Характеристика коаксиальных notch(режекторных) /stub(шлейфовых) –фильтров
Еще один класс фильтров, которые можно тестировать с помощью RTL-SDR и источника шума – коаксиальные notch–фильтры, также известные как коаксиальные stub-фильтры. Такие фильтры представляют собой отрезок коаксиального кабеля, составляющий ¼ часть длины волны, умноженную на коэффициент укорочения желаемой частоты провала. Требуемая длинна может быть рассчитана при помощи калькулятора или следующего уравнения:
Длина кабеля [м] = 75/(Частота [МГц]) × Коэффициент укорочения.
Рекомендуется отрезать кабель чуть большей длины, а потом использовать источник шума и RTL-SDR для точной подборки длины. Коэффициент укорочения – параметр, различный для каждого производителя и типа коаксиального кабеля. Если вы неуверенны, какой у вас коэффициент укорочения, рекомендуется использовать калькулятор (в нем имеются предустановленные коэффициенты укорочения для различных типов коаксиальных кабелей) или определять его по инструкции, указанной в следующем подразделе. Для того, что бы тестировать такие фильтры, вам понадобится Т-образный (трехсторонний) коаксиальный делитель. В этом эксперименте используется трехсторонний делитель с соединителями SMA и кабель RG174U с неизвестным коэффициентом укорочения чтобы создать коаксиальный stub-фильтр.
Рис. 7. Экспериментальная установка коаксиального stub/notch-фильтра.
График на Рис. 8. изображает ответ коаксиального notch-фильтра, настроенного на создание провала на частоте 157МГц, для того, чтобы заглушить сильные сигналы пейджера. График показывает, что на частоте 157МГц появляется глубокий провал, как и ожидалось. Следует заметить, что провалы также есть и на более высоких частотах и что провалы могут занимать довольно широкий диапазон частот. Это ожидаемо и являет собой недостаток коаксиальных stub-фильтров.
Рис. 8. График, снятый с коаксиального notch-фильтра.
Рис. 9. Затухание, созданное (режекторным) notch-фильтром.
Определение коэффициента укорочения коаксиального кабеля.
Преобразовывая формулу расчета коаксиального (шлейфового) stub-фильтра, возможно определить Коэффициент укорочения неизвестного отрезка коаксиального кабеля. Нужно просто создать коаксиальный stub-фильтр любой известной длины из вашего отрезка кабеля и использовать метод, приведенный выше, чтобы узнать, где расположен главный провал. Далее, использовать данное уравнение:
Коэффициент укорочения = (Частота [МГц] × Длина кабеля [м])/75.
В предыдущем эксперименте длина коаксиального отрезка составляла 30,8 см и имела главный провал на частоте 157МГц. Поэтому, в нашем случае коэффициент укорочения получен из следующего вычисления: Ку = 157 * 0.308 / 75 = 0.645. Это достаточно близко к ожидаемому значению коэффициента укорочения для большинства производителей кабеля RG174U, который равен 0.66.
Лабораторное задание:
Получить у преподавателя исследуемый отрезок длинной линии.
В соответствии методикой приведенной выше получить характеристики данного фильтра с использованием приемника RTL-SDR.
В соответствии методикой приведенной выше получить характеристики данного фильтра с использованием анализатора спектра Rigol dsa800.
Отобразить в отчете часть таблицы с результатами измерений.
Отобразить обе кривых, baseline, scan и attenuation соответственно, с двух измерительных устройств в одних и тех же координатах.
Рассчитать коэффициент укорочения.
Сравнить полученные данные, обьяснить причины расхождения, сделать выводы.