<<

Goedkope filter bouw projecten voor de twee meter amateur band.  
Negen verschillende uitvoeringen. 
pa0nhc V 2005 05 12 / 20110307

    Inleiding.

Veel amateurs ondervinden op hun 2 meter ontvangers luide storingen van breedbandige data- of omroepsignalen, welke gerelateerd blijken te zijn aan zeer sterke commerciŽle zenders buiten de twee meter amateur band. Ze ontstaan echter in de eigen amateur ontvanger als gevolg van te geringe selectiviteit, met als gevolg overbelasting van de ontvanger mengtrappen of HF versterkers. Het gevolg is "intermodulatie" en herrie uit de luidspreker. De oplossing is een extern filter aanbrengen. In deze artikelen serie worden de bouw, afregeling en meetgegevens van de volgende filters beschreven:

Een enkelvoudig helix sperfilter, ter onderdrukking van ťťn sterk signaal 
Een combinatie van drie sperfilters om heel de frequentieband 155-165 MHz sterk te onderdrukken.
Een enkelvoudig helix band doorlaatfilter met optimale selectiviteit boven 155 MHz.
Een enkelvoudig helix band doorlaatfilter met optimale selectiviteit beneden 135 MHz.
Een twee krings helix band doorlaat filter met meer selectiviteit.
Een combinatie van een twee kring helix band doorlaat filter, en een kabel inkeping (notch) filter voor grotere flanksteilheid.
Een vier krings helix band doorlaatfilter combinatie voor superieure selectiviteit.

Ter illustratie van de gunstige effecten van het toepassen van de hier beschreven filters, zijn enige schermfoto's van spectra tussen 0 MHz en 200MHz gegeven, zonder en met enkele van de hier beschreven filters. Ze zijn gemaakt op dezelfde locatie en met dezelfde amateur dual band antenne (2dBd @ 145MHz op 45m hoogte). In alle gevallen werden de signalen in onze 2m band (144-146 MHz) nagenoeg ongehinderd doorgelaten.

NB: De sterkte van in de foto's zichtbare twee meter signalen zijn in de verschillende opnamen ongelijk, omdat deze signalen van verschillende amateur stations op verschillende afstanden kwamen.
Verdeling: 20 MHz/div.  en 10 dB/div. Basislijn is ongeveer 1uV (S7).  Links = 0 MHz, midden 100 MHz, rechts = 200 MHz. In geel de signaal sterktes volgens de Europese amateur-norm: S9 = 5uV over 50 ohm, 1 S-punt = 6 dB (dat is 2x zo sterk).




Fig1.


In fig.1 is het ongefilterde spectrum weergegeven zoals het direct van de antenne komt. De "Data" signalen komen van een station op ca. 300 m afstand. Ze pieken vaak nog boven de hier getoonde waardes uit, tot S9 + 55dB. Deze data signalen zijn meer dan 30x (!) zo hard dan de toch al knalharde lokale repeater pi3rtd op 8km afstand. Dergelijk enorm sterke commerciŽle signalen kunnen overbelasting van de 1e mengtrap van de ontvanger veroorzaken, met op sommige frequenties (onder andere rond 145,625 MHz) enorme herrie als gevolg. Andere signaalsterktes: TV kan.4 (32km afstand) = S9 +35dB, FM (8 km afstand) = S9 + 45 dB.


Fig2


In fig. 2 is hetzelfde spectrum weergegeven, na het tussenvoegen van het 3 notch helix  bandstop filter (notch filter). Het gebied waar dit filter actief is, wordt aangegeven met "Notch". Slechts in dit gebiedje worden de signalen sterk verzwakt. Vergeleken met fig. 1, zijn de twee linker "palen" van de data signalen enorm verzwakt. Maar de meeste andere harde signalen komen er bijna onverzwakt door heen, en kunnen nog steeds storingen veroorzaken.

 


Fig3.


In fig. 3 is weer hetzelfde spectrum weergegeven, maar nu na tussenvoegen van een enkelvoudig helix band doorlaat filter (een extra groot prototype van 18 cm diameter). Alle signalen buiten de twee meter band worden nu verzwakt: De data signalen van 155 MHz en hoger met minstens 20 dB; FM omroep wordt 35 dB verzwakt; TV kanaal 4 wordt 40 dB verzwakt

 


Fig4.


In fig.4 weer hetzelfde spectrum, na tussenvoegen van een 2 krings helix band doorlaat filter van kleinere afmetingen (2 x 10 cm. diameter). Alle signalen buiten de 2 meter band worden nu sterk verzwakt. Het 145 MHz signaal is de op dat moment zendende sterke lokale repeater pi3rtd, dat minder dan 1 dB wordt verzwakt. TV kanaal 4 wordt 40 dB verzwakt. FM omroep wordt 30 dB verzwakt. De data signalen boven de 155 MHz worden 30 tot 55 dB verzwakt (30x tot 300x ! ).


    Conclusie:
Een 2-resonator helix band doorlaat filter geeft de beste resultaten, minimale tussenvoegdemping bij maximale selectiviteit. Voor nog betere onderdrukking en steilere filterflanken kan een eenvoudig enkel kabelfilter voor 155MHz toegevoegd worden.

Om signalen lager dan 145 MHz  (bij voorbeeld FM omroep of TV kanalen 2-4) te onderdrukken, voldoet reeds een enkelvoudig helix filter met gewijzigde (draad) koppeling.


    Algemene eigenschappen van helix kringen.
Een helix kring bevat geen discrete afstemcondensator. De zeer kleine parasitaire capaciteit tussen het spoel einde en de afscherming er omheen fungeert als zodanig. Deze "condensator" is niet alleen klein, maar heeft ook een verliesarm lucht- diŽlectricum.

Helix kunnen, wat mechanische en elektrische eigenschappen betreft, tussen "gewone" parallel kringen en coaxiale resonatoren gepositioneerd worden. Vergeleken met afstemkringen bestaande uit een spoel en een discrete afstem condensator, vertonen helix kringen een grotere Q. Dit is een gevolg van de relatief grotere afmetingen van helix kringen, en de zeer kleine, zeer verliesarme "afstem condensator". In oudere professionele mobilofoons werd daarom vaak, om een goede selectiviteit te bereiken, helix filters toegepast. In moderne amateur apparatuur vindt men ze helaas niet meer, vermoedelijk omdat deze grotere helix kringen de zo goed verkopende miniaturisering in de weg staan (het past niet meer in een opening voor een auto radio). Dat is vervolgens vaak goed te merken aan de ongewenste herrie die uit die moderne transceivers hoorbaar wordt. Vergeleken met 1/4 lambda coaxiale resonatoren hebben helix kringen een lagere Q. Dit is een gevolg van de relatief kleine afmetingen van helix kringen. Omdat amateur relaisstations met zeer kleine shift werken (0,6 MHz) moeten de resonatoren in hun duplex filters de hoogst mogelijke Q bezitten en voldoen hier zelfs helix kringen niet. Deze duplex filters bestaan daarom altijd uit coaxiale kringen.