Полосовой фильтр для диапазона 2 м

Полосовой фильтр для диапазона 2 м
Z.Lau, W1VT

Для многих радиолюбителей проблемой приема сигналов в диапазоне 2 м являются интерференционные помехи, вызванные работой мощных пейджинговых передатчиков. Широкополосные входные цепи приемников часто недостаточно подавляют пейджинговые сигналы, частоты которых находятся совсем рядом с любительским диапазоном 2 м. В результате возникают сильные интерференционные искажения. Решением проблемы является применение полосового фильтра, предложенного в [1]. Он изготовлен только из коаксиального кабеля. Достаточно точно выдержать размеры отрезков кабеля, и необходимости настройки фильтра не возникает. В конструкции, приведенной на рис.1, в качестве элементов схемы использованы отрезки полужесткого коаксиального кабеля UT-141A.

Рис.1 Этот тефлоновый кабель имеет цельный медный кожух, кусок необходимой длины которого можно отрезать очень точно с помощью ножа и стальной линейки. Кроме того, его можно изогнуть вокруг ПВХ-трубки диаметром 1,9 см, так что образуется компактная катушка; это значительно уменьшает размеры резонатора. Коаксиальный кабель имеет собственный экран, так что нет необходимости в покупке корпуса, экранирующего фильтр от ВЧ. В наши дни хороший корпус иногда стоит дороже электроники внутри него!
Принцип работы фильтра очень прост. Полуволновой коаксиальный кабель, закороченный на обоих концах, образует резонансный контур. С помощью отводов энергию можно вводить в контур и выводить из него. Если отвод расположен ближе к земле, связь с нагрузкой уменьшается; чем ближе он к центру, тем сильнее связь. Следовательно, ширину полосы фильтра можно регулировать, изменяя расстояние от точки отвода до заземленных концов резонатора. Фильтр, использующий пару резонаторов, представляет собой хороший компромисс между параметрами и сложностью конструкции.
Для оптимизации подавления сигналов, лежащих немного выше 148 МГц, в каждом из резонаторов используется одна и та же точка отвода как для ввода, так и для вывода. Это максимизирует подавление на высокочастотной стороне полосы пропускания, что идеально для подавления нежелательных пейджерных сигналов вблизи 153 МГц. В качестве "премии" получается более простая конструкция. Если осуществлять ввод с одного конца полуволнового резонатора, а вывод - с его другого конца, получится более симметричная полоса пропускания. Несмотря на его несколько более сложную конструкцию, можно сделать такой фильтр для диапазона 70 см для использования в конвертере. Это привело бы к большому подавлению нежелательных излучений гетеродина и зеркальной частоты в низкочастотной области.
Установив положение точки отвода для получения желаемой ширины полосы, откорректировать частотную характеристику фильтра можно, изменяя длину соединительного кабеля. Это достаточно утомительно делать в лабораторных условиях, но гораздо легче - с помощью компьютерного моделирования.
Для конструирования фильтра использована программа "ARRL Radio Designer". Эта программа удобна также для того, чтобы посмотреть возможности других конструкций.
Серьезным недостатком фильтров из коаксиального кабеля является их работа на гармонике. Это означает, что они очень плохо подавляют гармонические составляющие. Если необходимо хорошее подавление на частотах выше 170 МГц, приходится возвращаться к обычным конструкциям на дискретных элементах, или же необходимо использовать дополнительный фильтр нижних частот.
Конструкция.
Для получения хороших результатов экран кабеля должен быть отрезан с точностью 1,5 см. Однако длина 38,1 см кабеля не критична - параметры фильтра удовлетворительны и при ошибке в 2,5 см. На практике, для отрезания кабеля он размещается на большой плоской поверхности, и прямолинейный кусок кабеля прокручивается под острым ножом. Не обязательно перерезать кабель насквозь, медь хорошо разламывается по линии надреза. Хорошей стальной линейки достаточно для получения необходимой точности.
Показанные на рис.1 размеры (66,55; 38,1 и 4 см) - это длины медного экрана. Кабель отрезать гораздо легче, если с каждой стороны имеется по 5 см; для работы достаточно запаса в 10 мм. При разрезании диэлектрика необходимо избежать надрезов центральной жилы; в противном случае его будет трудно изгибать, так как центральный проводник может переломиться. Если все же жила надрезалась, используйте ее на той стороне, где кабель не изгибается. Не повредит, если измерения будут повторены после того как вы перерезали экран кабеля. Если обнаружится ошибка, а вы еще не перерезали диэлектрик, кабель можно спаять обратно.

Залудите экран, намотайте поверх медную фольгу и припаяйте фольгу к кабелю. Не очень красиво, но использовать можно. На закорачиваемом конце оставьте открытой центральную жилу длиной 10 мм. Для соединения трех коаксиальных разъемов в один Т-переход использована фибергласовая печатная плата с непротравленной медью. По сравнению со сплошной медью, это плохой проводник тепла; поэтому можно припаивать еще дополнительные куски кабеля, не расплавляя первый. При этом тефлон может вздуться. Если это случилось, его можно обрезать острым ножом. При желании, можно закрыть медной фольгой Т-переход и концы коаксиального кабеля. Однако открытые куски "антенн" настолько малы, что экранирование соединения особого преимущества не даст.
Для подсоединения к Т-переходам фильтра использован кабель RG-316/ U(Teflon). Можно было бы использовать и обычные RG-174/U или RG-58/U, однако у тефлонового кабеля меньше вероятность расплавиться и образовать КЗ. Потери этого фильтра довольно велики, поэтому его лучше убрать из ВЧ-цепи при передаче; в противном случае мощность передатчика будет на 3 дБ меньше. КСВ вполне приемлем на частотах 146...147 МГц, но не слишком хорош на краях диапазона. Общепринятое решение - использование реле для обхода фильтра.
Литература
1. Z.Lau, W1VT. A NO-Tune 2-meter Bandpass Filter. - QST, 2000, N5.

Подготовил \А.Бельский\