inleiding
|
Een 10 MHz signaal wordt veel gebruikt als "standaard" om apparatuur van een klokpuls te voorzien. Een zuivere sinus heeft in theorie geen ongewenste boventonen. In de praktijk blijkt dat een kristal oscillator altijd wel (een klein beetje) ongewenste harmonischen heeft. Een zuivere sinus heeft in theorie geen boventonen en een blokgolf heeft in theorie oneindig veel boventonen. Door een ideale laag doorlaat filter (low pass fiter; LPF) toe te passen worden alle harmonischen gedempt zodat er een ideale sinus overblijft. In de praktijk is deze ideale situatie niet/nauwelijks te verkrijgen, maar wel te benaderen. Een goede oscillator heeft de eerste harmonische al lager dan 40 dB ten opzichte van de (gewenste) grond golf. Wanneer dit signaal met 60 dB verder gedempt kan worden, is het overgebleven resultaat niet meer noemenswaardig.
Met het (voor niet commercieel geruik gratis) software programma Elsie heb ik een LPF opgesteld voor 10 MHz. Het is een 7-pool Chemycheff filter dat ontworpen is voor 50 Ohm. Een Butterworth ontwerp haalt minder demping, dus ongewenst. Er is wel een grote rimpel zichtbaar in de doorlaat karakteristiek. Omdaat één frequentie moet worden doorgelaten is dat geen probleem omdat bij 10 MHz de doorlaat optimaal is en door de rimpel een grotere demping te behalen is op de hogere frequenties. De rimpel kan beperkt worden tot een nagenoeg vlakke lijn, maar dat scheelt tientallen dB's en aangezien er geen breedbandig signaal is, is dat niet relevant. De frequentie staat in het onterp op 10,25 MHz zodat de maximale doorlaat bij 10 MHz is. De component waarden zijn zo gekozen zodat het bestaande waarden zijn. Dan hoeven er geen spoelen zelf te worden gewikkeld en geen trimmer condensatoren toegepast. Ik ben geen expert met Elsie, maar ik denk dat er een mooi uitgangspunt is ontstaan voor experimenten. Hieronder staat het schema met de bijbehorende plot. Wanneer er een 20 MHz signaal 40 dB lager ligt van de grond golf, dan wordt het met onderstaande schakeling nog 75 dB verder gedempt! Dus 115 dB (!) lager dan de grond golf. Dat is ruim voldoende om een "zuivere" 10 MHz sinus te verkrijgen. Of de theorie in de praktijk klopt, zal nog blijken als de schakeling wordt gebouwd en getest. Het is denkbaar dat de schakeling voor een andere gewenst impedantie wordt ontworpen. Dit is aan de gebruiker om te kiezen. Ook toepassen van trimmer condensatoren maakt nauwkeuriger afstemmen mogelijk. Ingeschat is dat nader afstemmen niet nodig is. Bij een doorlaat demping van ongeveer 1 dB is de verzwakking erg beperkt en wanneer deze filter wordt toegepast in een distributie versterker wordt het verlies met gemak gecompenseerd.
|
|
de praktijk
|
De filter is "in elkaar geflanst" en er is aan gemeten. Helaas had de leverancier alleen componenten uit de E12 reeks, dus de filter is niet helemaal zoals het zou moeten. Maar het geeft een aardige indruk van de relatie tussen de theorie en de praktijk.
Er is wel een afwijking zichtbaar en het vermoeden is dat dit komt door de slordige bouw. De draden van de componenten zijn niet ingekort en het is niet in een afgeschermde behuizing geplaatst. Ondanks de hogere demping bij 10 MHz, mag ik niet klagen over het voorlopige resultaat denk ik.
Bij wijze van test is een Trimble 34310-T OCVCXO als signaalbron genomen en de signalen zijn zichtbaar gemaakt op de spectrum analyser. Hieronder staat het resultaat van een spectrum meting aan de Trimble 34310-T zonder laagdoorlaatfilter. De boventonen zijn duidelijk zichtbaar.
Hieronder staat het resultaat van een spectrum meting aan de Trimble 34310-T met tussenkomst van de gebouwde laagdoorlaatfilter. De boventonen zijn bijna tot in de ruis onderdrukt. Het 10 MHz signaal is wel verzwakt, maar dat is te versterken dus niet bezwaarlijk.
|
|