IZ4AKO - FILTRO PASSA-BANDA per CW - Last Update 12/09/2012

Premessa

Negli ultimi contest in CW ho notato che ero penalizzato dalla stretta vicinanza delle varie stazioni. Ho speso parecchio tempo per analizzare il problema e un possibile intervento. Occorre una piccola premessa.
Il mio ricetrans e' il TS440S. E' un tripla conversione con filtro CW a 500Hz. Quando e' isoonda con il corrispondente genera il battimento a 800Hz: se la stazione A trasmette a 7010kHz e anche io sono sintonizzato a 7010, dall'autoparlante esce una nota a 800Hz esatti. Se contemporaneamente alla stazione A trasmette una stazione B a 7010,3kHz, quindi solo 300Hz piu' in alto, dall'autoparlante esce la nota a 800Hz di A e la nota a 1100Hz di B. Nei contest le bande sono molto affollate e i corrispondenti usano filtri molto stretti per cui bisogna assolutamente essere isoonda e concentrati a capire se la stazione che intendiamo collegare ci sta rispondendo. Ovviamente in uno scenario dove interessa la stazione A, per la legge di Murphy di solito con segnale basso, se si ascolta anche la stazione B con segnale piu' alto e' molto piu' difficile portare a casa il punto.
Il problema e' risolvibile con un filtro che selezioni solo la stazione A, quella che e' isoonda.
Piu' i filtri sono a monte meglio e' pero' e' chiaro che separare due stazioni distanti tra loro solo 200-300Hz non e' fattibile direttamente sul segnale proveniente dalla antenna. Si potrebbe pensare di lavorare su qualche stadio a frequenza intermedia, ma con notevoli difficolta'.
La soluzione piu' semplice e anche meno invasiva e' quella di lavorare direttamente sul segnale audio.

Progetto

Il progetto che vado ad illustrare non e' niente di nuovo, tuttavia come elemento di novitÓ vorrei spendere piu' tempo sul tool di simulazione che, opportunamente istruito, puo' essere usato per progettare filtri con caratteristiche diverse da quello in esame.
Il simulatore usato e' LTSPICE, di uso gratuito, liberamente scaricabile dal sito della LINEAR TECHNOLOGY. Personalmente consiglio di leggere l'ottimo tutorial scritto dal radioamatore DG8GB che, a mio avviso, rappresenta la via piu' breve per usare il simulatore.
Il fatto che il prodotto sia offerto da una casa di componenti elettronici non deve far pensare che la libreria sia limitata solo ai componenti di quella casa. Di fatto il motore e' SPICE e i modelli dei componenti si trovano praticamente per tutto. A chi volesse approfondire l'uso del simulatore consiglio anche l'iscrizione al gruppo YAHOO dedicato.
Da questo link si scarica il progetto LTSPICE del filtro. ( click qui per scaricarlo ).
Dopo averlo scompattato in una cartella si deve aprire con LTSPICE il file "mfbp1.asc"
Il filtro e' un MULTIPLE FEEDBACK BAND PASS filter ( MFBP ) realizzato con un operazionale a basso rumore alimentato con tensione singola.

Osservando lo schema elettrico si nota che
1 - e' analizzata la possibilitÓ di mettere un secondo stadio in cascata al primo
2 - i componenti NON hanno un valore predefinito ma sono indicate delle etichette racchiuse da parentesi graffe
3 - l'alimentazione e' singola con il solito artificio del partitore di tensione posto sull'ingresso non invertente
4 - il filtro e' progettato per avere una banda di 150Hz centrati a 800Hz, impedenza ingresso alta e non polarizzata
La simulazione viene fatta partire premendo l'icona con l'omino che corre. Nello specifico viene fatta una analisi nel dominio delle frequenza da 100 a 1500Hz. Dovrebbe automaticamente aprirsi la figura che rappresenta la curca di risposta. Se cosi' non fosse, basta muovere il cursore sullo schema elettrico e si noterÓ che dalla classica freccia cambia in un simbolo che ricorda una sonda e che permette di plottare la tensione o la corrente in un nodo/ramo qualsiasi del circuito


Come anticipato i componenti NON hanno un valore preciso in quanto vengono calcolati in funzione delle caratteristiche desiderate del filtro che per questo progetto sono elencate sotto la voce DATI INPUT. I valori ottimali dei componenti possono essere agevolmente calcolati utilizzando il seguente file excel ( click qui per scaricarlo ).
I componenti reali dovranno avere valori quanto piu' vicino possibile ai dati teorici, in ogni caso il simulatore viene in aiuto mostrando ad esempio la discordanza delle caratteritiche rispetto alla variazione di questo o quel valore e, soprattutto, permette di valutare a tavolino quale sia il componente che altera in modo piu' significativo le caratteristiche desiderate. Sostituendo i valori commerciali a quelli teorici, si possono valutare le implicazioni dovute alla non perfetta uguaglianza tra i componenti omologhi.
L'uso iterato del simulatore mi ha permesso di trovare i valori dei componenti commercialmente disponibili. I condensatori li ho poi ulteriormente selezionati per trovarne due di capacitÓ molto simile.
Nello specifico e' venuto fuori quanto segue:

Ref.Valore ideale Valore reale
myR14822847k
myR2862820
myR396457100k

Realizzazione pratica

Per la progettazione del circuito stampato ho utilizzato il cad CIRCAD98. ( click qui per scaricare il progetto )
Avendo in mente di alimentare il circuito con una batteria a 9V non ho previsto particolari filtraggi sulla alimentazione per cui di fatto la scheda finita e' identica al circuito simulato.
Per mia comoditÓ ho lavorato solo con componenti SMD non esageratamente piccoli. Alla fine il risultato si presenta come in foto:

Le piazzole vuote sono state previste per effettuare piu' comodamente successive sperimentazioni.

Misure

Trattandosi di un filtro a 800Hz ho utilizzato come strumento di analisi il software SPECTRUMLAB e collegando opportunamente l'uscita del filtro all'ingresso LINE IN del PC. Per l'ingresso ho usato un generatore di funzioni......[paragrafo in allestimento]

Applicazione 1 : filtro multistadio con uscite selezionabili

La prima applicazione e' nata dalla esigenza di avere qualcosa di pratico da collegare tra uscita della radio e cuffie. Considerando che gli stadi possono essere messsi in cascata e' stato sufficiente realizzare due schede e far arrivare ogni uscita ad un selettore rotativo. A seconda della uscita selezionata il filtro avra' caratteritiche di selettivita' diverse. Lo schema di seguito illustrato corrisponde al file mfbp2.asc usato per le consuete simulazioni.
Dal punto di vista pratico le differenze sono minime. Siccome il circuito va con una pila e siccome gli interruttori me li dimentico in posizione ON ho preferito inserire un rele la cui bobina e' collegata all'alimentatore della radio mentre i contatti sono collegati alla pila. In questo modo quando spengo la radio la pila del filtro si "sgancia".



Applicazione 2 : introduzione del filtro nel TS440

Work in progress. Metto solo una foto del primo prototipo...risultati fantastici


I dettagli della modifica verranno messi nella sezione del mio sito dedicato al mio TS440.

Link Utili


link a LTSPICE
link a Gunthard Kraus -andare nella sezione Content English
link a SPECTRUM LAB