Notch Filter 88-108 Mhz

Livello di difficoltà    

Un filtro Notch per broadcasting

Cosa si intende per filtro? e soprattutto perché “Notch”?

Un filtro è un dispositivo che consente il trasferimento dal suo ingresso verso l’uscita di alcuni segnali escludendone altri. Può essere conformato con varie architetture circuitali, e occorre definire vari tipi.

Filtro passa basso

consente il passaggio di segnali fino ad un certa frequenza, tutti i segnali presenti oltre questo limite vengono notevolmente attenuati Il valore di questo limite è definito come “Frequenza di taglio”:

Filtro passa alto

Si comporta in maniera opposta al precedente, i segnali presenti fino alla frequenza di taglio subiranno una notevole attenuazione mentre quelli con frequenza superiore saranno trasferiti verso l’uscita.

Filtro Passabanda

L’unione di un filtro passa-basso e uno passa-alto con definite frequenze di taglio in maniera tale da consentire il trasferimento, dall’ingresso verso l’uscita dei segnali con frequenza compresa tra le due frequenze di taglio, rispettivamente una inferiore e l’altra superiore.

Filtro elimina banda (o filtro notch)

E’ un filtro che attenua (elimina) tutti i segnali compresi un determinato range, definito dalle due frequenza di taglio. denominato in ambiente radio con il termine NOTCH.

Definiamo il concetto di frequenza di taglio

Per frequenza di taglio si intende quel valore di frequenza dove l’attenuazione, del filtro in esame, raggiunge rispetto al valore massimo, un attenuazione di 3 dB oppure si può computare come:

Ampiezza alla Ft = Vmax * 0,707

Nel filtro passa basso vi sarà una freq. di taglio superiore, nella versione passa alto sarà freq. di taglio inferiore. Nei filtri passa o elimina banda le freq di taglio son due, inferiore e superiore.
Il modello di filtro che descrivo in questo progetto è utile in ambito radio ad eliminare i corposi segnali in banda broadcasting che sono colpevoli di interferenze alle adiacenti VHF-L ma anche a chi sperimenta in gamme tipo 70 Mhz oppure ascolto in Air-Band.

Desensing

Considerando che un ricevitore commerciale ha stadi front-end a larga banda, sintonizzato su frequenza 115.200Mhz è comunque costretto a subire la presenza di segnali adiacenti che compromettono il corretto funzionamento del primo mixer, la stabilità del circuito agc e soprattutto la linearità degli stadi IF è compromesssa da fenomeni si saturazione, inoltre, si attiva un fenomeno che gli inglesi definiscono con il termine DESENSING, in breve il segnale utile viene compromesso in termini di ampiezza da un segnale in gamma adiacente molto più ampio che va a saturare i circuiti di agc.

Un metodo che utilizzano i ricevitori professionali o comunque di fascia migliore, è quello di preselezionare la gamma utile con filtri, evitando ogni segnale estraneo.
I ricevitori operanti in più gamme, utilizzano più stadi filtri sintonissati su porzioni di gamma, commutati dagli stadi digitali a seconda della frequenza sintonizzata.
Le apparecchiature più anzianotte radioamatoriali erano corredate di filtri delimitatori di banda con banda passante di poco più di quella utile, circa 3 Mhz.
Ho avuto modo di valutare le apparecchiature più giovani, specie quelle in versione portatile, non hanno filtri in ingresso, ma spesso affidano tutto blocco RX ad un unico chip che provvede a restituire in uscita un segnale if per poi demodularlo in vari modi da stadi successivi.

Con questi oggetti diventa complicato l’utilizzo in zone dove vi è presenza di trasmettitori che erogano diverse decine di KW. (anche se negli ultimi anni le potenze sono diminuite).

Come è conformato il filtro Notch

Il filtro in esame ha una forte attenuazione un banda broadcasting, nello specifico range
da 88 Mhz a 108 Mhz, lo schema nella figura in basso

Part List:
C1 = 8 pF
C2 = 110 pF
C3 = 15 pF
C4 = 100 pF
C5 = 15 pF
C6 = 110 pF
C7 = 8 pF

Le bobine sono realizzate con filo di Rame smaltato da 0,5 mm:

• L1, L2, L3 = 3 spire su un diametro di 3 mm (lunghezza totale bobina 4 mm) 22nH
• L4, L7 = 11 spire su un diametro di 4 mm (spire ravvicinate) 280nH
• L5, L6 = 8 spire su un diametro di 4mm (spire ravvicinate) 195nH

Il circuito

Si compone di 3 unità risonanti parallelo sintonizzate ad inizio e fine gamma e 4 unità risonati serie, due risonanti inizio gamma e due fine gamma in maniera da consentire una completa copertura del range.
Le impedenze di ingresso e uscita sono definite a circa 50 ohm. Il circuito non è complesso nella comprensione neanche nella realizzazione. Ho realizzato un pcb valido anche mono faccia e per alloggiare il tutto si può utilizzare un contenitore del tipo TEKO apportando i due fori adatti al tipo di connettore utilizzato.
In merito ai connettori, bisogna sceglierli in base al tipo di apparecchio al quale si intende collegare il filtro, nel caso si prevede l’utilizzo portatile sarebbe soluzione ideale reperire un connettore di tipo sma maschio con flangia da fissare al contenitore.
Chi lo connette ad un veicolare o ricevitore da banco, utilizza cavi di spessore maggiore il connettore SO239 ancora meglio di tipo N va più che bene.

Realizzazione pratica

Il circuito stampato, la foratura e la disposizione dei componenti, l’ho realizzata rispettando questa disposizione, non a caso, ma per evitare accoppiamenti e interazioni tra le bobine.
C’è da considerare un parametro fondamentale, la tensione di lavoro dei condensatori deve essere superiore a 50v se la potenza in trasmissione si limita ai 5w di una radio portatile, mentre nel caso la potenza in gioco raggiunge i 50w di un veicolare occorre utilizzare condensatori con tensione di lavoro da 500v.
In ogni caso devono essere del tipo a disco.
L’argomento filtri è molto più vasto, il questo breve articolo ho voluto descrivere una realizzazione facile di oggetto utile nella quotidiana attività radioamatoriale, non approfondendo con nozioni teoriche, formule, edimostrazioni matematiche, che magari per chi è alle prime esperienze potrebbero essere un impatto negativo. Il Maker o hobbista che sia volendo approfondire può consultare testi specifici che illustrano anche la parte teorica.

File: NotchFilterGerber

Conclusione

Il filtro da me realizzato è sicuramente reperibile in commercio in versioni e costi variabili e disponibile all’acquisto su numerose piattaforme. Resta sempre valido il concetto di soddisfazione nel porre in pratica e realizzare un qualcosa cercando di rendere sempre più vasto il nostro bagaglio di conoscenze in materia è lo scopo di ogni sperimentatore.