Hoe belangrijk is de aanpassing van een kristalfilter?
In de amateurwereld wordt nog al eens gedacht dat, wanneer we een kristalfilter aansluiten zoals door de fabrikant wordt opgegeven, alles voor elkaar is. Dit is pertinent niet waar omdat er altijd een spreiding is tussen de filters en die moet uitgeregeld kunnen worden. Neem nu eens een XF9B filter van KVG, dan zien we dat dit filter 510 Ohm aan weerstand wil zien aan de in- en uitgang. Ook wil dit filter een bepaalde capaciteit aan de in- en uitgang zien. Hiervoor wordt 30 pF aangegeven.
Bekijken we nu fig. 1A en B, dan zien we dat het filter met 30 pF een aanzienlijke rimpel vertoont. Ook zien we in deze karakteristiek, dat als we de trimmers instellen op een maxi-male vlakke doorlaat tevens de demping van het filter afneemt. He is dus erg belangrijk om de filters in de schakeling of te regelen. Nog duidelijker komt dit tot uiting bij een XF10,7B filter dat wordt toegepast in IF strips op 10.7 MHz. Dit filter moet ook weer een bepaalde afsluiting zien om een maximale vlakke doorlaat te hebben en een daarbijbehorende minimale demping (fig. 2). Een heel belangrijk punt van X-tal filters, die in IF strips voor FM zitten, is dat de rimpel in de doorlaat juist zo klein mogelijk is. Ms de doorlaat van het filter teveel rimpel vertoont, zal het FM of PM gemoduleerde signaal een zeer grote fase vervorming ondervinden, daar elke rimpel in de doorlaat van het filter een fase verschuiving introduceert, die we horen als vervorming van de informatie.
Het is dus heel belangrijk dat bij deze filters veel aandacht wordt besteed aan het afregelen.
In fig. 2 zien we het zeer grote verschil; de gestippelde curve is het filter met de standaard afsluiting en de andere curve het filter met afgeregelde C's. We zien in het eerste geval de zeer grote rimpel en het is dus duidelijk dat we dan vervorming kunnen verwachten. Nu komt onmiddellijk de ham vraag: hoe regel ik dit nu of zonder dure meetapparatuur? Welnu, daar hebben wij het volgende op gevonden! Stel, we willen een 10.7 MHz filter afregelen, dan doen we dit als volgt: neem of bestel een X-tal op ¼ van de frequentie. Voor 10.7 MHz filters nemen we ¼ x 10.72 MHz (expres 20 KHz hoger, omdat de hele doorlaat doorlopen moet worden) dus een X-tal van 2.68 MHz. Maak hiermee een osc. met een klein spoeltje (L) in serie met het X-tal en daarachter twee verdubbeltrapjes, zodat we weer 10.72 MHz aan de uitgang verkrijgen. Het schema vindt u in fig. 3. Er zijn geen waarden aangegeven omdat e.e.a. afhankelijk is van de transistoren die u tot beschikking heeft. In feite is het geheel identiek aan een kristaltrein van een ontvanger of zender en hierover is ruim voldoende literatuur verschenen.
Omdat het Spoeltje in serie staat met het X-tal kunnen we het X-tal over een groot gebied vertrekken. Het X-tal kan alleen in frequentie worden verlaagd door invloed van de spoel. De spoel moet zo klein mogelijk zijn omdat we de frequentie maar weinig behoeven te verschuiven. De uitgang van dit printje knopen we direkt aan de IF ingang. In de IF print is altijd een punt aanwezig waarop een S-meter kan worden aangesloten. Daaraan hangen we een meter indien tenminste op het apparaat niet alreeds een S-meter is aangebracht. We draaien nu aan de afstemcond. van de afregel oscillator en de meter zal een waarde aanwijzen, b.v. halve schaal. Nu gaan we aan de trimmers van het filter draaien en ook weer de frequentie varieren met de afstemcond. Na wat gedraai kunnen we een instelling van de trimmers vinden waarbij de doorlaat van het filter volgens de meter vlak is. Is dit bereikt dan mogen we stellen dat de doorlaat inderdaad vlak is.
Deze procedure kan ook bij 9 MHz filters worden toegepast, maar dan moeten we een X-tal nemen dat b.v. maar 10 KHz boven de 9 MHz uitkomt, omdat deze XF9A en B filters veel smaller zijn.
Verder is er nog iets wat de meeste amateurs vergeten, en dat is de veraf demping van het filter. Deze veraf demping ligt op zo'n 100-110 dB; een zeer goede waarde (100-110 dB voor XF9B; ≈ 100 dB voor XF10,7B). Nu zien we tot onze grote verbazing dat deze filters op een printje worden geschroefd zonder afscherming tussen de in- en uitgang van het filter.
Uit de grafiek (fig. 1B) zien we dat het filter dan maar een veraf demping heeft van 65 dB! We verliezen dus eventjes 45 dB! De remedie is een stukje blik of printplaat dwars over het filter te solderen zodat de in- en uitgang elkaar niet meer zien (fig. 4). Dit schotje, met een hoogte van 2 cm, moet over de gehele printbreedte worden aangebracht. Na dit gedaan te hebben, kijken we ook "even" naar de ontkoppeling van alle IF trappen. De ontkoppeling van de versterkers voor het filter moet minstens 110 dB zijn t.o.v. de versterkers na het filter. (Even buiten beschouwing gelaten of er wel versterkers voor het filter gewenst zijn i.v.m. kruismodulatie.) Een goed ontkoppelde versterker kan er uitzien zoals in fig. 5. Dit punt zal bij de meeste koopsets een groot probleem zijn omdat daar de ontkoppeling nogal te wensen overlaat. Maar de "kristalfilters" in deze sets zijn dan ook niet zo goed als de KVG filters. Gemiddeld hebben deze filters maar 70-80 dB veraf demping, om niet te spreken van de keramische filters die net 60 dB halen zodat bij deze sets nets te verdienen is en verderop vreemde doorlaten geven. Ook de shape-factor van deze filters (kristal zowel als keramische) is Lang zo goed niet als van de KVG filters, nl. -3 tot -60 dB: 1 op 1,8 van de XF9B en dat is echt waar en net volgens de folder van de fabrikant, zie de metingen zoals geschetst in fig. 1A welke middels een calque is overgenomen van de spectrum analyser sheet. Ook fig. 1B liegt er niet om. De voet van de karakteristiek is volgens dit figuur "vastgelopen" in de ruis van de analyser.
Door het geheel 30 dB op te vijzelen, kan de voet op zijn juiste waarde worden bekeken waarbij blijkt dat de curve doorloopt tot maar liefst -110 dB, vooropgesteld dat een deugdelijke afscherming over het filter is aangebracht. Met dit betoog hoop ik enige duidelijkheid gegeven te hebben omtrent kristal filters en hun toepassingen in de amateur apparatuur.
Met KVG filters is het mogelijk om IF strips te bouwen die kwalitatief beter zijn dan de IF strips uit commerciele apparatuur wat betreft de veraf demping, doorlaatrimpel en doorlaatdemping.
Literatuur
- KVG specificatiebladen
- Reference data for radio engineers
PA0PUY