VKV filtr pro RTL SDR

Osazený plošný spoj Při pokusech s levným SDR přijímačem jsem si ověřil to, co lze vyčíst na internetu. Při výskytu silného signálu se přijímač přebudí a ve spektru jsou potom viditelné signály, které ve skutečnosti neexistují. Při experimentování jsem se zaměřil na pásmo 144 MHz – 146 MHz tzv. “dvoumetr”, které leží hned vedle pásma pro FM rádia (87,5 MHz – 108 MHz). Vysílače, co šíří signál nějakého rádia, jsou u nás téměř na každém kroku a tak jsem se rozhodl postavit si filtr, který celé VKV pásmo potlačí.

 

 

Výpočet

Abych nemusel při návrhu filtru listovat katalogem, vyzkoušel jsem několik volně dostupných programů pro návrhy filtru a nakonec se rozhodl použít program firmy Iowa Hills. Pro výpočet jsem navolil následující parametry:

  • druh filtru notch
  • výpočet podle Papoulise
  • řád filtru 6
  • frekvence f0 = 97,5 MHz
  • šířka pásma B = 22 MHz (pro jistotu jsem hraniční kmitočty volil o něco “před” (80 MHz) a “za” (116 MHz) VKV psámo)
  • impedanci vstupu i výstupu jsem ponechal 50 Ω (i s vědomím, že impedance vstupu antény RTL-SDR přijímače je 75Ω)

Po stisku tlačítka Calc program vydal schéma filtru a hodnoty součástek.

Návrh filtru v programu Iowa

Simulace

Navržené schéma filtru jsem pro kontrolu také nasimuloval ve studentské verzi programu OrCAD, kterou jsem měl ještě z dob studií k dispozici. Podle simulace, by měl filtr v pásmu 87,5 – 108 MHz vykazovat útlum 13 dB (na krajích pásma) s maximem cca 90 dB.

Simulace přenosu navrženého filtru

Protože některé součástky nebyly v našem obchodě (GME) k mání, bylo nutné součástky různě kombinovat a k vypočteným hodnotám součástek se co nejvíce přiblížil. Schéma filtru jsem také doplnil o parametry součástek a celé zapojení opět nasimuloval.

Schéma filtru s přihlédnutím k parametrům součástek

Simulace přenosu filtru s uvažovanými reálnými parametry součástek

Po doplnění parametrů součástek se charakteristika filtru “pokazila”. Podle simulace je útlum na frekvenci 87,5 MHz roven 10,4 dB a útlum na frekvenci 108 MHz roven 28,9 dB. Filtr by podle simulace měl mít ve větší částí pásma útlum minimálně 50 dB.

Výroba

Schéma filtru jsem překreslil v programu KiCAD a navrhl plošný spoj. Abych si při pájení ušetřil nervy, nechal jsem si navrženou desku vyrobit s maskou, potiskem a pozlacením pájecích plošek u americké firmy OSH Park. Pěkný článek o možnosti výroby plošných spojů v zahraničí je ZDE. Po cca 14 dnech jsem obdržel hotovou desku a mohl se dát do pájení.

Osazený plošný spoj

Jediným problémem byl rozměr SMA konektorů. Nezkontroloval jsem si průměr otvorů u značky použité při návrhu desky, takže jsem musel otvory pro konektory zvětšit. Výsledek mého snažení je vidět na obrázku.

Osazený plošný spoj

Měření

Protože nevlastním spektrální analyzátor, hledal jsem jinou možnost jak ověřit, zda se charakteristika sestaveného filtru nasimulované charakteristice blíží. Po chvíli hledání jsem narazil na několik stránek, které k analýze filtru využili zdroj bílého šumu a právě RTL-SDR přijímač (např. ZDE). Vyzkoušel jsem více zapojení zdrojů bílého šumu a nejlepšího výsledku jsem dosáhl následujícím zdrojem šumu.

Zdroj širokopásmového šumového signálu

Pro zjištění přenosu jsem použil freeware RTLSDR Scaner. Přenos filtru získaný tímto programem je na následujícím obrázku.

Přenos filtru získaný programem RTLSDR Scan

Nevýrazná charakteristika byla zřejmě způsobena nedostatečným napětím napájejícím zdroj šumového signálu (experimentoval jsem s různými diodami i tranzistory, ale k výsledku, jako je uveden v článku zmiňovaném výše, se mi nepodařilo přiblížit).

Po nějaké době jsem měl možnost si charakteristiku filtru změřit na profesionálním spektrálním analyzátoru. Útlum v pásmu VKV se pohybuje kolem hodnoty 25 dB. Zajímavostí je špička s útlumem pouze 2,2 dB na frekvenci 105,4 MHz.

Měření pomocí spektrálního analyzátoru FSQ

Při širším pohledu (1 MHz až 3 GHz) je vidět, že filtr je použitelný do frekvence cca 518,7 MHz při kterém vykazuje útlum 3,4 dB viz následující obrázek.

Měření pomocí spektrálního analyzátoru FSQ

SDR#

Pro ilustraci ještě příjem ČRo Vltava (90,4 MHz) bez a s VKV filtrem. Při porovnání obou obrázků je patrný útlum signálu o cca 15 dB.

Příjem FM signálu bez VKV filtru

Příjem FM signálu se zařazeným VKV filtrem

Závěr

Hotový VKV filtr se tvarem charakteristiky přibližuje nasimulovanému průběhu. Útlum filtru je oproti předpokládaným hodnotám menší o cca 25 dB. Jinak pěknou útlumovou charakteristiku narušuje špička na frekvenci 105,4 MHz s útlumem pouze 2,2 dB. Zlepšení charakteristiky filtru by mohlo přinést větší propojení “zemí” desky plošného spoje. Při porovnání přenosu získaného pomocí programu RTLSDR Scaner a přenosu změřeného pomocí spektrálního analyzátoru lze s přivřeným okem vidět alespoň částečnou podobnost. S kvalitnějším zdrojem šumového signálu bychom i pomocí RTLSDR přijímače mohli získat poměrně přesnou představu o přenosové charakteristice filtru.

18.05.2015 | v rubrice HAM
Štítky:
Zatím bez komentáře.

Přidej komentář

XHTML: Můžeš použít tyto tagy: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*