А. Денисов г. Тамбов (RA3RBE)

    В настоящее время существует довольно много программ и методик для расчета лестничных кварцевых фильтров. Все они, включая и эту мою статью принципиально ничем не отличается друг от друга и базируется на статье G3JIK, опубликованной лет 20 назад в журнале QST.
    Написать эту статью меня заставило то обстоятельство, что все опубликованные ранее программы (безусловно правильные и качественно написанные) не позволяют простому "бедному" радиолюбителю спроектировать кварцевый фильтр. Для того, чтобы использовать эти методики или программы радиолюбитель должен знать характеристики кварцев, такие как индуктивность, емкость и т.д. Для измерения этих параметров требуются использование редких сейчас приборов или конструирование сопутствующих схем для косвенного измерения параметров кварцев, по сложности далеко превосходящих причину этих работ - кварцевые фильтры.

    В том рукописном переводе статьи G3JIK, который я переписал около 20 лет назад, была предложена методика, не требующая никаких точных измерений параметров кварцев. Измерения, которые проводятся при построении фильтра по данной методике не обязательно должны быть выполнены высокоточными измерителями т.к. в данном случае при измерении важны относительные величины: не частота, а полоса пропускания, не амплитуда, а возможность найти точку на характеристике фильтра, где амплитуда уменьшается на 3 дб.

    Я применял эту методику неоднократно и подтверждаемость результата была 100%.

    Опуская теоретические выкладки статьи перехожу сразу к проектированию лестничного кварцевого фильтра.

Сначала собирается макет по схеме  рис 1. Это обычный двухкристальный лестничный фильтр, у которого емкости всех трех конденсаторов одинаковые.

рис 1.

Для сборки берутся два кварца из числа подготовленных для фильтра, конденсаторы емкостью 33 пф, резисторы (равные входному и выходному сопротивлению фильтра) расчитываются по формуле:

R= (0.613 * 10^6) / (2 * Pi * F * C)

где Pi - 3.1415926
F - частота кварцев в мегагерцах
C - емкость в пикофарадах

Собранная схема подключается к простому генератору с частотой , равной частоте кварцев (собранному по схеме любого ГПД), с возможностью плавной перестройки +- 5 кгц, к выходу фильтра подключается ВЧ вольтметр и снимается частотная характеристика фильтра. Если нет желания снимать всю характеристику фильтра, то можно ограничиться только измерением полосы пропускания. Для этого перестраивая генератор в небольших пределах вверх от резонансной частоты кварцев находят точку максимального напряжения на выходе фильтра, затем расстраивают генератор вверх по частоте до уменьшения выходного напряжения на 3 дб (Umax * 0.7), запоминают значение частоты , а затем вниз от точки максимума до такого же уровня, частота так же запоминается.
Разность этих частот и дает полосу пропускания фильтра.

    Предположим полученная полоса равна 4 кгц, это много, увеличиваем емкости фильтра, рассчитываем заново резисторы и снимаем характеристику заново. После нескольких таких итераций получаем макет с полосой пропускания, наиболее близкой к требуемой.

    Например при проектировании фильтра с частотой 9 мгц я получил полосу пропускания фильтра 2.868 кгц при емкостях конденсаторов 82 пф.

    Далее эти значения и значение требуемой полосы пропускания фильтра подставляются в программу, которую я сделал на Excel-e и она рассчитает Вам 4, 6 и 8 - кристальные лестничные фильтры для двух вариантов входного и выходного сопротивлений.

Обо всех замеченных недостатках прошу сообщать по адресу