Filtro de paso de banda estrecho de RF (escalera de cristal)

Actualmente estoy diseñando un filtro de paso de banda estrecha de alrededor de 8Mhz, usando cristales que tienen una frecuencia de resonancia de 8Mhz.

Usando el tutorial de: http://www.giangrandi.ch/electronics/crystalfilters/xtalladder.html logramos obtener un filtro de escalera de cristal que tiene una banda de paso de alrededor de 8Mhz, un ancho de banda de 400Hz.

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Sin embargo, a alta frecuencia (cualquier cosa por encima de 70 Mhz), la respuesta del filtro aumenta y cualquier cosa por encima de 70 Mhz puede pasar. (mira la foto)

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Vemos que la respuesta del filtro se parece a la imagen de abajo alrededor de 6~10Mhz. Sin embargo, después de los 70Mhz, toda la respuesta es diferente. ¿Esto es normal?

¿Cómo podemos hacer un filtro que SOLO pase por 8Mhz y no por encima de 70Mhz?

nosotros vemos

mi pensamiento inicial es que la señal se está filtrando desde un condensador físico O una tapa parásita. Definitivamente estás usando tapas de cerámica, ¿verdad?
@hassan789, ¿crees que esto no es normal? y Sí, tenemos las tapas de cerámica, ¡las baratas!

Respuestas (2)

Este tipo de red cristalina no pretende ser la única fuente de selectividad en un circuito. A frecuencias muy altas, las capacitancias parásitas de los soportes de cristal y los electrodos simplemente pasan todo.

Sería más típico que este tipo de retícula se incorporara a una cadena de FI que también tenga circuitos LC ordinarios para proporcionar la atenuación requerida más lejos de la banda de paso deseada.

Detalle adicional:

El circuito equivalente para un cristal de cuarzo es algo como esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Los componentes de la parte inferior representan la resonancia mecánica del propio cristal, mientras que el condensador de la parte superior representa la capacitancia de los electrodos y el soporte. Los valores típicos son:

  • C_ser: 10s de fF (sí, femtofaradios, 10 -15 F)
  • L: 10s de mH
  • R: 10s de ohmios
  • C_par: 10s de pF

El cristal tiene una frecuencia resonante en serie basada solo en C_ser y L. Tiene una impedancia relativamente baja (básicamente solo R) en esta frecuencia.

También tiene una frecuencia de resonancia paralela cuando se considera el bucle completo, incluido C_par. Dado que C_ser y C_par están esencialmente en serie, juntos tienen una capacitancia ligeramente menor que C_ser solo, por lo que la frecuencia de resonancia en paralelo es ligeramente mayor. La impedancia del cristal es muy alta a esta frecuencia.

Pero a frecuencias mucho más altas que cualquiera de las frecuencias resonantes, puede ver que la impedancia de C_par solo dominará, y esto sigue disminuyendo con el aumento de la frecuencia.

Muchas gracias por su respuesta. ¿Crees que reemplazar los capacitores por unos buenos resolverá este problema?
Además, ¿crees que podemos hacer un filtro de paso de banda pasivo (cadena IF) usando solo condensadores y resistencias? (más específicamente, solo queremos hacer un bpf con banda de paso de 6 Mhz a 12 Mhz). Le pregunté a alguien más temprano en mi laboratorio hoy, me dijeron que el filtro de paso de banda pasivo no funciona en radiofrecuencia, ¿es esto cierto?
@ user3222184: No, no hay nada malo con los capacitores físicos que tiene en su circuito. Son las capacidades parásitas (parásitas) de los cristales las que están causando su problema.
@user3222184: Un BPF pasivo hecho solo con resistencias y condensadores tendrá muchas pérdidas, ¿puede pagarlo con su presupuesto de señal? Es extremadamente difícil construir filtros activos en ese rango porque es difícil obtener la ganancia adecuada (p. ej., en un opamp), y nuevamente, los parásitos pueden interponerse en el camino. ¿Qué tiene de malo usar bobinas o transformadores?
Sí, lc es bueno, pero los inductores son difíciles de obtener. Solo ofrecemos resistencias y condensadores en el laboratorio.
Entonces todo lo que puedo decir es: "Ese es un laboratorio de mierda". Los inductores son tan fundamentales como las resistencias y los condensadores, especialmente en el trabajo de RF.

Dos formas son:

  1. aumente la atenuación de banda ancha con un filtro de paso de banda separado (probablemente LC) como se describe en la respuesta de Dave.

  2. "Neutralizar" (para usar un término de la década de 1920) la capacitancia parásita. Era normal agregar un par de vueltas adicionales en un transformador de RF para generar una señal de baja amplitud de polaridad opuesta a la señal deseada. Luego, esto se acopló al circuito de salida a través de un condensador recortador de bajo valor para cancelar la parásita: el recortador se ajustaría para una atenuación máxima en el lado derecho de la pantalla del analizador.

El segundo enfoque fue patentado como el circuito " Neutrodyne " y todavía puede ser útil hoy en día.

Filtro de paso de banda estrecho de RF (escalera de cristal)
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