Filtros para o FCD e RTL-SDR

por PY4ZBZ   15-05-2012    rev. 30-06-2013

 

Como o FCD (e também os RTL-SDR) não tem nenhum filtro na sua entrada, e recebe uma larga banda de frequências de 60 a 1700 MHz, ele é altamente sujeito a produtos de intermodulação gerados por sinais fortes e indesejáveis presentes nessa banda. Esse ruído de intermodulação e outros como distorção harmônica, etc..., causam a de-sensibillização do FCD, elevando o seu patamar de ruído, e assim impedindo a recepção de sinais fracos.

As imagens seguintes mostram o efeito de filtros sobre a redução do patamar de ruído. A esquerda sem filtro e a direito com filtro:

No meu caso o sinal indesejado mais forte presente na banda do FCD é de uma emissora FM local em 92,1 MHz com 5 kW de potencia. Ainda há outros por volta de 871 e 943 MHz de torres de celular, além de varias repetidoras de TV em UHF entre 470 e 807 MHz, e emissoras FM clandestinas, e outras mais... Tudo isso gera milhares de sinais soma e diferença no conversor do FCD e que são vistos como linhas verticais no espectrograma de esquerda ou na elevação do patamar de ruido no espectro. 

Atenuando o sinal em 92,1 MHz já ajuda muito, pois ele é o mais forte. Uma forma simples de fazer isso é usar um toco de cabo aberto (stub) com 1/4 de onda. No caso usei RG58 com fator de velocidade de 66,7%. O seu comprimento é 0,667x300/(4*92,1)= 54,3 cm até o centro do T BNC onde é conectado. Cortei ele um pouco mais comprido, e fui fazendo um ajuste fino, cortando de mm em mm, observando o resultado no analisador de espectro. A foto seguinte mostra esse toco aberto (o maior):

Esse filtro rejeita faixa com toco aberto tem a seguinte resposta, medida de 0 a 1800 MHz (180 MHz/divH e 10 dB/divV):

O primeiro pico de atenuação (notch) (fundamental e desejado) está em 92,1 MHz, e com quase 40 dB. Os demais pontos de atenuação são os múltiplos inteiros impares da frequência fundamental. Mas é preciso verificar se nenhum deles cai na frequência desejada de recepção ! No caso essa era de 403 MHz (radiossondas) e portanto fora.

Como eu estava interessado em receber 403 MHz, fiz outro filtro com toco em curto-circuito com 1/4 de onda em 403 MHz (o menor na foto acima). A resposta desse toco é a seguinte, medida de 0 a 1800 MHz (180 MHz/divH e 10 dB/divV):

Como é um toco em curto, atenua o máximo em torno de 0 Hz, 806 MHz (2o harmônico) e 1612 MHz (4o harmônico de 403 MHz)

Ligando os dois tocos juntos a resposta é a seguinte, sendo que em 403 não há atenuação apreciavel:

A foto seguinte mostra a conexão dos dois tocos entre a antena e o receptor SDR FCD:

O método dos tocos é uma opção simples, barata, mas que nem sempre resolve, pelo motivo observado acima.

 

Filtro passa-banda UHF

Obviamente, um método mais eficaz é usar um filtro passa banda com largura e frequência central desejada, como por exemplo o de construção caseira seguinte:

São dois circuitos LC paralelos acoplados capacitivamente um pouco acima do acoplamento critico, de forma a obter dois picos. Os capacitores variáveis de sintonia são de pistão com dielétrico de vidro (mas serve outro tipo adequado para UHF). O capacitor variável de acoplamento é de 4 pF max. As bobinas são feitas com fio estanhado de 0,9 mm de diâmetro, enrolado numa forma de 6 mm de diâmetro, com 4 espiras e comprimento de 10 mm, tomada na primeira espira. O ajuste só pode ser feito corretamente com um analisador de espectro com tracking generator. No caso usei um Tektronics 2712.

A resposta em frequência desse filtro é a seguinte, sendo um pico em 403 MHz para radiossondas e outro em 432 MHz na faixa de radioamador UHF, cada um atenuando 1,3 dB:

Para a recepção DX da distante e fraca radiossonda, ainda o combinei com os tocos anteriormente descritos:

 

Filtro passa-banda VHF

Esse é outro filtro do fabricação caseira, com o mesmo esquema acima, de forma a ter dois picos com mínima atenuação (1,2 dB), sendo um em 137 MHz para os satélites NOAA e outro em 146 MHz para os satélites de radioamador.

São dois circuitos LC paralelos acoplados capacitivamente um pouco acima do acoplamento critico, de forma a obter dois picos. Os capacitores variáveis de sintonia são de pistão com dielétrico de vidro (mas serve outro tipo adequado para VHF) de 12 pF mais um capacitor fixo de 12 pF. O capacitor variável de acoplamento é de 5 pF max. As bobinas são feitas com fio estanhado de 1 mm de diâmetro, enrolado numa forma de 6 mm de diâmetro, com 6 espiras e comprimento de 14 mm, tomada na primeira espira. O ajuste só pode ser feito corretamente com um analisador de espectro com tracking generator. No caso usei um Tektronics 2712:

 

Veja aqui outro filtro para UHF.

 

73 de Roland.