Фильтры

Ниже используются следующие компоненты и оборудование:

• собранная печатная плата фильтра (за исключением межконтурных перемычек);
• корпус с установленными разъемами и выгравированной маркировкой изделия;
• крышка корпуса с прокладкой;
• винты крепления платы и крышки;
• четырехпроводной кабель управления в клеевой термоусадке;
• луженая медная проволока ⌀ 1 мм;
• векторный анализатор цепей (например, NanoVNA — на ранних этапах);
• тарированный ключ;
• два кабеля SMA-M — SMA-M;
• калибровочный набор (для NanoVNA: переходник SMA-F — SMA-F, замыкатель, нагрузка);
• настроечные корпус и крышка; нагрузка на штыревом разъеме;
• паяльная станция, припой, флюс;
• устройство управления с источником питания 5 В ± 5%, 100 мА;
• деревянная отвертка;
• диэлектрический держатель сердечников M3;
• «силовые» тонкогубцы, пинцет и зонд — для подстройки бескаркасных катушек деформацией;
• ключ с шестигранной головкой 5.5 мм;
• отвертки PH1, PZ2;
• разъемный фиксатор резьбы.

Перед началом работы:

• проверяется наличие компонентов и оборудования выше; наличие и корректность маркировки на корпусе и печатной плате;
• с использованием тарированного ключа проверяется надежность фиксации радиочастотных разъемов на корпусе фильтра.

Визуально проверяется монтаж компонент на плате фильтра, в том числе:

• наличие всех компонент в цепи коммутации;
• правильность установки защитных диодов;
• наличие и соответствие спецификации всех установленных катушек индуктивности;
• наличие конденсаторов во всех контурах.

При выявлении дефектов на данном и последующих этапах заполняется следующая форма (проблемные компоненты подчеркиваются или зачеркиваются) и фильтр возвращается на доработку.

Фильтр:                 Дата:
                        Обнаруженные дефекты

Разъемы                 Шнур

Цепь коммутации     D1  D2  K1  K2  другое

                 Контур (катушка)

            L1   L2   L3   L4   L5   L6   L7
Резьба
Каркас
Индуктивн.
Емкость

Собранный фильтр    коммутация  (ток управления G, B)
нет пропускания     не настроился

На данном этапе мы предполагаем использование анализатора цепей со сравнительно небольшим количеством измеряемых частот в заданном диапазоне. При использовании прибора, позволяющего проводить измерение с шагом не более 20 кГц во всем интересующем диапазоне, допустимо однократно настроить прибор на оный диапазон и лишь менять положение маркеров в зависимости от целевой полосы подавления конкретного фильтра.

1. Плата фильтра помещается в настроечный корпус.
2. Частотный диапазон анализатора цепей выставляется по границам полосы подавления фильтра. Сбрасывается калибровка. (Поскольку используемый прибор и подключение не имеют сколь угодно существенного частотного хода характеристик на большей части интересующего диапазона.)
3. К портам какого-либо контура на плате подключаются нагрузка и порт 1 анализатора.
4. Индуктивность катушки подстраивается так, чтобы измеряемые значения |S₁₁| на границах полосы подавления фильтра были как можно ближе друг к другу.
5. Настройка повторяется для всех прочих контуров.

Невозможность подстройки может свидетельствовать об ошибке подбора конденсаторов или (и) катушки контура. В этом случае контур отмечается как проблемный. При наличии значимого расхождения в значениях |S₁₁| на границах полосы подавления фильтра для любого из контуров, или умеренного расхождения для двух или более контуров, плата возвращается для исправления дефекта.

На данном этапе необходим анализатор цепей, позволяющий выполнять измерения с шагом не более 20 кГц в полосе не у́же 4 МГц. Как и на предыдущем этапе, если используемый прибор позволяет выполнять измерения с таким шагом во всем интересующем диапазоне, допустимо однократно настроить прибор на оный диапазон и лишь менять положение маркеров в зависимости от целевой полосы подавления конкретного фильтра.

1. Припаиваются проволочные перемычки.
2. Кабель управления продевается в отверстие в корпусе и припаивается к плате.
3. Подключается устройство управления. Проверяется изменение тока реле (0, 25, 50 мА) при переключении режимов работы фильтра.
4. Ослабляются гайки на плате фильтра.
5. Плата фильтра устанавливается в корпус и закрепляется четырьмя винтами M3. Затягиваются гайки.
6. Луженой проволокой радиочастотные разъемы соединяются с контактными площадками платы.
7. Центр частотного диапазона анализатора цепей устанавливается на центр полосы подавления фильтра (с округлением до 0.1 МГц); размах — 4 МГц (i. e., шаг 20 кГц на точку, предполагая 201 измерение в диапазоне.)
8. Выполняется SOLT-калибровка: на кабель порта 1 устанавливается переходник SMA-F — SMA-F (open), затем последовательно подключаются замыкатель (short), нагрузка (load) и кабель порта 2 (through.)
9. Переключатель режимов переводится в положение «выключено». Анализатор подключается к фильтру и проверяется наличие пропускания на уровне не хуже порядка −0.1 дБ во всем диапазоне.
10. Переключатель режимов переводится в положение «bypass». Характеристика не должна измениться.
11. Переключатель режимов переводится в положение «переход». Проверяется характерная форма частотного хода пропускания и отражения.
12. Переключатель режимов переводится в положение «фильтр». Проверяется наличие подавления в полосе, близкой к требуемой.
13. Выставляются маркеры полосы подавления (с округлением до 20 кГц «наружу» — e. g., полоса 12.35 ÷ 13.27 МГц округляется до 12.34 ÷ 13.28 МГц.)
14. Пробно выставляются маркеры полосы пропускания: ±1.5 МГц от центра полосы подавления. В ходе настройки может требоваться смещение этих маркеров для поиска границ полосы пропускания по уровню не ниже −2.9 дБ.
15. Корпус накрывается настроечной крышкой.
16. Определяется общее направление работы: смещение границ полосы подавления вверх или вниз, расширение или сужение частотной характеристики, etc.
17. Пробной подстройкой катушек определяется положение резонансов каждого из контуров — «слева», «по центру», «справа».
18. Для расширения характеристики резонансы контуров «растаскиваются в стороны», сужения — «собираются в кучу», etc.
19. Фильтр считается настроенным, если после закрытия корпуса крышкой с прокладкой и затягивания винтов обеспечиваются:
    • уровень подавления не хуже −41 дБ в заданной полосе;
    • уровень пропускания не хуже −2.9 дБ в некоторой полосе (но не шире 2.98 МГц.)

На данном этапе используется анализатор цепей, позволяющий выполнять измерения с шагом не более 20 кГц в диапазоне 2 ÷ 32 МГц. В целом собственно настройка выполняется аналогично предыдущему этапу.

1. Анализатор цепей настраивается на диапазон 2 ÷ 32 МГц, не менее 1501 точки, линейное изменение частоты, ширина полосы фильтра ПЧ (IF) — 1 кГц.
2. Включается отображение трех характеристик: |S₁₁|, |S₂₁|, |S₂₂|. Для всех устанавливается масштаб 5 дБ на клетку, ноль на девятой снизу клетке.
3. Пропускание, |S₂₁|, выбирается в качестве текущей характеристики.
4. Выставляются маркеры полосы подавления: 2 — нижняя граница, 3 — верхняя граница.
5. Фильтр подключается к анализатору цепей. Проверяется наличие пропускания на уровне не хуже порядка −0.1 дБ во всем диапазоне.
6. Подключается устройство управления. Проверяется форма частотного хода пропускания и отражения на всех положениях переключателя режимов, а равно токи реле (0, 25, 50 мА.)
7. Переключатель режимов переводится в положение «фильтр». Проверяется наличие подавления в полосе, близкой к требуемой.
8. Для маркера 4 настраивается поиск (marker search) точки −2.8 дБ на участке роста (positive) пропускания со слежением (tracking.)
9. Настраивается поиск полосы (notch) глубиной −0.1 дБ от текущего маркера. Необходимо следить за тем, чтобы текущим оставался маркер 4.
10. Корпус накрывается настроечной крышкой. Настройка фильтра корректируется до достижения пропускания не выше −41 дБ в полосе подавления (от маркера 2 до маркера 3 включительно) и полосы не шире 2.980 МГц по уровню −2.9 дБ (маркер 4.)
11. Корпус закрывается крышкой с прокладкой; затягиваются винты крышки. Проверяется сохранение соответствия характеристик требуемым.
12. Переключатель режимов переводится в положение «выключено». Фильтр отключается от анализатора и устройства управления.
13. Выкручивается винт крепления платы; на него наносится фиксатор резьбы; винт вкручивается обратно. Процедура повторяется для оставшихся трех винтов.
14. Снимается крышка. Отверстие кабеля управления заливается термоклеем.
15. Корпус накрывается настроечной крышкой. Фильтр подключается к анализатору цепей и устройству управления.
16. Переключатель режимов переводится в положение «фильтр». Проверяется соответствие характеристик требуемым. Настройка фильтра корректируется при необходимости.
17. Извлекается сердечник; на него наносится фиксатор резьбы; сердечник устанавливается обратно так, чтобы восстановить соответствие требованиям. Процедура повторяется для всех оставшихся сердечников.
18. Корпус закрывается крышкой с прокладкой; затягиваются винты крышки. Проверяется соответствие характеристик требуемым. (В противном случае снимается крышка и или вносятся поправки; или извлекаются все сердечники прежде, чем затвердеет фиксатор резьбы — после чего настройка выполняется заново.)
19. Выкручивается винт крепления крышки; на него наносится фиксатор резьбы; винт вкручивается обратно. Процедура повторяется для оставшихся трех винтов.
20. Итоговые характеристики сохраняются в архив: имя директории указано в сопроводительной документации; для имени файла выбирается следующий по порядку номер; так, если предыдущее измерение сохранено в файле 7-f.s2p, текущее сохраняется в 8-f.s2p (или, если фильтр не соответствует требованиям, 8-f-x.s2p.)
21. В сопроводительную документацию вносится отметка следующего вида: дата: величина подавления / ширина полосы пропускания; например: 2024-11-09Z: −42.3 dB / 2.98 MHz. Величины округляются в «худшую» сторону (−42.373 дБ до −42.3 дБ; 2.972 МГц до 2.98 МГц.)

На данном этапе используется векторный анализатор цепей, позволяющий выполнять измерения с шагом не более 20 кГц в диапазоне 2 ÷ 32 МГц. Измерения выполняются подобно предыдущему этапу с той поправкой, что прибор настраивается на поиск полосы подавления (вместо определения величины подавления в известной полосе.)

1. Анализатор цепей настраивается на диапазон 2 ÷ 32 МГц, не менее 1501 точки, линейное изменение частоты, ширина полосы фильтра ПЧ (IF) — 1 кГц.
2. Включается отображение трех характеристик: |S₁₁|, |S₂₁|, |S₂₂|. Для всех устанавливается масштаб 5 дБ на клетку, ноль на девятой снизу клетке.
3. Пропускание, |S₂₁|, выбирается в качестве текущей характеристики.
4. Маркеры 5, 6 настраиваются на поиск (marker search) точек −41 дБ на участках спада (negative) и роста (positive) пропускания со слежением (tracking.)
5. Для маркера 4 настраивается поиск точки −2.8 дБ на участке роста пропускания со слежением.
6. Настраивается поиск полосы (notch) глубиной −0.1 дБ от текущего маркера. Необходимо следить за тем, чтобы текущим оставался маркер 4.
7. Фильтр подключается к анализатору цепей. Проверяется наличие пропускания на уровне не хуже порядка −0.1 дБ во всем диапазоне.
8. Переключатель режимов переводится в положение «выключено». Подключается устройство управления. Характеристика не должна измениться; ток реле — не выше 2 мА.
9. Переключатель режимов переводится в положение «bypass». Характеристика не должна измениться; ток реле — не выше 2 мА.
10. Переключатель режимов переводится в положение «переход». Проверяется характерная форма частотного хода пропускания и отражения; ток реле — 26 ± 2 мА.
11. Переключатель режимов переводится в положение «фильтр»; ток реле — 52 ± 3 мА. Снимается характеристика; определяется соответствие фильтра требованиям: не шире 2.980 МГц по уровню −2.9 дБ (маркер 4) и полное покрытие заданной полосы подавления (маркеры 5, 6.)
12. Результаты измерений сохраняются в архив: имя директории указано в сопроводительной документации; для имени файла выбирается следующий по порядку номер; так, если предыдущее измерение сохранено в файле 7-f.s2p, текущее сохраняется в 8-f.s2p (или, если фильтр не соответствует требованиям, 8-f-x.s2p.)
13. При соответствии фильтра требованиям, в сопроводительную документацию вносится отметка следующего вида: дата: границы полосы подавления @ −41 дБ / ширина полосы пропускания @ −2.9 дБ; например: 2024-11-10Z: 12.32 ÷ 13.37 МГц @ −41 дБ / 2.97 МГц @ −2.9 дБ. Величины округляются в «худшую» сторону.