Kolejnym odświeżonym elementem konstrukcji jest filtr polifazowy. Zadaniem filtru polifazowego jest przesunięcie w fazie o 90 stopni sygnałów I oraz Q. W zależności od tego w jakiej kolejności te sygnały będą odejmowane zależy tłumienie górnej lub dolnej wstęgi bocznej. W rzeczywistym układzie wybór wstęgi zapewnia kierunek przełączania w mieszaczu Tayloe.
Polecam
ten świetny artykuł opisujący konstrukcję filtru polifazowego.
Tym razem filtr ma 8 stopni w układzie z jednakową pojemnością (18nF - nominalnie 20nF). Dla tej pojemności
wyliczyłem z tego miejsca rezystory o wartościach: 3.3k, 3.9k, 5.1k, 7.5k, 11k, 15k, 20k, 24k. Kondensatory i rezystory należy dobierać starannie. W przypadku rezystorów jest to dość łatwe bo z reguły mają bliskie sobie wartości ale kondensatory należy dobierać czwórkami dla każdego ze stopni. Właśnie zbliżone wartości R i C dla każdej z czwórek jest najbardziej istotne przy budowie filtra. Schemat zrobiony został w symulatorze qucs-s gdzie robiłem dodatkowe sprawdzenia jego teoretycznego działania.
W urządzeniu są dwa oddzielne filtry, jeden dla odbiornika a drugi dla nadajnika. Oba mają jednakowe wymiary (3.5x1.8cm) oraz jednakowe wyprowadzenia. Tak wykonane filtry mają własności kierunkowe, tłumienie z lewej na prawa stronę jest większe nawet o 10dB dlatego na spodzie filtra zaznaczyłem strzałką prawidłowy kierunek pracy.
Pierwszy z rysunków pokazuje symulację przesunięcia fazy dla każdego z wyjść. Widać, że na każdym z wyjść faza, w zakresie założonego pasma pracy (ok. 400-2400Hz) zmienia się liniowo. Uskoki o 180 stopni dla poszczególnych sygnałów wynikają z zachowania symulatora qucs-s, najważniejsze, że sygnały są przesunięte względem siebie o 90 stopni dla każdej z częstotliwości.
Drugi rysunek pokazuje wykres różnicy faz dla sygnałów na wyjściu 1 i 2 (czerwony) oraz 1 i 3 (niebieski). Pierwszy z nich zachowuje przesunięcie 90 stopni bo wejścia 1 i 2 zasilane są z tego samego źródła. Wejścia 1 i 3 mają inne źródła i tu widać zmienność w zależności od częstotliwości. Przesunięcie 0 stopni zachowane jest dla zakresu 200Hz do ok. 4kHz.
Najciekawszy jest wykres trzeci, który pokazuje spodziewane tłumienie niepożądanej wstęgi bocznej. W kolorze czerwonym widać tłumienie między wejściem 1 i wyjściem 1 - tu wynosi ok. 16dB a na tym tle, na niebiesko pokazane jest tłumienie niepożądanej wstęgi. Tłumienie to jest funkcją tangensa różnicy przesunięć fazowych dla sąsiednich wyjść. Teoretycznie można byłoby się spodziewać tłumienia co najmniej 70dB z zafalowaniem na poziomie 80dB. Użyte w równaniu symulacyjnym liczby 1.57 oraz 0.0009 to niezbędne wartości pomocnicze zapewniające "wyliczalność" funkcji tangens (1.57rad czyli 90 stopni) oraz funkcji log (db to 20*log(x) a x musi być >0).
l.j.
