Zelfbouw twee krings helix band doorlaat filter voor de twee meter band

<<	Zelfbouw twee krings helix band doorlaat filter voor de twee meter band. pa0nhc V20050512 / 20110308

In deel 4 is de constructie van een 1-helix-kring bandpass filter beschreven. Om de selectiviteit te verhogen, werden als experiment twee identieke filters via een (zeer korte) BNC-BNC "male-male koppel stuk" met de "aftak" aansluitingen aan elkaar gekoppeld.

Tussen de "link"-aansluitingen van beide filters (nu de in- en uitgang van de combinatie) werd toen de in fig.19 getoonde frequentie karakteristiek gemeten. De selectiviteit van beide kringen wordt als het ware bij elkaar opgeteld.

Maar kon het nog beter? De lengte van het koppelstuk tussen beide filterhelften bleek namenlijk van invloed op de prestaties ervan.

fig19

"Rug-aan-rug" versie.

fig21

fig22

Dus werd een compactere “rug-aan-rug gesoldeerde” versie van dit twee krings helix filter ontwikkeld. Hierbij werden de doorverbinding tussen de aftakkingen en de afregeling van het filter geoptimaliseerd. Er werden 2 exemplaren van dit filter gebouwd.

De resultaten van deze twee filtercombinaties waren nagenoeg identiek, een bewijs voor reproduceerbaarheid. Opvallend bij deze constructie is, vergeleken met de combinatie van de 2 losse helix filters hierboven, de 15 dB (!!) betere verzwakking van signalen rond de 160 MHz. Een positief gevolg van de kortere doorverbinding tussen de beide kringen.

Fig. 20 toont de frequentie karakteristiek van dit filter. FM omroep stations worden minstens 40 dB verzwakt (100x !!). De soms zeer hinderlijke pager stations boven 150 MHz verzwakken 20 - 50 dB. De tussenvoegdemping bedroeg 0,7 dB en de 1dB-bandbreedte 2,6 MHz.

fig20

Constructie.

De constructie van elke kring gebeurt op soortgelijke wijze als beschreven bij het enkelvoudig bandfilter. De maten verschillen echter. Zie fig.23 en de tabel hieronder.

Uitwendige diameter van de helix spoel	58 mm
Spoed	11 mm
Uitwendige diameter van de koppel lus	58 mm
Externe lengte van de aardlip "a"	10 mm
Lengte van de aftakking "Tap"	18 mm
Hoogte van het BNC gat boven de bodem	20 mm
Hoogte van het doorvoergat boven de bodem	25 mm

fig23

-	Boor in twee schone, nieuwe verfblikken van 3/4 liter met dia x hoogte = 100 x 115 mm, vier 9,5 mm gaten voor de BNC chassisdelen, en de doorvoergaten.
-	Soldeer van beide blikken inwendig de bodem op enkele plaatsen aan de wand door.
-	Plaats de beide blikken op een vlakke ondergrond tegen elkaar, met alle gaten op één lijn.
-	Soldeer met een soldeerbout van minimaal 50W (425 ⁰C) de bovenrand en de onderrand van de blikken aan elkaar.
-	Vloei rond de doorvoergaten, de ruimte tussen beide blikken vol met tin. Het doorvoergat is dan geheel afgeschermd, en de blikken zijn ter plaatse elektrisch zeer kort met elkaar doorverbonden.
-	Soldeer de BNC chassisdelen (PFTE isolatie, anders smelt de boel!) in de juiste stand op hun plaats (met het platte vlakje van de pen naar boven gericht).
-	Wikkel van vertind koperdraad van 3mm dikte = 6mm², de twee helix spoelen met 4 windingen. Wikkel één spoel met linkse spoed, de andere met rechtse spoed. Zorg dat de spoed overal even groot is.
-	Buig de aardlippen van de helix spoelen scherp haaks om en knip ze op maat. De lengte van deze aardlippen is kritisch.
-	Markeer met een viltstift op het begin van elke spoel de plaatsen, waar de door verbinding draad aan de spoelen gesoldeerd moet worden. De lengte van deze "Taps" is kritisch.
-	Maak van geïsoleerd koperdraad van 1,7 mm dikte = 2,5 mm², de twee koppellussen. Twist de uitlopers, strip de isolatie ter plaatse van de soldeer aansluitingen. Buig de aardaansluitingen. Knip de einden ervan op maat af.
-	Plaats op elk BNC chassisdeel tijdelijk een plug, om de bus ervan te centreren en de isolatie te koelen.
-	Vertin de te solderen plaatsen van de BNC chassisdelen, de koppellussen, de spoelen en de afscherming.
-	Soldeer de helix spoelen aan hun massa aansluitingen op hun plaats. De helix spoelen moeten zo geplaatst zijn, dat de doorverbinding midden door het door verbinding gat komt te lopen. Let er dus op, dat de markeerpunten voor de soldeerplaatsen van de doorverbinding ("Tap"), midden voor het doorvoergat komen. Dit maakt het mogelijk om later, zonder de aardaansluitingen van de spoelen los te hoeven maken, de door verbinding draad iets te verschuiven, en zo de lengte van de "Tap" iets aan te kunnen passen,.
-	Soldeer een geïsoleerde doorverbinding (2,5mm²) op de aftakkingen ("Taps") van de helixspoelen.
-	Soldeer de koppellussen op hun plaats. De beide koppellussen moeten zich overal even ver onder de helixspoelen bevinden, met 3mm tussenruimte.

Het afregelen.

De beide helix kringen zijn aan elkaar gekoppeld. Hierdoor heeft de ene kring merkbare invloed op de andere kring.

Zoals bij ervaren radiotechnici bekend is moet daarom, als een 2 kring bandfilter wordt afgeregeld, de andere kring (dat op dat moment NIET afgeregeld wordt) worden "gedempt". Met andere woorden: tijdelijk een dempweerstand of verstemming condensator parallel aan de niet af te regelen kring aanbrengen. De resonatie van de laatste wordt daardoor tijdelijk onmerkbaar gemaakt, zodat die tijdelijk geen merkbare invloed meer op de ongedempte kring uitoefent. De ongedempte kring is dan goed te meten en af te regelen.

Dempen.
Dat dempen doen wij hier door simpelweg met een hand de "niet-af-te-regelen-spoel" en de afscherming tegelijk beet te pakken, zodat deze spoel als het ware bijna naar massa wordt kortgesloten (gedempt).

Afstemmen.

-	Sluit op de ene poort een meetzender, en op de andere een meetontvanger aan.
-	Demp één spoel. Meet telkens met het deksel op de bus van de andere spoel de resonantiefrequentie door het maximum in output te vinden. Kort de top van de af te regelen spoel met kleine stukjes tegelijk in, totdat hij resoneert op 145,0 +- 0,1 MHz. Twee millimeter inkorten komt overeen met ca. 1 MHz frequentie verhoging. Fijn afstemming gebeurt daarna door de laatste 2 cm van de spoel te verbuigen. In-> hoger, uit -> lager.
-	Herhaal dit met de andere spoel.

Aanpassen.

-	Plaats op 1 poort een dummy load. Meet op de andere poort de reflectie demping of de SWR. Deze moet meer dan 20 dB of minder dan 1:1,1 bedragen. Corrigeer dit, indien nodig, door de afstand tussen de koppelspoel en de helix spoel te veranderen. Let er op, dat de koppellus precies onder de helix spoel blijft.
-	Draai het filter om en herhaal dit met de andere spoel. Let er op, dat beide koppellussen even ver onder hun spoelen zijn.
-	Herhaal beide, totdat op beide poorten op dezelfde frequentie (145,0 MHz) een zo goed mogelijke en gelijke aanpassing meetbaar is. De reflectie demping moet minstens 20dB bedragen, of de VSWR = 1:1,1 of beter.
-	Meet de tussenvoeg demping op deze frequentie (145,0 MHz). Deze moet minder dan 1 dB zijn. Als de tussenvoeg demping te hoog is, moeten de koppelingen van “taps” iets sterker gemaakt worden, door de “taps” iets langer te maken. Verplaats de verbinding draad op de helix spoelen symmetrisch.
-	Meet de -30 dB frequenties. Deze moeten overeen komen met die in Fig. 20. Is de selectiviteit onvoldoende, dan zijn de taps te lang. Verplaats de taps symmetrisch.
-	Herhaal indien nodig, de afregeling van de aanpassing en de controle.

Mechanische verstevigingen aanbrengen.

De volgende maatregel verbetert de frequentie stabiliteit en vermindert microfonie :
Fixeer eerst de koppellussen, door ze ieder op twee plaatsen met thermische lijm aan de helix spoel vast te lijmen. Zie fig. 21.
Fixeer ook de doorverbinding in het gat mbv. thermische lijm.
Breng als volgt een mechanische steun aan tussen elke helix spoel en de afscherming (Zie fig. 21 en fig. 23):

-	Meet de vrije ruimte tussen spoel en afscherming (ca. 31mm).
-	Snijd met een heet mes een stuk thermisch lijmpatroon af, 5 mm langer dan de gemeten tussenruimte.
-	Houd op ca. 1 winding onder de spoeltop, met een tang de steun tussen spoel en afscherming op zijn plaats. Verwarm met een kleine gasbrander voorzichtig de buitenzijde van de afscherming, totdat de lijm vastsmelt. Houdt de steun met de tang op zijn plaats, en laat het geheel goed afkoelen totdat de lijmt mat wordt.
-	Verwarm met een hete soldeerbout (425 ^oC) de spoel vlak naast de steun, totdat de spoel zich goed in de steun vast gesmolten heeft. Laat het geheel afkoelen. De spoel steunt nu zonder mechanische spanningen aan de omhulling.

Eindcontrole.

-	Controleer de afstemming steeds met de deksels op de bussen. Corrigeer zonodig door het verbuigen van de spoel uiteinden.
-	Controleer daarna nogmaals de aanpassing, tussenvoegdemping en selectiviteit.
-	Soldeer de deksels aan het blik vast.
-	Noteer tenslotte de gemeten waarden op een etiket op het filter.