Simplified Pass band filter - Front End

We show here a simplified front end type, it is a simple single tuned circuit and the impedance matching is don with a capacitive divider. We recommend its use until 10MHz.

Our circuit

Procedure

Note : for that one who does not like calculations can skip this part, in the end we have a link to a spreadsheet making the calculations.

1. Choose a standard molded choke.

   Personally I prefer the ones with inductive reactance close to 180 Ohms.

2. Choose the pass band (BW band width)

3. Calculate XL

4. Calculate the circuit Q

   The "Q" is a factor showing the quality or merit bigger as narrower the pass band.

   Q = F / BW

   Ex. F = 7 MHz and BW = 0,5

   Q = 7 / 0,5 = 14

    

5. Calculate Qe

Qe is the reactance to be expected when the circuit is not connected to other circuits, and allows to calculate a proper load.

Qe = Q * Square root (2)

Ex. Q = 14

Qe = 14 * 1,7 = 19,8

  6. Calculate the Zf Filter impedance

The filter impedance is the input and output filter impedance, without the capacitive divider.

Zf = Qe * XL

Ex. Xl = 207 Ohms and Qe = 19,8

Zf = 19,8 * 207 = 4098 Ohms

7. Calculation of the C1 capacitive reactance XC1

This is the most adequate reactance for matching.

XC1 = Square root ( Zf * Zin - ( Zin * Zin) )

Where Zin is the input impedance, usually 50 Ohms.

8. Calculation of C1 capacitor

    

   C1 (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XC1 )

    

9. Calculation of C2 Capacitor

10. Calculation of the total tuning capacitor Ct

    That is the capacitor resonating with L at the filter frequency.

    So Xct = XL, that is, the reactances must be equal for resonance to occur.

    Ct (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XL )

     

11. Calculation of the equivalent capacitor Ceq

    Due to other capacitors influx, we must calculate their equivalent value in the LC circuit.

    Ceq = ( C1 * C2 ) / ( C1 + C2 )

     

12. Calculation of the filter tuning capacitor C3

It is twice (due to the input and output) of the equivalent capacitor value subtracted from the total tuning capacitor value.

C3 (pF) = Ct - 2 * Ceq

Practical fulfillment :

The capacitors C1 and C2 are usually formed with a parallel capacitor association, these values do not need to be exact, the differences are make up by the C3 trimmer.

The building of filters with different input and output impedances is possible, calculating C1 and C2 for the input like for the output.

Use preferably standard molded chokes physically resembling 1/4W resistors, they are cheaper, have a high Q and they are not subjected to high RF currents in these circuits.

For the building in blocks we suggest :

Results

We built filters for 40m (7MHz) and for 80m (3,5MHz) showing characteristics very close to that calculated, probably because we used common ceramic capacitors, where the ideal would be using NP0 or PLATE (silvered mica) capacitors.

The examples can be seen in the 40m CW Receiver and the 40m DSB transceiver in this site.

Links

Learn more about the front end and filters in :

Filtro Passa Faixa - Front End - Simplificado

Apresentamos aqui um tipo de front end simplificado, trata-se de um circuito sintonizado simples e o casamento de impedâncias se faz com divisor capacitivo. Recomendamos o uso até 10MHz.

Nosso circuito

Procedimento

Nota : quem não gosta de calculo pode pular esta parte, no final temos um link para uma planilha que faz os cálculos.

1. Escolha um indutor comercial.

Pessoalmente eu prefiro aqueles com reatância indutiva próxima a 180 Ohms.

2. Escolha a banda passante (BW band width)

3. Calcule XL

4. Calcule o Q do circuito

O "Q" é um fator que mostra a qualidade ou o mérito quanto maior mais estreita a banda passante.

Q = F / BW

Ex. F = 7 MHz e BW = 0,5

Q = 7 / 0,5 = 14

 

5. Calcule Qe

Qe é a reatância que deve ser esperada quando o filtro não estiver ligado a outros circuitos, e permite calcular uma carga apropriada.

Qe = Q * Raiz quadrada (2)

Ex. Q = 14

Qe = 14 * 1,7 = 19,8

  6. Calcule a impedância do Filtro Zf

A impedância do filtro é a impedância de entrada e da saída do filtro, sem o divisor capacitivo.

Zf = Qe * XL

Ex. Xl = 207 Ohms e Qe = 19,8

Zf = 19,8 * 207 = 4098 Ohms

7. Calculo da reatância capacitiva de C1 XC1

Esta é a reatância mais adequada ao acoplamento.

XC1 = Raiz quadrada ( Zf * Zin - ( Zin * Zin) )

Onde Zin é a impedância de entrada, normalmente 50 Ohms.

8. Calculo do capacitor C1

 

C1 (pF) = 1000000 / ( 2 * pi * F * XC1 )

 

9. Calculo do Capacitor C2

11. Calculo do capacitor equivalente Ceq

Devido a influencia de outros capacitores, devemos calcular o valor que eles representam no circuito LC.

Ceq = ( C1 * C2 ) / ( C1 + C2 )

 

12. Calculo do capacitor de sintonia do filtro C3

É o dobro (devido a entrada e a saída) do valor do capacitor equivalente subtraído do valor do capacitor de sintonia total.

C3 (pF) = Ct - 2 * Ceq

Realização Prática :

O capacitor C3 é um trimmer direto ou com um capacitor adequado em paralelo.

Os capacitores C1 e C2 são normalmente constituídos de uma associação de capacitores em paralelo, estes valores não necessitam ser exatos, as diferenças são compensadas pelo trimmer em C3.

A realização de filtros com impedâncias diferentes de entrada e saída são possíveis, calculando C1 e C2 tanto para a entrada como para a saída.

Utilize de preferencia indutores comerciais que fisicamente se assemelham a resistores de 1/4 W, custam menos tem um Q alto e nestes circuitos não são submetidos a altas correntes de RF.

Para a montagem em blocos sugerimos :

Resultados

Montamos filtros para 40m (7MHz) para 80m (3,5MHz) que apresentaram características muito próximas das calculadas, provavelmente porque utilizamos capacitores cerâmicos comuns, onde o ideal seria utilizar capacitores NP0 tipo PLATE (mica prateada).

Os exemplos podem ser vistos no Receptor CW para 40m e no transceptor DSB 40m neste site.

Links

Aprenda mais sobre front end e filtros em :