双调谐带通滤波器初探

qmycy

最近在接收短波，准备在天线之后加了一个带通滤波器，上网一查，大名鼎鼎的QRP实验室的带通滤波器套件，跟双调谐中周（电容耦合）是一个东西。下图为qrp套件

想到这种东西，立即用“双调谐”关键字搜索了矿坛，没想到这种东西被longshort玩到4阶了。其中longshort谈到了耦合系数，不管是电容耦合和电感耦合在1%左右。我对这个高手们调试出来的这个1%，进行分析。
分析方法如下：
在滤波器中，巴特沃斯型的通带是平坦的，为了避免双峰，遂选择巴特沃斯型滤波器。
查表得到：巴特沃斯型低通二阶为1.414,1.414
设计参数为fh=465+5khz,fl=465-5khz，几何中心频率为464.97，参照ttf-2中周的谐振电容取谐振电容Cp=200pf经计算：
Cs=200e-12
Ls=1/w0/w0/Cs
R0=1.1254e+005
初步计算了谐振电感和谐振电容，输入阻抗和输出阻抗相等为112k左右。

然后计算耦合电容：
K12在滤波器设计里叫虚拟回转器。比较适合并联谐振电路的是pi型C和pi型L

注意，并联电容Cs和并联电感Ls都为负值
其中电容耦合直接相减。
Cs=K12*Cp=(fh-fl)/f0*1/sqrt(1.414*1.414)*Cp=0.0152*Cp
其中根据K12的公式，K12与频率无关跟相对带宽（Q值的倒数）有关，相对带宽越大（Q值越大）耦合系数越大。相对带宽越小（Q值越大）耦合系数越小。
电感耦合暂不讨论。
将所有电容合并后

对于电容可调的，电感不变的电路，这个电路可以直接进入下一环节，阻抗匹配。
对于中周，谐振电容不可调，电感可调，需要将谐振电容重新缩放回200p与ttf-2保持一直的谐振电容。
缩放方法，电容扩大1/(1-K12)倍，输入，输出阻抗和电感缩小(1-K12)。
Z0=1.1083e+005
Lp=576.9u
Cp=200p
Cs=3.088p

通过缩放将谐振电容重新变成200p。
但是这个双调谐是在110k的输入和输出电阻才成立。
而晶体管收音机的三极管的输出电阻和输入电阻是不同的。
以静态电流1mA为中心点。
硅管的rce=50~100/1e-3=50k到100k
硅管的rbe=beta0*VT/IC=150*26=3.9k
如果是3904可以查出ro为8.5微西门子=117k，rbe=3.5k。
理论上输入的抽头系数在0.7左右。受静态电流影响。
理论上输出的抽头系数为0.2左右。受静态电流影响。
此项内容只有在线检测才能知道，收听的时候。跟ttf-2中周抽头系数有点不一样。

通过计算验证了巴特沃斯型双调谐中周，验证了网友的耦合系数1%的，说明网友调试的中周的带宽比5Khz还要小一些。相对带宽0.0141%，Q值应该在71左右。
电容耦合谐振带通电路的特点：
1、它是带通滤波器的实用形式。
2、谐振器件相同，可以分为电容相同，电感相同。
缺点：
频率的高端，阻带有零点，高频抑制能力弱于低频。
对于用在晶体管收音机混频级，不是最优的。相信矿坛的人，应该不会给自己改进空间，大概率会用电感耦合。
补充：对于双调谐带通滤波器不用于放大器，用于天线预选器的匹配。
匹配方法为串联电容：

longshort

耦合係數受到LC槽路的諧振Q值的限制，其中L的品質因素影響最大。若L的Q值足夠高，耦合係數做到0.5%是不成問題的，但同時回路的插入損耗將大大增加。

qmycy

longshort 发表于 2024-10-4 14:58
耦合係數受到LC槽路的諧振Q值的限制，其中L的品質因素影響最大。若L的Q值足夠高，耦合係數做到0.5%是不成問 ...

你好，正好我也碰到这个问题，这个电感品质不高的问题，我后来把巴特沃斯滤波器改成串联谐振回路解决了。
我是用AM中周绕20m波段的滤波器，结果插入损耗惨不忍睹。
后来改成如下串联谐振电路，反正在串联谐振电路里电感是低通。并联谐振电感是高通。

试着制作一下：

居然插入损耗急剧减小，而且带外高频改进了许多。
目前在等T38-6磁芯

longshort

qmycy 发表于 2024-10-4 15:27
你好，正好我也碰到这个问题，这个电感品质不高的问题，我后来把巴特沃斯滤波器改成串联谐振回路解决了。 ...

這個形式對較高頻率友好，特別適合VHF。

dabfxz

l路过，学习了。特别是以前不知道“虚拟回转器”，现在才听说。
另外，为什么前面的计算用465KHz，后面的滤波器是14.15MHz?

qmycy

dabfxz 发表于 2024-10-4 16:41
为什么前面的计算用465KHz，后面的滤波器是14.15MHz?

1、我的主题是双调谐带通滤波器，以前认为双调谐是淘汰的东西，现在认识到它是带通滤波器的实用形式。
2、既然技术相通，前辈们都有讨论（就是看看里面有什么坑），我印象中，就longshort讨论一些定量的数值。
3、他们讨论的某一些定量数值，能监测我在学习滤波器设计时，是否算错。因为知识体系不一样了，我看的书是《射频电路设计》，《微波工程》等。里面的滤波器设计，元件转换的公式很吓人的，不信你去看看。然后两套知识体系转来转去，发现是一样的。
4、至于频率不一样，只是元件数值的更改。因为掌握了定量设计的方法，使我认为自己能搞定465khz或其他频率，我认为它们在某种程度是一样的。

dabfxz

我的印象中，射频电路设计和微波用的多是史密斯圆图，放的时间长一点就忘了
滤波器倒是比较成熟的东西。我看不会淘汰的，正如R,L,C不会被淘汰一样。

qmycy

dabfxz 发表于 2024-10-4 21:01
我的印象中，射频电路设计和微波用的多是史密斯圆图，放的时间长一点就忘了
滤波器倒是比较成熟的东西。 ...

微波工程里有这种电路，不过是微带形式的：
这个是电容耦合串联谐振电路：

这个是电容耦合并联谐振电路：

这个图，就是并联谐振电路的，跟电容耦合双调谐中周类似。
串联谐振回路，搞不来谐振放大器。

MT4S301

好东西，这是不是可以做10.7兆滤波器