рис. 2 представлена совмещёная АЧХ обоих фильтров, при этом надо отметить, что оба фильтра имеют одну и ту же частоту среза.



Рис. 1.



Рис. 2.

Если мы подсоединим антенну к ФНЧ, не имеющему параллельной ветви ФВЧ, то КСВ за пределами полосы пропускания антенны будет, разумеется, высокий, что существенно снижает эффективнрсть подавления верхних гармоник. Когда же мы подсоединяем ФВЧ с поглощающим резистором, то КСВ будет близок к 1.0 вплоть до 150-200 МГц.

Принципиальная схема фильтра представлена на Рис. 3.

Рис. 3.

С1=51,2pF C2=51,2pF c3=105,2pF C4=139,5pF C5=51,4pF C6=15,4pF

L1=0,11 mH L2=0,165 mH L3=0,77 mH L4=0,31 mH L5=0,31 mH L6=0,15 mH L7=0,14 mH L8=0,26 mH

Верхняя по рисунку часть (С1-С3, L1-L3) представляет собой фильтр верхних частот (ФВЧ), а нижняя – фильтр нижних частот (ФНЧ). Оба фильтра имеют характеристическое сопротивление 50 Ом и одинаковую частоту среза, а именно, 40 МГц.

Поскольку частота среза 40 МГц располагается довольно близко к частотам нижних телевизионных каналов, то для улучшения подавления излучений на этих частотах вместо ёмкостей в о втором и третьем звеньях фильтра установлены последовательные контуры L7-C5 и L8-C6) с резонансом на частотах ТВ каналов (в моём случае это 59 МГц и 80 МГц).


Рис. 4.

На Рис. 4 показана АЧХ фильтра с поглощением гармоник, правда, это не замеренная мной, а взятая из журнала QST за ноябрь 1968г, откуда, собственно, взята вся идея. Фильтр описывался и в журнале Радио.

На (Рис.5) дана фотография описываемого варианта фильтра со стороны ФНЧ, а на (Рис.6) - со стороны ФВЧ. Там не видно конденсаторов, поскольку их роль выполняют обкладки фольгированного текстолита, из которого сделан корпус фильтра. Размер площадки определяется требуемой ёмкостью. Вначале замеряется ёмкость произвольного куска стеклотекстолита и высчитывается удельная ёмкость единицы площади, например, одного миллиметра, а потом рассчитывается размер обкладки такого импровизированного конденсатора. Площадка рисуется в нужном месте корпуса и вырезается ножом или вытравливается. Можно потом проверить получившуюся ёмкость с помощью прибора, например цифрового тестера (мультиметра). Такие ёмкости не имеют выводов, а значит не вносят дополнительную индуктивность, что положительно сказывается на свойствах фильтра на высоких частотах. Применение обычных конденсаторов незначительно ухудшает высокочастотные свойства фильтра.

Поглощающий резистор должен быть безындукционным и иметь мощность рассеяния не менее 3% от излучаемой мощности, хотя и 1% тянет, но греется.

С этим фильтром удавалось работать даже на диапазоне 21 МГц, у которого 3-я гармоника попадает во 2-й ТВ канал. Разумеется, КСВ антенны должен быть не выше 1,5. Можно рассчитать и изготовить фильтр с другой частотой среза или с другим числом звеньев, пользуясь методикой, приведённой в QST 11 1968г. Можно, например, сконструировать диапазонные фильтры для трансивера или транзисторного усилителя мощности. Схемы и формулы для расчёта фильтров различной сложности даны на (Рис.6), (Рис.7), (Рис.8), (Рис.9). Публикую в надежде, что читателям устройство не покажется сложным. А то частенько друзья выслушивают доброжелательно и согласно кивают головой, но... изготавливать не хотят, видимо, считая трудоёмким :-))