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Une documentation intéressante sur les filtres à quartz

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F4HTQ

Bonjour Francis,

j'ai du mal avec l'orthographe de Colpitts, parfois je lui met 2 p, parfois 1 t, parfois 2 L.

Souvent je me réveille avec une idée, si c'est rapide a tester je teste aprés avoir amené les enfants à l'école et avant de bosser . ensuite je bosse ( pour un projet interne à ma société), ensuite je mange rapidement pour dégager un peu de temps pour tester quelques idées qui sont venues entre temps, ensuite je bosse a nouveau ( sur un projet externe pour lequel j'intervient en consultant), ensuite je soupe... met les enfants au lit, et la j'ai bien 3 heures devant moi pour l’électronique.

Voila a quoi ressemble mon bricolage de hier soir:

Mesure_XTAL.jpg

les deux condensateurs du circuit de reaction du Colpitts sont enfichables, ce qui me permet de les changer si besoin ( j'en ai de 1n 470p 100p 22p), et le petit interrupteur sur la gauche permet de court-circuiter le condensateur de "mesure" de 33pf.

Et maintenant la question du jour, sur laquelle j'ai pas trouvé grand chose sur le net.

Pour les quartz la capacité // est généralement faible, de 2.5pf a 4pf, ne pas en tenir compte fausse un peu le résultat de mesure, mais si on prend une valeur médiane ( 3.5pf) et qu'on fait les calculs avec, alors on est pas très loin.

Pour les résonateurs céramiques elle est de plusieurs centaines ou dizaines de pf, et elle ne peut pas être négligée.

Comment la mesurer au mieux ?

Pour l'instant j'utilise un capacimètre ( pour les quartz j'en monte 10 en // avant de mesurer la capacité de l'ensemble, pour avoir plus de précision.), pour les résonateurs céramiques j'en mesure un seul à la fois.

Cette mesure au capacimètre est elle viable ?

Toute personne qui a un avis, des astuces, des conseils, et même des certitudes, est la bienvenue.

En attendant, bonne journée.

David.

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F6AWN

Bonsoir David,

les deux condensateurs du circuit de reaction du Colpitts sont enfichables, ce qui me permet de les changer si besoin ( j'en ai de 1n 470p 100p 22p)...

Et maintenant la question du jour, sur laquelle j'ai pas trouvé grand chose sur le net.

Pour les quartz la capacité // est généralement faible, de 2.5pf a 4pf, ne pas en tenir compte fausse un peu le résultat de mesure, mais si on prend une valeur médiane ( 3.5pf) et qu'on fait les calculs avec, alors on est pas très loin.

Pour les résonateurs céramiques elle est de plusieurs centaines ou dizaines de pf, et elle ne peut pas être négligée.

Comment la mesurer au mieux ?

Pour l'instant j'utilise un capacimètre ( pour les quartz j'en monte 10 en // avant de mesurer la capacité de l'ensemble, pour avoir plus de précision.), pour les résonateurs céramiques j'en mesure un seul à la fois.

Cette mesure au capacimètre est elle viable ?

Toute personne qui a un avis, des astuces, des conseils, et même des certitudes, est la bienvenue.

David.

Il est chouette, le Colpitts expérimental ! ;)

A mon tour de poser une question :

Qu'avez-vous constaté lorsque vous changez les valeurs des deux condensateurs en série ? Oscillation ou non, forme du signal, variation selon le transistor employé...

Pour la mesure des capacités (et des selfs) :

La méthode la plus précise pour éliminer les résidus parasites consiste à faire une mesure de fréquence. Vous créez un circuit LC dont vous mesurez la fréquence de résonance F1, puis vous ajoutez un condensateur Ca de très bonne qualité et dont la valeur est précisément connue (un mica argenté, par exemple), pour obtenir L(C+Ca), et vous mesurez sa fréquence de résonance F2. Par définition, la fréquence est inversement proportionnelle à la racine carrée de la capacité. On en déduit que le rapport du carré des fréquences F1 et F2 est égal au rapport des condensateurs :

F2²/F1² = C/(C+Ca) = n

et donc :

C = n(C+Ca)

C = nC+nCa

C-nC = nCa

C = nCa/(1-n)

Vous avez deux fréquences, le rapport de leurs carrés n, et la valeur du condensateur additionnel. Cela vous suffit pour trouver C avec autant de précision que celle du condensateur additionnel. Si vous recommencez avec une autre valeur pour Ca et calculez la moyenne des deux valeur de C trouvées, votre précision en sera améliorée.

Une faible valeur de capacité est détectable à partir du moment où elle fait varier la fréquence du circuit LC.

Le principe fonctionne aussi pour la mesure d'une self et permet d'éliminer la valeur de sa capacité répartie.

Amusez-vous bien,

73,

Francis, F6AWN

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F6AWN

Bon, je devais avoir faim et je suis parti trop vite car il manque une ligne :

[...]

et donc :

C = n(C+Ca)

C = nC+nCa

C-nC = nCa

C(1-n) = nCa

C = nCa/(1-n)

:D

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Bonsoir David,

A mon tour de poser une question :

Qu'avez-vous constaté lorsque vous changez les valeurs des deux condensateurs en série ? Oscillation ou non, forme du signal, variation selon le transistor employé...

Alors, j'ai remarqué plusieurs choses.

si les capacités sont trop faibles rapporté à la fréquence du quartz ça n'oscille plus du tout, certainement car l'impédance du pont capacitif est trop élevée par rapport au gain de la boucle de retroaction.

si les capacités sont trop importantes, ça arrive a osciller ( enfin, il faut quand même pas aller trop loin), mais on perd en amplitude, pour finir avec quelques millivolts avant que ça sarrête vraiment.

Vu que j'attaquait directement mon microcontrôleur depuis l’émetteur du transistor, j'étais obligé pour garder un range d'amplitude de quelques volts, d'ou le changement de condensateurs.

ça a fini par me fatiguer et j'ai rajouté un deuxième transistor derrière pour amplifier et mettre en forme ce signal et donc pouvoir mesurer la fréquence même avec un signal de quelques dizaines de mV. descriptif dans un post qui suivra

Pour la mesure des capacités (et des selfs) :

La méthode la plus précise pour éliminer les résidus parasites consiste à faire une mesure de fréquence. Vous créez un circuit LC dont vous mesurez la fréquence de résonance F1, puis vous ajoutez un condensateur Ca de très bonne qualité et dont la valeur est précisément connue (un mica argenté, par exemple), pour obtenir L(C+Ca), et vous mesurez sa fréquence de résonance F2. Par définition, la fréquence est inversement proportionnelle à la racine carrée de la capacité. On en déduit que le rapport du carré des fréquences F1 et F2 est égal au rapport des condensateurs :

F2²/F1² = C/(C+Ca) = n

et donc :

C = n(C+Ca)

C = nC+nCa

C-nC = nCa

C = nCa/(1-n)

Vous avez deux fréquences, le rapport de leurs carrés n, et la valeur du condensateur additionnel. Cela vous suffit pour trouver C avec autant de précision que celle du condensateur additionnel. Si vous recommencez avec une autre valeur pour Ca et calculez la moyenne des deux valeur de C trouvées, votre précision en sera améliorée.

Une faible valeur de capacité est détectable à partir du moment où elle fait varier la fréquence du circuit LC.

Le principe fonctionne aussi pour la mesure d'une self et permet d'éliminer la valeur de sa capacité répartie.

Amusez-vous bien,

73,

Francis, F6AWN

Ce qui revient a une mesure très précise comme la ferait un bon capacimètre. J'avais fais ces calculs quand je voulait m'en monter un avec un microcontrôleur, mais j'ai perdu la feuille avant d'avoir le eu le courage d'en venir a bout.

Merci en tout cas, ici c'est en sécurité, ça ne finira pas à la poubelle :)

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Donc, voila le shéma de la version avec un buffer de sortie TTL, bien plus permissive avec les oscillations de faible ampleur, c'est un schéma LTSpice vu que j'ai simulé sous LTSpice avant de prendre le fer a souder.

schema.png

Dans la vraie vie, il est comme ça:

IMG_0963.JPG

Comme vous pouvez le remarquer, il a entre temps récupéré un régulateur de tension et des condensateurs de découplage.

Et voila ce que donne la simulation LTSpice avec un Quartz de 30Mhz

LTSpiceOutput.png

Les mesures sur le vrai montage sont identiques, les courbes sont très ressemblantes, mais j'ai préféré mettre le résultat de la simulation plutôt qu'une photo floue de l'affichage de mon oscillo analogique ( mon oscillo numérique ne montant pas assez haut).
c'est d'ailleurs bluffant de voir la fidélité des simulations LTSpice.

Je vais arrêter la pour ce soir.
Bonne soirée.

David.

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Bonjour,

je met le "bricolage" de ce matin ici, car ça peut intéresser quelques personnes.

j'ai fais un comparatif filtre QER Vs filtre en échelle classique.

pour que le résultat soit exploitable je les ai rapprochés le plus possibles.

  • Même bande passante.
  • Même impédance d'entrée+sortie (340 Ohms)
  • Même nombre de pôles.
  • les plus faibles oscillations possibles sur le filtre classique, tout en assurant la même impédance, ça a fini avec 1db d'oscillations ce qui est très peu.

Les valeurs des condensateur du filtre classique ont été calculées avec le programme DISHAL V2.0.3.

Les paramètres du quartz correspondent a ceux des quartz 9Mhz que j'ai en ma possession.

voila la simulation LTSpice:

Shema.png

Voila ce que donne la bande passante:

results.png

Quelques observations:

  • les bandes passantes sont identiques ( pour de la SSB, 2700Hz)
  • les atténuations sont quasiment identiques.
  • le filtre QER ne présente pas d'ondulations, alors que le filtre classique oui.

Au niveau du résultat "pur", le filtre QER est plus performant.

Au niveau de la conception:

Le filtre classique, c'est:

  • 8 Quartz
  • 13 condensateurs, étalés sur 6 valeurs différentes et non standard

Le filtre QER, c'est:

  • 10 Quartz ( donc deux de plus que pour un filtre a 8 pôles classique)
  • 7 condensateurs ( donc 6 de moins qu'un filtre classique) , de valeur identique, et assez facile a choisir sur des valeurs standard.

Point de vue construction amateur, je pense que plutôt partir sur du QER est "évident", la facilité de conception n'a vraiment rien a voir.

Pour ceux qui veulent expérimenter chez eux avec LTSpice sans avoir tout a refaire, le fichier est ici: http://david.alloza.eu/electronique/Filter/QER/QERVsClassic/classic_ladder_Vs_QER.asc

vous verrez, ça calcule directement la fréquence du filtre et ça place la fenêtre de visualisation pile la ou c'est intéressant.

David.

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Bonsoir,

Avant de partir en vacances...

un filtre SSB ( 2700Hz) construit à partir de résonateurs céramiques CRB455E ( le genre qu'on trouve a 5€ la centaine sur eBay).

La simulation LTSpice:

Le montage:

Montage.png

Les condensateurs du bas sont tous des 3.3n.

Le circuit bouchon en entrée est optionnel.

les impédances d'entrées et de sorties sont de 100 Ohms.

Et voila la réponse en fréquence.

Reponse.png

Je le monterais en vrai en revenant de vacances.

En attendant je vous souhaite les meilleurs fêtes de fin d'année possibles.

David.

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Si certains d'entre vous veulent se faire un filtre en échelle SSB a 16Mhz, sous 50Ohms, ce vendeur propose exactement ce qu'il vous faut

http://www.ebay.fr/itm/141779183552?_trksid=p2057872.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

les 50Quartz en HC-49U à 4€.

j'ai reçu les miens hier et je les ais testé, voila ce que ça donne:

Co : 2.8pF

Lm: 7.285mH

Cm:13.585fF.

Je vais certainement monter un filtre QER avec d'ici quelques semaines.

Ils sont très peu dispersés, je ne les ais pas encore triés, mais quelques uns que j'ai pioché et testé étaient très proches ( a quelques dizaines d'Hertz).

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F4HTQ

Bonjour,

Voila le tri des quartz de 16Mhz en question, c'est donc la première centaine ( j'en ai une autre centaine en réserve).

16MhzXTALSorting.JPG

Je les plante donc dans la mousse et fur et a mesure que le mesure la fréquence.

Chaque case correspond a 12Hz, et chaque bande verticale 100Hz.

Ils sont quand même assez regroupés sur 200Hz, ce qui me semble correct pour des quartz à bas prix, donc pas vraiment de mauvaise surprise.

Bon week end.

David.

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Ces quartz sont assez intéressants pour plusieurs raison.

Si on les utilisent avec des condensateurs de 120p dans un filtre QER ils coupent a 3.1Khz avec une impédance de 50Ohms, c'est pas loin du filtre SSB idéal.

Avec 33p en condensateur ( valeur standard) on monte un filtre a 9Khz ( idéal pour l'AM), qui offre 200Omhs d'impédance d'entrée/sortie.

Avec 16Mhz de FI on renvoie la fréquence image au dessus de 32Mhz, ce qui est vraiment précieux dans un environnement pollué par un CPL.

Même si on a pas mal nettoyé avec le filtre présélecteur, un CPL placé chez un voisin proche arrive très fort et peut passer à travers pour devenir audible via la fréquence image.

Edited by ALLOZA David

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F6AWN

Bonjour David,

Ces quartz sont assez intéressants pour plusieurs raison.

Si on les utilisent avec des condensateurs de 120p dans un filtre QER ils coupent a 3.1Khz avec une impédance de 50Ohms, c'est pas loin du filtre SSB idéal.

Avec 33p en condensateur ( valeur standard) on monte un filtre a 9Khz ( idéal pour l'AM), qui offre 200Omhs d'impédance d'entrée/sortie.

Avec 16Mhz de FI on renvoie la fréquence image au dessus de 32Mhz, ce qui est vraiment précieux dans un environnement pollué par un CPL.

Même si on a pas mal nettoyé avec le filtre présélecteur, un CPL placé chez un voisin proche arrive très fort et peut passer à travers pour devenir audible via la fréquence image.

Tous les quartz ne sont pas identiques, loin de là ! Lorsqu'on cherche à réaliser un excellent filtre à quartz, il faut non seulement que leurs fréquences de résonance soient identifiées mais il faut aussi que leur Q soit le meilleur possible. C'est pour ce dernier point que le prix des quartz a alors une importance. ;)

Dans un filtre IF pour un récepteur décamétrique, les caractéristiques ayant maintenant le plus grand intérêt pour le trafic sur les bandes HF de plus en plus encombrées de signaux trop puissants sont le facteur de forme (rapport BP@-6dB/BP@-60dB), la symétrie des flancs, la réjection hors-bande. Je vous laisse comparer les caractéristiques des filtres à quartz qui équipaient les transceivers SSB des années 70 et celles des filtres actuels. Les filtres en échelle home-made réalisés avec des quartz premier prix ne peuvent pas atteindre l'ensemble de ces caractéristiques. La difficulté de construction augmente avec la bande passante et leur meilleure utilisation est donc dans un récepteur CW, PSK31, ou autre mode à bande étroite.

Quant aux fréquences intermédiaires, les deux premiers critères de choix sont la possibilité d'avoir des filtres IF efficaces et l'absence d'une émission sur ces mêmes fréquences. Les problèmes posés par d'éventuelles fréquences images se règlent par des filtres efficaces en amont et bien entendu par une séparation suffisante de la fréquence IF et de la fréquence à recevoir, séparation qui dépend des possibilités de filtres sélectifs utilisés en entrée mais aussi de la puissance des signaux éventuellement présents sur les fréquences images. Pour l'instant, on n'a encore rien fait de mieux que le présélecteur d'entrée à l'ancienne, éventuellement complété par un circuit bouchon sur la fréquence IF, comme dans les bon vieux transceivers d'avant les postes à couverture générale, mais c'est difficilement compatible avec le trafic ultra-moderne et les sub-récepteurs.

Rien de tout cela ne pose vraiment de problème lorsqu'on construit un récepteur mono-bande. mais les choses se compliquent dès lors que le poste devient multi-bandes ou pire à couverture générale. Il faut aussi savoir que les recettes utilisées pour ces derniers ne sont pas forcément les meilleures à utiliser pour les premiers. L'up-conversion avec une première IF de fréquence supérieure aux fréquences à écouter en est un exemple.

Cordialement,

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Bonjour Francis,

Une petite remarque sur la question du Q du quartz.

J'ai pas mal testé des quartz "informatiques" en HC-49S et d'autres en HC-49U, et dans certains cas, de mêmes fréquences.

Les quartz en HC-49S n'ont pas forcement un Q inférieur a celui des quartz en HC-49U, Il est même parfois supérieur.

Par contre ils n'ont pas du tout la même impédance, je m'explique:

Sur un quartz en HC-49S on va avoir une ESR bien plus élevée que sur un Quartz en HC-49U, mais en même temps leur réactance équivalente est elle aussi plus élevée, ce qui au final procure un Q peu dégradé ( ce qui est pratique quand on s'en sert dans des oscillateurs)

Si le filtre est chargé par des impédances grandes rapportées à la ESR de ces quartz, ce n'est pas bien gênant et les performances ne sont pas trop impactées.

Par exemple un filtre qui présente une impédance d'entrée sortie de 1k ou plus, et d'un ordre pas trop élevé ( on va dire pas plus de 8), pourra être quand même réalisé avec des quartz en HC49S présentant une ESR de 50 Ohms sans être considérablement pénalisé.

Par contre impossible de faire des filtres qui présentent 50 Ohms d’impédances corrects avec ces quartz, la bande passante n'est pas du tout plate et les pertes d'insertion sont catastrophiques ( ce qui m'est arrivé, et j'ai mis du temps à comprendre ce qu'il se passait).

Sur cet extrait de catalogue de chez Farnell : http://www.farnell.com/datasheets/321153.pdf

ça apparaît assez clairement quand on regarde les ESR des modèles en HC-49U et des modèles en HC-49S.

Ce que j'en déduit ( en espérant ne pas conclure trop vite) c'est que quand on choisis ses quartz pour un filtre, il ne faut pas se focaliser sur le Q mais plutôt sur l'ESR, et la prendre en compte par rapport à l'impédance du filtre qu'on monte.

Ce que j'ai écrit se rapporte surtout à mon expérience avec les filtres QER, vu que je n'ai pas monté de filtres en échelle "classiques".

Sur le jeu de quartz a 16Mhz que j'ai trié j'ai mesuré une ESR de l'ordre de 14 Ohms ( sur un seul quartz testé, sans savoir si ce truc est stable ou pas dans le lot). Sur mes quartz en HC49S, je n'ai pas souvenir d'avoir mesuré une ESR inférieure a 40 Ohms.

Bon dimanche.
David.

Edited by ALLOZA David

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F4HTQ

Bon...

une autre mesure sur ces fameux quartz me donne une ESR de 37 Ohms, ce qui est carrément loin d'être idéal :(:angry:

je vais monter une "platine de mesure" dédiée ( certainement a base d'un oscillateur de Pierce) , pour pouvoir les mesurer facilement à la chaîne, et ne pas avoir a chercher a la main la résonance série.

Edited by ALLOZA David

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F6AWN

David,

Si votre objectif est de construire un filtre à quartz destiné à équiper un récepteur de votre conception, je vous suggère de ne pas vous noyer dans l'optimisation d'un seul paramètre parmi d'autres. C'est le résultat final de votre filtre une fois implanté qui comptera dans les performances de votre récepteur. Pensez aussi qu'il y a bien d'autres motifs d'angoisse comme par exemple la puissance pouvant traverser les quartz, le vieillissement de ceux-ci, et même l'ESR qui peut varier en fonction de la puissance du signal traversant le quartz. Il arrive un moment où il faut mettre la préparation culinaire au four, hi...

Francis, F6AWN

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F4HTQ

David,

Si votre objectif est de construire un filtre à quartz destiné à équiper un récepteur de votre conception, je vous suggère de ne pas vous noyer dans l'optimisation d'un seul paramètre parmi d'autres. C'est le résultat final de votre filtre une fois implanté qui comptera dans les performances de votre récepteur. Pensez aussi qu'il y a bien d'autres motifs d'angoisse comme par exemple la puissance pouvant traverser les quartz, le vieillissement de ceux-ci, et même l'ESR qui peut varier en fonction de la puissance du signal traversant le quartz. Il arrive un moment où il faut mettre la préparation culinaire au four, hi...

Francis, F6AWN

Bonsoir Francis,

Voila, on y est.

IMG_1186.JPG

Et quand on le mesure, ça donne ça:

DS0031.PNG

Donc monté avec mes quartz très bon marchés à 16Mhz ( le lot que j'ai extrait était éparpillé de moins de 12Hz au niveau de la fréquence mesurée) , entrée et sortie en 50 Ohms, bande passante a -3db de l'ordre de 2.4Khz, filtre à 7 pôles.

quasiment pas d'ondulations résiduelles ( ce qui est normal pour un QER correctement construit).

En vrai il descend certainement beaucoup plus en hors bande, mais la j'arrive très vite au plancher de bruit de mon oscilloscope qui sert d'analyseur de spectre.

Pas de soft de calcul utilisés pour le mettre au point ( avec un QER une simple calculatrice suffit), tous les condensateurs identiques ( 150pF).

Et simulé avant via LTSpice pour avoir une idée du gabarit.

j'ai utilisé une source de bruit en entrée.

Voila ce que donnait la simulation LTSpice:

16MhzSimu.png

par contre, pertes d'insertion de 6db.. pas top, mais avec une ESR de 15 Ohms sur les quartz, je ne pouvais pas espérer beaucoup mieux.

Je pense qu'il est bon pour le service :)

Au niveau des composants, il y en a pour 1€ environ, 0.9€ de quartz et 0.1€ de condensateurs, je ne compte pas le bout d'epoxy.

Bonne soirée.

David.

Edited by ALLOZA David

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F6AWN

Bonjour David,

Merci pour votre message et les images associées. La démarche est correcte, tri des quartz, simulation pour dégrosssir le schéma et valeurs des composants, puis prototype. Le résultat est tout aussi intéressant puisque vous obtenez bien une courbe conforme à vos souhaits, en particulier pour sa symétrie. Le matériel actuel permet des prouesses et surtout un gain de temps notable, et j'ai une pensée pour un ami OM (Michel, F6FEO) qui m'avait communiqué il y a environ 20 ans au moins une dizaine de superbes courbes de filtres à quartz en échelle sur du papier millimétré à partir de valeurs relevées avec une simple sonde à diode et un voltmètre HF. :rolleyes:

Quelques remarques, si vous souhaitez améliorer encore votre montage et surtout l'utiliser dans un récepteur :

* Sur la réalisation mécanique

La disposition de vos quartz me semble plus résulter d'une reproduction du schéma papier que des usages voulant qu'on réalise des connexions courtes. Mais, je me méfie des recettes transmises au fil des ans et vous avez le matériel et les compétences pour vérifier les effets de diverses dispositions des quartz et condensateurs. Une autre habitude est de relier les boitiers des quartz à la masse commune, mais là encore vous avez les moyens de..., etc. Si vos deux prises pouvaient être placées contre les quartz en entrée et en sortie, évitant ainsi le fil de liaison (nota : je le suppose non blindé au vu de la photo mais j'ai peut-être tort...), ce serait probablement préférable. Enfin, insérer le tout dans un boitier blindé éviterait probablement les fuites de signal.

* Sur les résultats

La courbe de la bande passante est magnifique côté symétrie. La bande passante à -6 dB est bonne pour un usage en SSB. La perte d'insertion n'a rien de vraiment pénalisant pour un usage en MF, beaucoup de filtres équipant les transceivers ne font pas mieux, loin de là.

Par contre, votre bande passante a deux défauts si vous souhaitez réaliser un récepteur SSB qui arrive à supporter le nombre et la puissance de beaucoup de stations amateur actuelles, donc la promiscuité: la pente de votre filtre n'est pas assez raide (voir "facteur de forme") et sa réjection hors bande est insuffisante. Pour ce dernier point, oui, votre oscillo peut être en cause, mais pas seulement, la réalisation mécanique évoquée plus haut peut aussi avoir un effet non négligeable sur les résultats. Pour le facteur de forme, je vous incite à regarder, si ce n'est pas déjà fait, les courbes de filtres bien connus des amateurs, par ex. ceux proposés par Inrad :

https://www.inrad.net

exemple presque au hasard :

https://www.inrad.net/product.php?productid=21&cat=56&page=1

Le facteur de forme 6dB/60dB est de l'ordre de 1.5 (4.3 kHz / 2.9 kHz), ce qui est excellent pour de l'analogique. La réjection hors bande est meilleure que 70 dB.

J'espère que vous n'aurez pas remarqué que j'ai un peu triché en choisissant un modèle sur 455 kHz car plus la fréquence est basse, meilleures sont les performances (à schéma et composants équivalents). :P

* Pour conclure :

Si vous souhaitez aller plus loin dans cette expérimentation, essayez d'améliorer la construction mécanique. La dernière option consiste à acheter de vrais quartz de qualité. Vous aurez alors eu le plaisir d'aller au bout de votre chemin expérimental, mais le filtre qui en résultera ne sera pas forcément plus économique qu'un modèle équivalent manufacturé. C'est le prix à payer pour s'instruire. ;)

Une fois votre filtre prêt à être implanté, une autre étape vous attend : les effets de son environnement. Un magnifique filtre sur une platine d'essai peut décevoir une fois installé dans un récepteur mal conçu et/ou mal construit (si, si, chez IcoKenYae il y en a aussi !). La forme du filtre peut se trouver ainsi dégradée ou, plus vicieux, votre excellent et coûteux filtre peut se trouver assourdi par le bruit du récepteur lui-même lorsque son VFO et autres oscillateurs sont de qualité insuffisante. En télégraphie, avec un filtre étroit (500 Hz ou moins), de tels effets peuvent être délétères et faire disparaître des signaux que l'on entend avec une bande-passante plus large en laissant le cerveau de l'opérateur faire son job pour trier l'utile de l'inutile.

Bonne continuation,

73,

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Bonsoir Francis,

Tout d'abord un grand merci pour cette réponse.

Elle va clairement m'amener vers des nouvelles connaissances.

Ce que j'ai validé avec ce premier filtre c'est la chaîne de mesures et simulations, en gros l'appareil que j'ai monté pour caractériser et trier les quartz fait visiblement le boulot... vu que les données qu'il m'a fourni, une fois entrée dans la simulation, donnent un comportement plutôt proche des performances mesurées sur le filtre réel.

Il est clair que mon filtre ne peut pas lutter contre le filtre dont vous m'avez fourni le lien au niveau du facteur de forme, ils assurent la même chute pour 500Hz de hors bande que ce que mon filtre assure pour 1Khz. la simulation donne un facteur de forme ( a -60db) de 2,3 sur le mien contre 1.5 sur le leur. Aprés bien sur que en filtrant a 455khz ça aide énormément. Avec le choix de 16Mhz je me suis mis une épine dans le pied de ce coté la (mais je me facilite la vie au niveau de la réjection de la fréquence image.. et surtout je l'expédie au delà du CPL).

Je vais voir si il n'y a pas quelque chose a tenter avec un filtre basé sur des résonateurs céramiques a 455khz, je vais rapidement tester en simulation, et si ça ressemble a quelque chose, j'en monterai un; sinon j'insisterais pas.

Pour la construction mécanique j'ai effectivement reproduit le shéma électrique, c'est clairement pas très compact, je vais revoir la chose en suivant vos conseils et idées.

Vous parlez des parasitages du récepteur.. je n'y avais pas pensé, mais maintenant je réalise que j'ai prévu d'y intégrer un microcontrôleur cadencé a ... 16Mhz :angry:
Il va falloir adapter les plans.

bon week end.
David.

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F6AWN

Bonjour David,

Bonsoir Francis,

Tout d'abord un grand merci pour cette réponse.

Elle va clairement m'amener vers des nouvelles connaissances.

[1]

Ce que j'ai validé avec ce premier filtre c'est la chaîne de mesures et simulations, en gros l'appareil que j'ai monté pour caractériser et trier les quartz fait visiblement le boulot... vu que les données qu'il m'a fourni, une fois entrée dans la simulation, donnent un comportement plutôt proche des performances mesurées sur le filtre réel.

[2]

Il est clair que mon filtre ne peut pas lutter contre le filtre dont vous m'avez fourni le lien au niveau du facteur de forme, ils assurent la même chute pour 500Hz de hors bande que ce que mon filtre assure pour 1Khz. la simulation donne un facteur de forme ( a -60db) de 2,3 sur le mien contre 1.5 sur le leur. Aprés bien sur que en filtrant a 455khz ça aide énormément. Avec le choix de 16Mhz je me suis mis une épine dans le pied de ce coté la (mais je me facilite la vie au niveau de la réjection de la fréquence image.. et surtout je l'expédie au delà du CPL).

[3]

Je vais voir si il n'y a pas quelque chose a tenter avec un filtre basé sur des résonateurs céramiques a 455khz, je vais rapidement tester en simulation, et si ça ressemble a quelque chose, j'en monterai un; sinon j'insisterais pas.

[4]

Pour la construction mécanique j'ai effectivement reproduit le shéma électrique, c'est clairement pas très compact, je vais revoir la chose en suivant vos conseils et idées.

[5]

Vous parlez des parasitages du récepteur.. je n'y avais pas pensé, mais maintenant je réalise que j'ai prévu d'y intégrer un microcontrôleur cadencé a ... 16Mhz :angry:
Il va falloir adapter les plans.

bon week end.
David.

[1]

Comme je vous l'ai dit précédemment, la démarche est bonne. ;)

[2]

Pour vous rassurer, disons que votre filtre correspond aux filtres qui équipaient les appareils japonais des années 70 (RX à transistors, PA à lampes). On ne pouvait même pas parler de facteur de forme 6/60 mais seulement 6/40 ou au mieux 6/50 dB, et sans trop aller regarder ce qui se passe réellement à ±15 kHz de part et d'autre. J'ai oublié de vous parler aussi de ce problème de "hors-bande" dans mon précédent message : il peut y avoir parfois des "remontées" de signal un peu plus loin de la fréquence centrale.

On trafiquait très correctement en SSB avec un tel filtre, le récepteur étant en fait peu bruyant car équipé d'un VFO classique [* voir point 5 ci-dessous] sans asservissement et encore moins de numérisation. Le bruit interne était surtout lié à la qualité des composants de l'époque mais pas à l'accumulation de circuits numériques générateurs de signaux carrés, donc d'une belle somme de signaux sinusoïdaux indésirables.

Malheureusement, les conditions de trafic actuelles ne sont plus celles des années d'avant 1980, loin de là, car il y a maintenant trop d'activités de masse (même en radio, beaucoup de gens aiment la foule et le bruit !) et surtout beaucoup trop de puissance rayonnée dans une démarche qui consiste à monter sur les voisins pour essayer de se faire remarquer afin de réaliser de bien pauvres QSO furtifs (© f6dir 2016).

En conséquence, vous pourrez être agréablement surpris par les résultats de votre premier récepteur home-made équipé de votre filtre actuel (une fois blindé...) SI vous évitez les concours et les pile-up's. Le bon côté des choses, c'est que de telles conditions vous permettront de bien mieux tester et faire évoluer votre appareil que des mesures de labo. :P

[3]

Comme vous le dites, essayez mais... ne perdez pas trop de temps avec ce type de filtres.

[4]

Rien de plus à ajouter.

Ah, si, des photos !

http://foxtango.org/ft101/graphics/MVC-005S.JPG

http://foxtango.org/ft101/graphics/Filter%20inside.JPG

http://www.geocities.co.jp/HeartLand/3713/XF31C_inner.jpg

http://thumbs3.picclick.com/d/w1600/pict/191963446034_/Ten-Tec-288-18-KHz-Narrow-SSB-Filter.jpg

[5]

Je comprends aisément que vous ayez envie d'équiper votre récepteur d'accessoires digitaux. C'est d'époque, cela peut faciliter la vie, et vous avez les compétences pour le faire. Mais à mon avis, il serait peut-être plus judicieux d'expérimenter d'abord tout ce qui tourne autour du cœur d'un récepteur et seulement cela. Et même de pousser la démarche à l'extrême en réalisant un premier montage mono-fréquence (ou presque, genre VXO avec ±3 kHz !). Cela vous permettrait d'avancer rapidement sur les fondamentaux sans devoir vous préoccuper de nuisances issues d'accessoires périphériques (fréquencemètre, commutations numériques, PLL ou synthétiseur, etc.). Il sera toujours temps de remplacer l'oscillateur à quartz par un bouzin DDS turbo à variation compensée par GPS lorsque vous aurez obtenu le maximum de performances au niveau de ce qui est essentiel : l'oscillateur, le mélangeur, les filtres et leur interconnexion.

Edit

Une source d'inspiration pour le futur :

http://www.qsl.net/g4aon/g4aon_rx/

http://www.ve7ca.net/Hbr200.htm

73,

Francis, F6AWN

Edited by F6AWN

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F6AWN

Bonjour,

Une description intéressante :

http://roland.cordesses.free.fr/xtalfilter.htm

73,

Francis, F6AWN

:rolleyes:

Michel, F5WK, a déjà indiqué ce lien le 18 décembre 2015, dans cette discussion !

Le lundi matin je mange du pain rassis au petit-déjeuner, cela n'aide pas... :P

73,

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Merci 2 fois donc :lol:

Une question sur ce filtre.

Je n'avais pas pensé à l'adaptation d'impédance, vu que j'étais tombé quasiment sur la bonne bande passante avec la bonne impédance ( coup de bol).

Mais du coup, ne pourrait on pas en profiter pour accorder ces transfo d'impédance placés à l'entrée et la sortie ?

ça sera de l'atténuation hors bande gagnée en plus non ? sans parler de la possibilité de virer les modes overtones des quartz.

Bonne fin de journée.

David.

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F6AWN

Bonsoir David,

Une question sur ce filtre.

Je n'avais pas pensé à l'adaptation d'impédance, vu que j'étais tombé quasiment sur la bonne bande passante avec la bonne impédance ( coup de bol).

Mais du coup, ne pourrait on pas en profiter pour accorder ces transfo d'impédance placés à l'entrée et la sortie ?

ça sera de l'atténuation hors bande gagnée en plus non ? sans parler de la possibilité de virer les modes overtones des quartz.

Ah, à première vue, c'est tentant. Mais si on y regarde d'un peu plus près, on s'aperçoit qu'un circuit accordé ne présente une impédance purement résistive (ou non réactive...) que sur une seule fréquence, celle de sa résonance. Les ports du filtre à quartz verront donc une impédance variable et réactive pour tous les signaux hors bande passante et cela modifiera les caractéristiques du filtre. Autre effet indésirable, la sortie du mixer souffrira du même problème alors qu'il est hautement souhaitable qu'elle voit une impédance stable sur la plus large bande passante possible. Il faudrait alors ajouter un atténuateur d'au moins 10 dB en sortie du mélangeur pour masquer la désadaptation d'impédance et je ne suis pas sûr que ce soit une bonne idée que de diviser ainsi par 10 le niveau de signal disponible. Quant à l'atténuation hors-bande supplémentaire supposée, l'effet réjecteur d'un simple circuit LC est de l'ordre de -30 dB au mieux et un Q de l'ordre de 100. Il est préférable d'ajouter un quartz en plus à votre filtre, avec un Q mille fois plus grand. L'enfer est pavé de bonnes intentions... :P

73,

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Bonjour,

Nouveau lot de quartz a trier au coin de la cheminée.

3.5Mhz.JPG

C'est des quartz 3,582MHz HC49U PHILIPS (il y en 200 acheté en Pologne pour une dizaine d'euros + port).

Un passage sur le banc de mesure indique:
Lm : 136.632mH

Cm: 14.465fF

Co : 4.6pF

Pour l'ESR je ne suis pas sur, je préfère avoir fini de monter mon pont de bruit pour donner une mesure fiable.

Pour comparaison, voila ce que j'avais avec des quartz 3.582Mhz "informatique", sans marque, en boitier 49-S
Lm : 662.784mH
Cm:2.983fF
Co:1.4pF

En rentrant les params de ces quartz Philips dans LTSpice, on peut monter un filtre QER ( d'ordre 7 ) tel que:

  • Bande passante ( a -3b) 2,4khz
  • Résistance d'entrée sortie 1.5K
  • condensateurs de 22pF
  • facteur de forme (-6dB,-60dB) , 1.95

Pour les pertes d'insertion, il vaut mieux attendre que j'ai un ESR fiable.

Donc, si on devais le faire marcher en 50 Ohms, il faudrait adapter en entrée et sortie sur un rapport de spires de 1/5 ou 1/6.

Un tel filtre serait destiné a un Tx/Rx portable 40 mètres (LSB) et 20 mètres (USB) avec un VFO allant de 10.4Mhz à 10.850Mhz.

Bonne journée.

David.

Edited by ALLOZA David

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F6AWN

Nouveau lot de quartz a trier au coin de la cheminée.

C'est des quartz 3,582MHz

Un tel filtre serait destiné a un Tx/Rx portable 40 mètres (LSB) et 20 mètres (USB) avec un VFO allant de 10.4Mhz à 10.850Mhz.

Avec une FI choisie en plein dans une bande amateur (80m), je vous suggère de bien soigner votre filtre d'entrée antenne pour le récepteur afin de rejeter les signaux des stations qui seraient en train d'émettre sur cette fréquence et atteindraient l'étage de fréquence intermédiaire. Vous avez tout de même un peu de chance, c'est plutôt le coin des stations QRP en CW. ;)

Votre BFO vous posera aussi un problème pour écouter le haut de la bande 7 MHz car son harmonique 2 sera autour de 7.164 MHz. Même problème pour son/sa H4 sur la bande 20m. Et puis, le temps qu'on y est, c'est réversible : votre BFO est un émetteur QRP sur une ou plusieurs bandes amateur si son signal arrive à sortir par l'antenne...

Cordialement,

Francis, F6AWN

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F4HTQ

Bonjour Francis,

Vu comme ça, c'est clairement moins intéressant.

Bon, les enfants vont faire une guirlande de noël avec alors.

2 mètres, avec un petit sapin ça devrait aller.

David.

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