SDR用クリスタルフィルター設計と製作


SDR直交ミキサーのイメージ改善用として、簡単なクリスタルフィルターを製作します。

2020.3.31
はじめに
　製作中のSDRは、12kHzのIFを9MHzに変換する際に直交ミキサーを使用しています、この場合24kHz離れた周波数にイメージが生じます。 直交ミキサーはイメージの少ない回路方式ですが、それでも-40〜-50db程度のイメージが生じ、そのまま送信すると新スプリアス不適合になります。
　対策として、比較的帯域が広く、かつイメージを20db程度減衰させるフィルターを製作します。
　

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で以前にまとめて購入、特に選別はしません。設計に必要なクリスタルパラメーターは以前の製作記事の物を使用。
　他にツールや設計ステップについてはこちらのページに同じです。
　

目標仕様、設計
　送信時のイメージ低減用として使用するので、帯域としてはAM変調に対応し、叉直交ミキサーのイメージ低減不足分を補う程度の減衰を得れば良いので、
目標仕様として、中心周波数=9MHz、帯域幅=+/-3.0kHz以上(@-3db BW)、帯域外特性　24kHz離調で-20dB程度としました。

　次に、クリスタルのパラメーターと目標仕様をフィルター設計ソフトに入力し得られた定数は左図の通り。
　この定数で特性はソフトのアナライザボタンで確認できます、フィルター中心周波数が8.999MHz付近でやや低めですが、得られた定数を元に更に回路シミュレーターで特性を追い込んでいきます。

フィルター特性シミュレーション
　回路シミュレーターに、クリスタルを等価回路に置き換えたものを入力してL/C定数を少しチューニングした回路定数とその特性です。
　フィルター設計ソフトと、ほぼ同様な特性が得られています。　

実際に組んでみた特性
　実際の製作は、上の写真の様に生基板上に空中配線しました。同時に出力側にはインピーダンスマッチング用のバッファ回路も組み込んでしまいました。
　スペアナ画面は縦軸10db/div 　横軸10kHz/div
、フィルターの中心周波数は9.001kHzとやや高くなりましたが、帯域が広いのでこのまま使用することにします。


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