ラダー型Ｘｔａｌフィルタ

 

ラダーフィルタの実験をしている途中で、水晶をパラにすると特性が変わることに気づきました。

 

両側の水晶のみパラにしました。

中の水晶をパラにすると特性がみだれました。

 

 

Ｃは、両端が１２Ｐ中が２４Ｐで帯域幅約５Ｋｈｚのルーフィングフィルタです。

 

水晶をパラにしないときの特性です。

左端の水晶のみパラにしてみました。

両側の水晶をパラにしました。

 

ノーマルの時の挿入損失は、−１７ｄｂで両端の水晶をパラにしたときはー１５ｄｂで２ｄｂロスが減りました。

帯域幅は、６．１６Ｋｈｚと１．２４ｋｈｚ増加し山の平坦な部分がひろがりました。

 

Ｃを、１８Ｐと１０Ｐに替えてみました。

 

ノーマルの特性です。

両側の水晶をパラにしたときです。

広い範囲の様子です。

 

帯域幅は、１．６Ｋｈｚ増加してロスは１ｄｂ減少しています。帯域内のあばれが無くなり平坦な部分がひろがっています。

インピーダンスマッチングは、とっていません。

 

３素子の場合も同様な結果になりました。（Ｃ＝１８Ｐ，１０Ｐ）

 

元の特性です。

両端をパラにしました。

広い範囲です。

 

こちらもロスは１ｄｂ改善され、帯域幅は約３．３Ｋｈｚ広がり山の平坦な部分が広がりました。

ルーフィングフィルタにはいい特性ではないでしょうか。

 

Xtalを、パラ接続したときのIMDの変化です。

今回実験用に組み立てたフィルタは、１０．６９５Mhzの水晶の4段でCは、両端が２７PF・中が５６PFです。

シングルの時が帯域幅６．３Khz、パラの時が７Khzくらいのフィルタです。

マッチングは取っていませんのでかなりあばれがありますがIMDの動向は分かってもらえると思います。

 

左側がシングルです。

右側が両端の水晶をパラにしたときです。

 

2信号の入力レベルは＋５ｄｂｍです。

 

パラにしたときが、あきらかにIMDが良くなっています。

 

耐入力の点からもパラ接続は有効ではないかと思います。

 

 

２００９．０６．０６

ラダーフィルタの高ＩＩＰ３化の検討

ルーフィングフィルタの高ＩＩＰ３化について検討してみます。

まずは、パラ接続についてもう一度確かめてみます。

水晶は、７１．５５７５ＭＨｚ（３ｒｄＯＴ）　Ｃ＝３３Ｐ　３素子で実験してみます。（今回は、すべての水晶をパラ接続します）

 

 

シングルの時の特性です。

 

６ｄｂＢＷ＝２．８３ＫＨｚ

損失　−７．６７ｄｂ

 

 

 

２パラ

 

６ｄｂＢＷ＝４．５８ＫＨｚ

損失　−４．３３ｄｂ

 

周波数が高い方向に帯域が広がっています。

 

薄い軌跡　２パラ

濃い軌跡　シングル

 

 

 

３パラ

 

６ｄｂＢＷ＝６．０８ＫＨｚ

損失　−３．１７ｄｂ

 

薄い軌跡　３パラ

濃い軌跡　２パラ

 

 

 

 

４パラ

 

６ｄｂＢＷ＝７．１７ＫＨｚ

損失　−２．６７ｄｂ

 

薄い軌跡　４パラ

濃い軌跡　３パラ

 

 

 

 

５パラ

 

６ｄｂＢＷ＝８．１７ＫＨｚ

損失　−２．３ｄｂ

 

薄い軌跡　５パラ

濃い軌跡　４パラ

 

今回の実験にあたり、水晶は選別していません。

入出力のマッチングもしていません。

 

予想通り、パラ数を増やしていくと損失は減少し

帯域幅は拡大しました。

 

パラ数を増やしていくと低域での減衰量が減少しました。

 

帯域は高い周波数方向に拡大していきます。

 

 

次にＩＮＢＡＮＤのＩＭ３です。

 

 

シングル

 

入力は、５００Ｈｚ離れの２信号（-1０ｄｂｍ）

損失　−７．６７ｄｂ

ＩＭ３＝−４９．５ｄｂｍ

 

入力を１ｄｂ下げると、ＩＭ３は１．５ｄｂ下がります。

 

 

 

 

２パラ

 

損失−４．３ｄｂ

ＩＭ３＝−５６ｄｂｍ

 

 

 

３パラ

 

損失　−３．１７ｄｂ

ＩＭ３＝−５７．８ｄｂｍ

 

 

 

４パラ

 

損失　−２．６７ｄｂ

ＩＭ３＝−６１．８ｄｂｍ

 

 

 

５パラ

 

損失　−２．３ｄｂ

ＩＭ３＝−５７．８ｄｂｍ

 

４パラよりＩＭ３が悪化しています。

過ぎたるは及ばざるが如し　でしょうか。

 

シングル〜５パラまで、すべての場合で

入力を１ｄｂ下げるとＩＭ３は１．５〜２ｄｂ下がります。

きっちり３ｄｂの変化にならないのでＩＩＰ３をどのように算出する

のか難しい問題ですが、パラ接続することによってＩＭ３の出方が

改善されるのでＢＡＮＤ内のＩＭ３に対してはパラ接続が有効では

ないかと思われます。

 

 

次に帯域外の２信号によるＩＮＢＡＮＤ内ＩＭ３の様子です。

 

２０ＫＨｚ離れの２信号により形成されるＩＭ３成分が

フィルタの中心にくるように設定します。

 

−１０ｄｂｍ離れの２信号です。

 

 

 

シングル

 

ＩＭ３＝−８３ｄｂｍ

 

入力信号が−１０ｄｂｍでは、ＩＭ３の出方が少ないので

０ｄｂｍ入力としました。

（以降　同）

 

 

 

２パラ

 

ＩＭ３＝−７６ｄｂｍ

 

 

 

３パラ

 

ＩＭ３＝−７６ｄｂｍ

 

 

 

４パラ

 

ＩＭ３＝−８０ｄｂｍ

 

 

 

５パラ

 

ＩＭ３＝−８０ｄｂｍ

 

これからみると、フィルタの低域外に２信号を持って来ているので

パラ数が多くなると減衰量が少なくなりフィルタに入る信号も強く

なりＩＭ３が悪化しています。

 

パラにすることによるＩＭ３の改善と入力の増大によるＩＭ３の悪化

が打ち消しあってＩＭ３の出方はほとんど変らないということに

なりました。

 

入力側の減衰特性を改善出来れば、パラ接続の効果が発揮出来

そうです。

 

 

 

そこで、２パラのときに２信号を高いほうにとってみたのが

左の特性です。

 

ＩＭ３は観測できません。

ＩＭ３＜−９５ｄｂｍ以下

 

こうしてみると帯域外の２信号によるＢＡＮＤ内のＩＭ３はフィルタ

の減衰特性によるようです。

 

左右対称のきれいな特性のフィルタがいいようです。

 

こしてみると、ＢＡＮＤ内のＩＭ３にはパラ接続がある程度有効な

ようですが、ＢＡＮＤ外の信号に対してはフィルタの減衰特性が

問題になるようです。

 

 

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