HF-Schmalbandpassfilter (Kristallleiter)

Ich entwerfe derzeit einen Schmalbandpassfilter bei etwa 8 MHz, wobei ich die Kristalle mit einer Resonanzfrequenz von 8 MHz verwende.

Mit dem Tutorial von: http://www.giangrandi.ch/electronics/crystalfilters/xtalladder.html schaffen wir es, einen Kristallleiterfilter mit einem Durchlassbereich von etwa 8 MHz und einer Bandbreite von 400 Hz zu erhalten.

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Bei hohen Frequenzen (alles über 70 MHz) steigt jedoch die Filterantwort und alles über 70 MHz kann passieren. (siehe Bild)

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Wir sehen, dass die Reaktion des Filters etwa wie im Bild unten bei etwa 6 bis 10 MHz aussieht. Nach den 70 MHz ist die gesamte Antwort jedoch anders. Ist das normal?

Wie können wir einen Filter erstellen, der NUR 8 MHz durchlässt und nicht über 70 MHz?

wir sehen

Mein erster Gedanke ist, dass das Signal entweder von einem physischen Kondensator ODER einer parasitären Kappe durchsickert. Sie verwenden definitiv Keramikkappen, oder?
@hassan789, also denkst du, das ist nicht normal? und ja, wir haben die Keramikkappen, die billigen!

Antworten (2)

Diese Art von Kristallgitter soll nicht die einzige Quelle der Selektivität in einer Schaltung sein. Bei sehr hohen Frequenzen passieren die parasitären Kapazitäten der Quarzhalter und Elektroden einfach alles.

Es wäre typischer, dass diese Art von Gitter in eine ZF-Kette integriert wird, die auch gewöhnliche LC-Schaltungen aufweist, um die erforderliche Dämpfung weiter entfernt vom gewünschten Durchlassband bereitzustellen.

Zusätzliches Detail:

Das Ersatzschaltbild für einen Quarzkristall sieht etwa so aus:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Komponenten unten stellen die mechanische Resonanz des Kristalls selbst dar, während der Kondensator oben die Kapazität der Elektroden und des Halters darstellt. Typische Werte sind:

  • C_ser: 10s von fF (ja, Femtofarad, 10 -15 F)
  • L: 10 s von mH
  • R: 10s Ohm
  • C_par: 10s von pF

Der Kristall hat eine Reihenresonanzfrequenz, die nur auf C_ser und L basiert. Er hat bei dieser Frequenz eine relativ niedrige Impedanz (im Grunde nur R).

Es hat auch eine Parallelresonanzfrequenz, wenn Sie die gesamte Schleife einschließlich C_par betrachten. Da C_ser und C_par im Wesentlichen in Reihe geschaltet sind, haben sie zusammen eine etwas geringere Kapazität als C_ser allein, sodass die Parallelresonanzfrequenz etwas höher ist. Die Impedanz des Quarzes ist bei dieser Frequenz sehr hoch.

Aber bei Frequenzen, die viel höher als eine der Resonanzfrequenzen sind, können Sie sehen, dass die Impedanz von C_par allein dominiert, und diese nimmt mit zunehmender Frequenz weiter ab.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Glauben Sie, dass das Ersetzen der Kondensatoren dieses Problem lösen wird?
Denken Sie auch, ob wir einen passiven Bandpassfilter (ZF-Kette) nur mit Kondensator und Widerständen herstellen können? (genauer gesagt, wir wollen nur einen BPF mit einem Durchlassbereich von 6 MHz bis 12 MHz machen). Ich frage heute jemanden in meinem Labor, er hat mir gesagt, dass der passive Bandpassfilter bei Hochfrequenz nicht funktioniert, ist das wahr?
@ user3222184: Nein, an den physischen Kondensatoren, die Sie in Ihrer Schaltung haben, ist nichts auszusetzen. Es sind die streuenden (parasitären) Kapazitäten der Kristalle selbst, die Ihr Problem verursachen.
@ user3222184: Ein passives BPF, das nur aus Widerständen und Kondensatoren besteht, ist sehr verlustbehaftet - können Sie es sich in Ihrem Signalbudget leisten? Es ist äußerst schwierig, aktive Filter in diesem Bereich zu bauen, da es schwierig ist, eine angemessene Verstärkung zu erzielen (z. B. in einem Operationsverstärker), und wiederum können Parasiten im Weg sein. Was ist falsch daran, Spulen oder Transformatoren zu verwenden?
Ja, lc ist gut, aber die Induktivitäten sind schwer zu bekommen. Im Labor bieten wir nur Widerstände und Kondensatoren an.
Dann kann ich nur sagen: "Das ist ein beschissenes Labor." Induktivitäten sind ebenso grundlegend wie Widerstände und Kondensatoren, insbesondere bei der HF-Arbeit.

Zwei Wege sind:

  1. Erhöhen Sie die Breitbanddämpfung mit einem separaten (wahrscheinlich LC-) Bandpassfilter, wie in Daves Antwort beschrieben.

  2. "Neutralisieren" (um einen Begriff aus den 1920er Jahren zu verwenden) die Streukapazität. Es war normal, ein paar zusätzliche Windungen an einem HF-Transformator hinzuzufügen, um ein Signal mit niedriger Amplitude und entgegengesetzter Polarität zum gewünschten Signal zu erzeugen. Dieser wurde dann über einen Trimmerkondensator mit niedrigem Wert an die Ausgangsschaltung gekoppelt, um die Streuung aufzuheben: Der Trimmer würde für maximale Dämpfung an der rechten Seite Ihres Analysatorbildschirms eingestellt.

Der zweite Ansatz wurde als „ Neutrodyne “-Schaltung patentiert und kann auch heute noch nützlich sein.

HF-Schmalbandpassfilter (Kristallleiter)
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