Filtro Passa Faixa - Front End
Devido a dificuldade de obtenção de transformadores de FI de 10mm de tamanho, resolvemos estudar um pouco sobre estes filtros e como construi-los com indutores ajustados por um trimmer, ambos encontrados no comercio ficando o montador livre de enrolar bobinas.
Apresentamos aqui um tipo muito difundido junto aos montadores de receptores, trata-se de dois circuitos sintonizados acoplados a capacitor e o casamento de impedâncias se faz com divisor capacitivo. É um circuito equivalente aquele dos transformadores e a diferença está somente nos acoplamentos de entrada e da saída que era indutivo no caso do transformador (primário - secundário) e agora é capacitivo (divisor capacitivo).
Os Circuitos de Band Pass
Fonte ARRL HandBook
Nosso circuito
Procedimento
Nota : quem não gosta de calculo pode pular esta parte, no final temos um link para uma planilha que faz os cálculos
PULA CÁLCULO.Pessoalmente eu prefiro aqueles com reatância indutiva próxima a 180 Ohms.
Aqueles com forma e tamanho de resistores de 1/4 W, que são encontrados no comércio, são os ideais devido ao tamanho e a qualidade.
Os azuis da Sontag (moldados em cubos) com valores inferiores a 8,2µH podem ser utilizados até 30MHz, os valores até 100µH devem ser utilizados em freqüências abaixo dos 3,5MHz.
Como choque de RF todos servem.
A banda passante é a largura total passante (em MHz)
ex. Freqüência de 7 MHz F = 7
e BW=1 teremos :
Freqüência mínima = Fmin = F - ( BW / 2 )
Então
Fmin = 7- (1 /2) = 7 - 0,5 = 6,5 MHz
Analogamente
Freqüência Máxima = Fmax = F + ( BW / 2 )
Fmax = 7 + ( 1 / 2 ) = 7 + 0,5 = 7,5 MHz
3. Calcule XL
XL = 2 *pi * F * L
Onde pi = 3,14...
F é a freqüência em MHz
L a indutancia em µHenries
Ex. F = 7 MHz , L=4,7
XL = 2 * pi * 7 * 4,7 = 207 Ohms
O "Q" é um fator que mostra a qualidade ou o mérito quanto maior mais estreita a banda passante.
Q = F / BW
Ex. F = 7 MHz e BW = 0,5
Q = 7 / 0,5 = 14
Qe é a reatância que deve ser esperada quando o filtro não estiver ligado a outros circuitos, e permite calcular uma carga apropriada.
Qe = Q * Raiz quadrada (2)
Ex. Q = 14
Qe = 14 * 1,7 = 19,8
6. Calcule a impedância do Filtro Zf
A impedância do filtro é a impedância de entrada e da saída do filtro, sem o divisor capacitivo.
Zf = Qe * XL
Ex. Xl = 207 Ohms e Qe = 19,8
Zf = 19,8 * 207 = 4098 Ohms
7. Calculo do capacitor de acoplamento C7.
C7 (pF) = ( 1000000 * ( Fmin + Fmax ) ) /
( 4 * pi * Fmin * Fmax * Zf )
0nde Fmin e Fmax em MHz
8. Calculo da reatância capacitiva de C1 XC1
Esta é a reatância mais adequada ao acoplamento.
XC1 = Raiz quadrada ( Zf * Zin - ( Zin * Zin) )
Onde Zin é a impedância de entrada, normalmente 50 Ohms.
9. Calculo do capacitor C1
C1 (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XC1 )
C2 = (raiz quadrada ( Zf * ( C1 * C1 ) / ( Zin) ) ) - C1
É o capacitor que ressoa com L na freqüência do filtro.
Então Xct = XL ou seja a reatância deve ser igual para haver ressonância.
Ct (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XL )
Devido a influencia de outros capacitores, devemos calcular o valor que eles representam no circuito LC.
Ceq = ( C1 * C2 ) / ( C1 + C2 )
É o valor do capacitor equivalente subtraído do valor do capacitor de sintonia total.
C3 (pF) = Ct - Ceq
fendsimplificado.htm um filtro passa faixa simplificado (30, 40 e 80m)
divisorcapacitivo.htm como calcular divisores de impedância capacitivo
divisorindutivo.htm como calcular divisor de impedância indutivo
Realização Prática :
O calculo destes filtros pode ser feito com a planilha Excel que preparamos para esta tarefa
filtropassafaixa.zip .Nos cálculos o capacitor C7 pode ter valores abaixo de 1pF, valores até 0,5 pF (2 capacitores de 1pF em série) ou mesmo de 0,33pF (3 capacitores de 1pF em série) podem ser utilizados, mas valores menores tornam o filtro não realizável e novos valores de L ou BW devem ser assumidos.
O capacitor C3 é um trimmer direto (temos encontrado trimmers cerâmicos no comércio de S. Paulo) ou com um capacitor adequado em paralelo.
Os capacitores C1 e C2 são normalmente constituídos de uma associação de capacitores em paralelo, estes valores não necessitam ser exatos, as diferenças são compensadas pelo trimmer em C3.
A realização de filtros com impedâncias diferentes de entrada e saída são possíveis, calculando C1 e C2 tanto para a entrada como para a saída.
Utilize de preferencia indutores comerciais que fisicamente se assemelham a resistores de 1/4 W, custam menos tem um Q alto e nestes circuitos não são submetidos a altas correntes de RF.
Para a montagem em blocos sugerimos :
Resultados
Montamos filtros para 40m (7MHz) para 15m (21MHz) e para 20m (14MHz) que apresentaram características muito próximas das calculadas, provavelmente porque utilizamos capacitores cerâmicos comuns, onde o ideal seria utilizar capacitores NP0 tipo PLATE (mica prateada).
Os exemplos podem ser vistos no Receptor CW para 15m, neste site.
Links
Aprenda mais sobre front end e filtros em :
http://www.qrp.pops.net/captap.html - calculo e teoria.
http://www.qrp.pops.net/bandpass.htm - teoria e exemplos
http://www.pan-tex.net/usr/r/receivers/elrnbpf.htm - exemplos
http://www.electronics-tutorials.com/filters/band-pass-filters.htm - tutoriais e cálculos