Przestrajanie filtrów NMT Nokia DFB11 i RFA11B na pasmo 70cm
Na potrzeby przemienników 70cm, które mają zostać zamontowane w lokalizacjach obfitujących w silne sygnały emitowane w zakresach pasm UKF postanowiłem przygotować wąskopasmowe filtry mające zapobiec intermodulacjom na wejściach odbiorników. W tym celu pozyskałem demobilowe filtry kanałowe ze złomowanych stacji bazowych NMT-450 firmy Nokia. Moduły nadające się do w miarę prostego przerobienia na pasmo amatorskie 70cm to:
- Duplekser RX bandpass / TX band-reject typu DFB 11
- Moduł kanałowy typu RFA 11B
Oba te moduły zawierają układ sześcioobwodowego filtra pasmowo-przepustowego, w którym po trzy obwody pracują silnie sprzężone znajdując się we wspólnych komorach. Połączenie pomiędzy trójkami odbywa się poprzez okno o zmiennym prześwicie (zmianę sprzężenia uzyskuje się przeginając sprężystą taśmę).
Każdy rezonator ćwierćfalowy, skrócony pojemnością, posiada trymer w postaci drobnozwojowej śruby M8 zanurzanej w głąb cylindra zamocowanego na szczycie rezonatora. Niestety, długość stroików jest zbyt mała, aby wstroić się w amatorskie pasmo 70cm. Szczęśliwie, wymiar cylindra jest na tyle duży, że można zanurzyć w nim dłuższą śrubę. Najlepszym rozwiązaniem byłoby wykonanie nowych dłuższych o 15mm stroików niemniej wymaga to albo posiadania drobnozwojowej narzynki albo zaprzyjaźnionego tokarza. Wybrałem zatem prostsze rozwiązanie, możliwe do wykonania małym nakładem pracy. W szczycie każdego stroika wykonałem otwory gwintowane M3 w które wkręciłem mosiężne tulejki dystansowe, powszechnie używane do montażu płytek drukowanych (w tym płyt głównych w komputerach PC). Dodatkowa pojemność uzyskana w ten sposób jest wystarczająca do przestrojenia omawianych filtrów w pasmo amatorskie. W trakcie strojenie raczej nie należy ruszać pętli sprzęgających i taśmy zmieniającej spężenie pomiędzy komorami. Sprawdziłem to używając ceramicznego stroika i uważam, że w tym przypadku nie da się uzyskac lepszego rezultatu niż fabryczny. Zdecydowanie za to nalezy regulowac sprzężenia pomiędzy rezonatorami we wspólnej wnęce przy użyciu śrub M4, z których po dwie znajdują się pomiędzy głównymi stroikami. Każda para śrub ma wpływ na dwa sąsiednie rezonatory, i ze względu na uniformizację rozkąłdu pola we wnęce powinny być w mirę możliwości wkręcane jako para równomiernie, np. po pół obrotu na zmianę.
Możliwe jest uzyskanie zarówno dość szerokiego pasma przepustowego 5MHz przy tłumieniu ok 2,5dB jak również zestrojenia wąskopasmowego, około 1MHz przy tłumieniu 1,5dB. Filtr znakomicie wycina wszystkie kanały radiowe i telewizyjne o co najmniej 80-90dB, co docenią zapewne budowniczowie przemienników którzy swoje konstrukcje stawiają na obiektach typu radiowo-telewizyjne centra nadawcze czy stacje przemienników służb profesjonalnych. Istotne może to być zwłaszcza dla tych, którzy mają do dyspozycji tylko jeden z popularnych kompaktowych duplekserów o konstukcji band-reject - które niestety w niewystarczający sposób separują wejście przemiennika od silnych sygnałów stacji radiodyfuzyjnych.
W przypadku potrzeby użycia tylko filtru pasmowo-przepustowego z modułu dupleksowego DFB 11 można odłączyć zworę, podłączającą na wyjście antenowe zestaw obwodów typu band-reject toru TX. Nalezy to zrobić odkręcając środkową pokrywę nad gniazdem ANT. Z modułu kanałowego RFA 11B można przy okazji odzyskać mieszasz Minicircuits typu SBL-1, zbędne gniazda BNC i SMA oraz trchę drobnej elektroniki - w tym dobre tranzystory w.cz. w wykonaniu SMD :-). MIejsce uzyskane w module po wymontowaniu oryginalenj płyty z mieszaczem można wykorzystac np. na zamontowanie LNA.
O stromości filtra najlepiej będzie świadczyć poniższa tabela zawierające wybrane pasma przy poszczególnych wartościach tłumienia.
| Tłumienie [dB] | Szerokość [MHz] | Q |
| -3 | 3,43 | 125,6 |
| -6 | 4,19 | 97,58 |
| -30 | 13,525 | 31,96 |
| -50 | 29,981 | 14,30 |
| -60 | 34,403 | 12,4 |
| -70 | 39,288 | 10,82 |
| -80 | 46,997 | 8,97 |
| -90 | 62,022 | 6,68 |
Zdjęcia filtra oraz charakterystyki uzyskane po zestrojeniu zamieszczam poniżej. Na jednym ze zdjęć wyraźnie widać sposób przedłużenia stroików, który raczej nie powinien przysporzyć kłopotu majsterkowiczom. Ponieważ nie ma potrzeby otwierania komór filtra, aby go przestroić - zdecydowanie to odradzam. Ja otworzyłem, aby zobaczyć konstrukcję, przemyśleć sposób strojenia i zrobić zdjęcia - niemniej wymaga to sporo pracy - której można uniknąć. Wydaje się banalne otwarcie pokrywy, która jest przykręcona na 32 śruby M3 - ale tylko do momentu kiedy zaczniemy je odkręcać. Śruby są bardzo mocno maszynowo wkręcone, łby śrub są dość plastyczne a cały filtr jest zalakierowany bezbarwnym lakierem. Ponad połowy śrub nie dało się ruszyć z miejsca albo zniszczeniu uległo nacięcie na wkrętak krzyżowy. W związku z tym część śrub nacinałem cienką tarczą na wkrętak płaski i dało się je odkręcić, pozostałe musiałem rozwiercić łby a następnie usunąć gwinty z otworów. Osoby które lubią podglądać techniczne rozwiązania powinna zainteresować budowa tych filtrów. Zdecydowanie warte uwagi są następujące detale konstrukcyjne:
- Rama filtra jest wykonana z relatywnie taniego aluminium, ale pokrywy komór są miedziane a podstawa rezonatorów wyłożona cieniutką srebrzoną blaszką, której krawędzie są wywinięte na aluminiową ramę montażową w miejscu przykręcenia miedzianych pokryw. Oznacza to, że zachowano niezwykle małą oporność powierzchniową i niską impedancję styku stosując drogie materiały tylko tam, gdzie ma to znaczenie.
- Rezonatory są posrebrzane tylko na 4/5 długości. Sam element skracający jest po prostu miedziany - srebrzenie okładki trymera byłoby marnotrawstwem - zapewne Nokia wykonała tysiące takich filtrów dla stacji bazowych NMT i widać, że nie zmarnowali ani centa.
- Pętle sprzęgające od strony gniazd N są stabilizowane mechanicznie u szczytu, za pomocą kawałków dwustronnie metalizowanego laminatu teflonowego. Zapobiega to ewentualnym zmianom charakterystyki od drgań czy zmian temperatury.
- Okno sprzęgające komory znajduje się od podstawy, co znaczy że sprzężenie jest praktycznie wyłącznie indukcyjne, co sprzyja zachowania wąskiego pasma.
- Śruby znajdujące się pomiędzy rezonatorami dają efekt dopasowania pojemnościowego typu T, więc zagłębiając srubę zmienia się zarówno dopasowanie jak i częstotliwość rezonansową. Wymaga to ostrożenego strojenia i pamiętania, że zagłebianie śruby obniża pojemność (poniewaz występuje tu zjawisko jak gdyby dwóch kondensatorów połączonych szeregowo z trzecim po środku, połączonym do masy). Poniewaz cąłość rezonatora bazuje na stałych rozproszonych trudno na poczatku wyobrazic sobie układ trzech kondensatorów wykonanych z jednej śruby - ale na przyrządach widać, że zgęłebianie jej zwiększa częstotliwość rezonansową.
We wrześniu 2012 postanowiłem wrócić do tematu tych filtrów i spróbowac przestroić je w sposób optymalny - tzn. tak dobrać długości rezonatorów i pojemności aby w miarę zachowac oryginalny kształt charakterystyki. Do prób użyłem filtra RFA11B. Oryginalne tuleje z miedzi o długości 30mm zastąpiłem mosiężnymi o nieco większej długości. Początkowo zastosowałem najdłuższe możłiwe - 35mm (co widac na jednym ze zdjęć). Niestety, taka długość pozwala zestroić filtr na 421MHz, konieczne okazało się stoczenie 1mm ze szczytu. Długość 34mm jest optymalna dla amatorskiego pasma 70cm. Filtr zestroiłm tak, aby miał jak najmniejsze tłumienie przepustowe na odbiorczych kanałach przemiennikowych, a na zakresie przemiennikowych kanałów nadawczych tłumił ponad 80dB. Rezultaty tak wykonanej przeóbki można zobaczyć na zdjęciach i wykresach poniżej.
73! de SP2XDM
Pomiary wykonałem dnia 2011-11-09 i 2012-09-02 za pomocą analizatora sieci HP8711A. Kalibrację zapewnia zestaw CKB050 EAGLE.
