Filtro Passa Faixa - Front End - Simplificado
Apresentamos aqui um tipo de front end simplificado, trata-se de um circuito sintonizado simples e o casamento de impedâncias se faz com divisor capacitivo. Recomendamos o uso até 10MHz.
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.
Pessoalmente eu prefiro aqueles com reatância indutiva próxima a 180 Ohms.
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 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.
C1 (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XC1 )
C2 = (raiz quadrada ( Zf * ( C1 * C1 ) / ( Zin) ) ) - C1
10.Calculo do capacitor de sintonia total Ct
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 dobro (devido a entrada e a saída) do valor do capacitor equivalente subtraído do valor do capacitor de sintonia total.
C3 (pF) = Ct - 2 * Ceq
Realização Prática :
O calculo destes filtros pode ser feito com a planilha Excel que preparamos para esta tarefa
filtropassafaixa.zip .O capacitor C3 é um trimmer direto 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 80m (3,5MHz) 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 40m e no transceptor DSB 40m 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