Výstupní dolní propust pro PA 1296MHz
9.11.2021
Pro nově budovaný EME PA na 1296MHz jsem potřeboval výstupní propust. která odřízne vyšší
harmonické produkované vysílacím řetězcem. Inspiroval jsem se výstupní propustí kterou
popsal OK1VUM na mikrovlném setkání v roce 2017.
OK1VUM polopaticky popsal postup výpočtu filtru i jeho realizaci. Mě už stačilo jen jeho
postup zopakovat pro jiné pásmo. Na druhý pokus se mi to snad i povedlo :-).
fotografie filtru:
Nemá smysl popisovat funkci a výpočet filtru, protože to už ve výše uvedeném článku udělal lépe OK1VUM. Proto se soustředím jen na technické poznámky a popis mého konkrétního provedení filtru.
fotografie rozebraného filtru:
Jak je vidět, filtr se skládá z 3 disků, které jsou spojené tenkými segmenty. Obvykle to bývá provedené tak, že jsou disky osově provrtané a navlečené na drát příslušného průměru. Disky jsou pak zajištěné připájením na spojovací drát. To je samozřejmě jednoduché a funkční řešení. Špatně se to ale ladí. Já jsem spojovací segmenty vyrobil z mosazné tyčky o průměru 3,5mm a na koncích každého segmentu je osazení se závitem M3. Ve středových dírách disků jsou vyřezané závity takže při dotažení spojovacího segmentu do disků získám přesnou rozteč mezi jednotlivými segmenty. Navíc tvrdým dotažením nebo naopak povolením závitu si mohu maličko pomoci při ladění filtru. Teprve po konečném naladění filtru jsem spojovací segmenty s disky propájel.
Vnitřní struktura je poměrně krátká takže jsou vysoké nároky na přesnost výroby. Na druhé straně je vnitřní struktura samonosná, takže nejsou nutné žádné teflonové vymezovací vložky jako u konstrukce pro 144 a 432MHz.
Jak je z obrázků vidět propojovací segmenty jsem vyrobil z mosazi a disky z mědi. Použil jsem materiály které jsem měl zrovna k dispozici. Ideální by bylo celou strukturu navíc postříbřit. Mohlo by to dále snížit útlum filtru. Vnější trubka a víčka jsou z hliníku. Trubku a kulatinu na víčka jsem koupil v Alupě v Pardubicích.
Konce vnitřní struktury jsou s konektory spojeny spojovacími segmenty z mosazné kulatiny o průměru 8mm. Ve výkresu uvádím propojku pro mnou použitý 7/16" konektor. Patrně ale bude nutné pro jiný konektor upravit dosedací plochu této propojky. Na vstupní straně filtru jsem použil N konektor a zde ani propojku neuvádím, každý ji nude muset vyrobit na míru ke konektoru který má k dispozici. Spojky jsou otvorem v horní části nasazeny na osazení na zakončovacích segmentech a středovou dírou jsou nasazeny na zakončení konektoru. Já měl 7/16" konektor ze kterého trčel kus drátu o průměru 3mm, takže spoj byl jednoduchý. U N konekttoru jsem musel vytočit segment o průměru 3mm zapájený do zakončení N konektoru. Spojovací Segment musí být kuželovou částí nasazen co nejtěsněji k tělu konektoru jak je vidět na fotografii. Propojovací segment je na tyčce vystupující z konektoru zajištěn M3 červíkem. Je možné to po naladění i propájet, ale pak už by filtr nebyl rozebíratelný.
Nastavení filtru
Filtr je nutné nastavit. K nastavení je potřeba vektorový analyzátor. To dřív byl přístroj spíše z říše snů. Dnes se však situace změnila a za velmi příznivé ceny jsou v Číně k mání překvapivě kvalitní analyzátory pracující až do kmitočtu 4GHz. Já mám vyzkoušené přístroje NanoVNA a LibreVNA. LibreVNA je sice výrazně dražší, ale jde o plnohodnotný analyzátor který měří zároveň oba porty. NanoVNA je levná verze analyzátoru která měří pouze jeden port jedním směrem. Pokud se rozhodnete pro NanoVNA dejte pozor abyste koupili originální přístroj a ne klon. Bohužel Číňani už si dělají naschvály i mezi sebou a nová verze software už nepodporuje některé klony. Dejte si na to při nákupu pozor. Já jsem bokužel narazil právě na nepodporovaný klon SAA2.
Pokud jsme pracovali přesně měl by být po sestavení na analyzátoru vidět vrchol nejnižšího útlumu na kmitočtu 1296MHz za zároveň minimum odrazů na tomto kmitočtu. Minimum odrazů se nastaví zasouváním víček do trubky filtru. nastavení je velmi ostré. Lze dosáhnout hodnot odrazů i přes -40dB. Pokud nemáme vrcholy minima útlumu a odrazů přesně na 1296MHz je možné filtr doladit v rozsahu cca +-20MHz mírným vyšroubováním nebo zašroubováním spojovacích segmentů. Já jsem si tak pomohl ke zvýšení mezního kmitočtu. Tím se ovšem poněkud zkrátila vnitřní struktura a to bylo nutné kompenzovat. Abych nemusel dělat novou vnější trubku pomohl jsem si tak, že jsem na jedné straně spojovací segment vytočil jako excent a tím jsem kompenzoval zkrácení vnitřní struktury. Pokud je potřeba kmitočet zvýšit je nutné o desetiny mm zkrátit spojovací segmenty. Pokud potřebujeme kmitočet snížit můžeme si pomoci vložením pásku teflonu který filtr popoladí směrem dolů.
Po nastavení filtru propájíme spoje ve vnitřní struktuře a filtr znovu sestavíme a změříme. Doladíme filtr na nejmenší odrazy a změříme vzdálenost osazení víčka od konce trubky. O naměřenou vzdálenost zkrátíme na soustruhu segment který je zasunutý dovnitř trubky. Pracujeme opatrně a přibližujeme se k správné hodnotě postupně. Pokud to přeženeme a ubereme materiálu více musíme víčko vyrobit znovu a začít od začátku. Konečný stav je takový, že dorazíme víčko osazením na konec trubky a v této poloze máme nastavené minimální odrazy. Víčko přišroubujeme a máme hotovo.
Jak by to nějak mohlo vypadat vidíme na obrázku:
Charakteristika filtru do 1800MHz:
Charakteristika filtru do 4GHz:
Z prvního obrázku je vidět že by filtr potřeboval ještě maličko popoladit směrem dolů. Potřeboval jsem ale zprovoznit PA do ARLL EME contestu a tak na konečné doladění již nedošlo. I tak jsou hodnoty odrazů na tomto pásmu myslím velmi ucházející. Když jsem uvažoval o tom jak uvnitř upevnit dolaďovací teflonový pásek napadlo mě, že stejný účinek by mohla mít kaptonová lepící páska přilepená k vnitřní stěně hliníkové trubky. Je potřeba ale vyzkoušet zda tato páska vydrží uvažované výkony řádu kW. Domnívám se že by to mohlo fungovat, ale je potřeba to vyzkoušet. Třeba na to ještě časem dojde.