Veel amateurs ondervinden op hun moderne VHF zendontvangers storing door brede data- of omroepsignalen, welke afkomstig blijken te zijn van sterke zenders buiten de twee meter band. In dit artikel wordt een simpel filter tegen deze storing beschreven.

Het probleem
Boven 146MHz zijn in Nederland onder andere semafoon netwerken actief. Die kunnen lokaal zeer sterke signalen op o.a. 154,9875 MHz, 159,990 MHz en 164,350 MHz produceren en bovendien zijn deze signalen ook vaak gelijktijdig in de lucht. Moderne kleine amateur VHF zendontvangers hebben meestal weinig selectiviteit voor de mengtrap en onderdrukken deze ongewenste signalen onvoldoende. Deze signalen kunnen daardoor de ontvanger overbelasten, waardoor deze zogenaamde intermodulatie producten (IM) maakt. Zo ontstaat, als de semafoon frequenties 154,9875 en 164,350 MHz tegelijk in de lucht zijn, het IM product 2x154,9875-164,350=145,625 MHz. De storing is behoorlijk breedbandig omdat het een mengproduct is van twee FM gemoduleerde signalen, waarbij de zwaai van één van beide ook nog eens wordt verdubbeld. Een ander intermodulatie product dat in de twee meter band valt is 3x154,9875-2x159,990=144,9825 MHz. De bandbreedte van dit product kan wel 80 kHz bedragen. Mede door hun harde, knerpende en reutelende modulatie kunnen deze storingen zeer irritant zijn. Ook lokale FM omroepzenders kunnen de ontvanger overbelasten waardoor in de ontvangeringang de tweede harmonische van het FM signaal wordt gevormd, bijvoorbeeld 2x89,5 MHz = 179 MHz. Bij een middenfrequentie van 16,9 MHz is dit de spiegel van 145,2 MHz. De omroepzender wordt zo zwaar vervormd hoorbaar van 145,05 - 145,35 MHz. De enige remedie is: de ontbrekende selectiviteit alsnog aanbrengen.

Een oplossing
Een voldoende onderdrukking van de storende signalen is vaak al te bereiken met een extern notchfilter dat gemaakt is van parallel aangesloten resonerende kabelstukken met een open uiteinde. In zijn eenvoudigste vorm is dat afgebeeld in figuur 1. De hier beschreven kabelfilters zijn eenvoudig te maken, hoeven niet te worden afgeregeld, geven weinig verliezen, hebben een goede SWR in de twee meter band, kunnen voldoende vermogen verwerken en zijn buiten de zendontvanger aan te sluiten. Een behuizing is niet nodig.

fig. 2

Hoe werkt een coaxkabel als notchfilter?
Een 1/4 golflengte lange transmissielijn die aan één zijde open is, werkt op het andere uiteinde als een kortsluiting op elke oneven 1/4-golflengte-frequentie. Alle energie op die frequenties wordt gereflecteerd (naar de bron teruggestuurd). De bandbreedte van de kortsluiting frequentie is klein. Het open kabelstuk werkt dus als een smalbandige sperkring (notchfilter, zie fig. 2). De verticale schaalverdeling is 10 dB/divisie. Bij een gegeven kabel verkortingsfactor "v", kan de kabellengte "L" voor de laagste resonantiefrequentie "fres."  als volgt berekend worden: L = (75 x v) : fres. Hierbij L opgeven in meter, en fres in MHz. Als een dergelijk stuk 1/4 golflengte kabel echter gebruikt wordt om een notch te creëren op 155MHz, is de invloed van het kabelstuk op 146 MHz nog steeds merkbaar. De VSWR op 146MHz is dan niet ideaal meer. Er treedt daardoor in de twee meter amateurband misaanpassing, en dus signaalverlies (tussenvoegdemping = "insertion loss") op. Dit is ongewenst. Op elke even 1/4-golflengte-frequentie is de impedantie van het kabelstuk echter hoogohmig over een grotere bandbreedte. Op die frequenties heeft de open 1/4-golflengte kabel geen enkele invloed. Als nu gezorgd wordt, dat een oneven 1/4-golflengte-resonantie van het kabelstuk zo nauwkeurig mogelijk op de gewenste sperfrequentie optreedt, maar tegelijk een even 1/4-golflengte-resonantie op of dicht bij de gewenste doorlaatfrequentie (145 MHz), dan is er op de laatste geen misaanpassing, en dus geen signaal verlies. Dit kan bereikt worden door voor de 1/4-golf-lengte-kabelresonantie een oneven breukdeel van de te sperren frequentie te kiezen en te controleren of die frequentie, vermenigvuldigd met een even getal, binnen 1 procent van het midden van de 2 m band uitkomt. 

Rekenvoorbeeld
F_notch = 155MHz.
De kabel moet een oneven aantal maal langer zijn dan 1/4 golflengte van 155MHz.
F_doorlaat = ca. 145MHz.
De kabel moet een even aantal maal langer zijn dan 1/4 golflengte van 145MHz.
Als voor de kabelresonantie 155 : 15 = 10,333 MHz gekozen wordt, dan komt het even veelvoud 14 x 10,333 MHz uit op 144,666 MHz en dat ligt dicht genoeg bij 145 MHz, zodat het kabelstuk op 145 MHz voldoende hoogohmig en dus niet van invloed zal zijn.

Notchdiepte
In fig.2 is te zien, dat de notches op hogere frequenties steeds ondieper worden. De oorzaak hiervan zijn de kabelverliezen. Om zo diep mogelijke notches te verkrijgen, is het daarom verstandig om verliesarme kabelstukken toe te passen, bv. Aircom+ of Aircell7, dus liever geen RG58. Vooral bij lange kabelstukken is dit van belang.

2 notches
Door twee kabelstukken met verschillende lengtes toe te passen, werd een filter met 2 notches verkregen. Door in dit filter de beide kabelstukken mbv. een 1/4 lambda verbindingskabel van elkaar ontkoppelen, werd een betere verzwakking van tussenliggende frequenties verkregen.

Meetresultaten
Voor alle hieronder berekende kabellengtes geldt, dat de notches symmetrisch ten opzichte van 145MHz optreden. Niet alleen signalen boven, maar ook signalen onder de twee meter band worden verzwakt. In die zin zijn deze filters te beschouwen als band doorlaatfilters.
In tabel 1 staan de meetresultaten van een 2-notch filter met RG58CU kabel.

Met demping arme kabels als Aircom+ of Aircell7 zijn betere resultaten te verwachten, vooral bij gebruik van lange kabelstukken. PTFE kabel heeft een grotere demping en is niet aan te raden. Bij gebruik van Aircell7 wordt de notchdiepte op 155 MHz 18 dB en op 164,35 MHz 16 dB. De SWR op 145 MHz blijft binnen 1,1.

Constructie
Benodigdheden voor een 2-notch filter: 10,5 m Aircom+, H100 of Aircell7 kabel (of 8,5 m als RG213 of RG58CU wordt gebruikt), twee T-stukken, 4 pluggen en een koppelstuk (om het tussenvoegen van het filter tussen de bestaande antennekabel en zendontvanger mogelijk te maken). In tabel 2 staan de gegevens voor het maken van een 2-notch filter voor 155 en 164,35 MHz. De opbouw blijkt uit figuren 3 en 4. De kabels mogen zonder bezwaar worden opgerold, mits rekening wordt gehouden met de minimale buigstraal. Voor dikke kabels zijn N-connectoren en T-stukken te prefereren. Voor dunnere kabel kunnen BNC pluggen en T-stukken toegepast worden.

fig. 3	fig.4

Let op: Pluggen en T-stukken verlengen alle kabelstukken. Na montage moet L1 gemeten worden tussen de middens van de T-stukken. L2 en L3 moeten gemeten worden van af het open uiteinde tot aan het midden van het T-stuk. 

fig. 5

Een filter met 3 notches
Met 3 kabels zijn 3 notches te realiseren. Als alle 3 kabels ongeveer een even aantal malen langer zijn dan 1/4 lambda op 145MHz, zullen ze de SWR op 145MHz niet beïnvloeden. De kabellengtes zijn hier optimaal berekend voor de gewenste notch frequentie. De resonantiefrequentie van de 160MHz kabel is zo gekozen, dat deze ook voor de beide andere notch frequenties hoogohmig is, en ook daar weinig invloed op uitoefent. Deze kabel veroorzaakt naast de notch op 160MHz ook een notch op 150MHz en 140MHz. Sterke (mobilofoon-)signalen rond 150MHz en 140MHz zullen ook verzwakt worden. Dit filter heeft dus een kleinere bandbreedte en is daarom effectiever.
Alle drie kabels worden (zonder 1/4 lambda koppelkabels) direct naast elkaar aan de antenne aansluiting verbonden door -solderen, of mbv. T-stukken.
Berekening: zie tabel 3. De meetgegevens staan in tabel 4.

fig. 6

FM-omroep
Als een sterke lokale FM omroepzender op 89,4 MHz last veroorzaakt kan een filter, bestaande uit 1 kabelstuk met plug en een T-stuk, uitkomst bieden.
Voorbeeld: f_notch = 89,4 MHz. f_doorlaat=145MHz (met 1 procent tolerantie). 89,4 : 11 = 8,127 MHz; 8,127 MHz x 18 = 146,29 MHz, dicht genoeg bij 145 MHz. 1/4 lambda op 8,127 MHz = 9,228 m. Lengte Aircom+ wordt: 9,228 x 0,85 = 7,844 m.

Opm: Een band doorlaat filter voor 145 MHz is in een dergelijk geval aan te bevelen in plaats van een notch filter.
Zie "Helix band doorlaat filters".

1/2 lambda kabel
Om op een bepaalde frequentie een diepere notch te maken, kunnen 2 of 3 stuks open 1/4 lambda kabel van dezelfde lengte parallel geschakeld worden. 

Een andere manier is, om  in plaats van een open 1/4 kabelstuk, een kabellus van 1/2 golflengte toe te passen (zie fig. 6). Dit werkt alsof er 2 stuks 1/4 kabelstukken parallel geschakeld zijn. De totale lengte van een 1/2 golflengte kabellus wordt 2x de lengte van een 1/4 golflengte kabelstuk.

Bij toepassing hiervan is het eenvoudigste om de verbinding te solderen op een stukje printplaat (fig. 5). Op deze wijze heb ik goedkope stekkerloze, perfecte verbindingskabels gemaakt voor een 2 meter repeater duplexfilter. Als externe aansluiting kunnen eerst BNC chassisdelen op de printplaat gesoldeerd worden. Gebruik hiervoor alleen chassisdelen met PTFE isolatie. Centreer tijdens het solderen de middenpen, door op het chassisdeel een plug te plaatsen. Solderen aan RG58 of RG213 moet snel en voorzichtig gebeuren, om geen sluiting te veroorzaken. Na het testen van het geheel, de hele verbinding HF-dicht maken door een blikken afschermplaatje over de verbinding te solderen. Het makkelijkste te solderen is PTFE kabel. Helaas veroorzaakt dat meer demping en dus ondiepere notches. 

(figuur 1, 2 en 6 zijn overgenomen uit een oud ARRL Handbook)

Met dank aan pa0hpv voor extra info over IMD berekeningen.

73's, Nico, PA0NHC.