準備するクリスタルとツール
9MHzのクリスタルは千石ネット通販(@163)で10個まとめて購入、特に選別はしませんでした。
他にクリスタルのパラメータ測定用冶具、回路シミュレーター、フィルターデザインソフトとしてAADE Filter Design(フリー)というデザインツールを使用します。
測定器としてSG、シンクロ等の高周波レベル確認用、コンデンサ容量計(自作当HPで紹介)、FETプローブ(自作当HPで紹介)などは以前7.195MHz フィルター製作記事に
同じです。
実際に設計、製作してみる
STEP1 クリスタルのパラメーター測定と設計
目標仕様として、INRAD社のカタログより、FT-301用のフィルタースペックを参考に以下仕様のクリスタルフィルターを検討します。
中心周波数=9MHz、帯域幅=4.5kHz以上(@-6db BW)、Zin/Zout=500Ω//30pF
得られた値は、fs=8.9977MHz fp=9.0162MHz Rs=14Ω Cp=3.6pが得られ、計算によりシリーズ容量0.016pF、19.56mHが得られます。
次に、フィルターデザインソフト(AADE)を立ち上げ、フィルター定数を算出します。今回は比較的簡単な4ポール、バターワースのフィルターとしました。バターワースは素子感度も低く
叉、帯域内のりプルも少なくAM用フィルターに最適です
結果、下図の定数が得られます。
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STEP2 フィルター特性測定 実際に製作して、実機に組み込んでみたところ写真のように帯域内にりプルが発生しました。原因として、Zin/Zoutのミスマッチが考えられます。AADEでの入力条件としてZin/Zoutは指定できないので BWを優先させるとZin/Zoutは実機の値と矛盾してしまいます。 スペアナ画面は縦軸2db/div 横軸2kHz/div 、AMモードの場合、この位りプルがあるとチューニングのポイントが2箇所になってしまい中心周波数がわかりずらくなってしまいます。
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STEP3 フィルターチューニング シミュレーション上でZin/Zoutを意図的にずらしたり、または容量成分を付加すると実測値のようなりプルが再現できました。 AMフィルターの場合、BW内にこのようなりプルがあると、AMサイドバンドのレベルに差が生じ復調歪が大きくなってしまうので出来るだけフラットにするか、IFTのように単蜂特性にするとフィーリングの良い 受信音になります。 フィルターのマッチング条件として560Ωにすべきところ製作したフィルターのZin/Zoutは700-800Ωとして、この程度の誤差なら問題無いと判断して実機に組み込んでしまった都合、マッチング回路 を追加するスペースがとれません。今回は簡単に容量成分をキャンセルするインダクターを挿入することで済ませましたが、左の写真のようにほぼフラットに改善できました。 スペアナ画面は縦軸2db/div 横軸2kHz/div
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結果特性 左の写真は実機に組み込んだ状態の特性を示します。アナログスペアナなので画面がぶれていますが、横軸5kHz/div 縦軸10db/div。フィルターの中心周波数付近9.0004MHzとやや高めになりました。
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回路定数
