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2015年11月12日木曜日

【部品】8-Pole X-tal Filter Board

8素子クリスタルフィルタ用基板
 【8素子用基板ができた
 8素子クリスタル・フィルタ用プリント基板が完成しました。 何とか6素子の基板と同じサイズになるように纏めてもらいました。 入出力端子も6素子の基板と同じになるようにできたので互換性があります。

 もしもご希望があればですが、必要なお方に3枚ずつ頒布したいと思っていいます。 頒布要領は前回の6素子と同じなので、そちら(←リンク)をご覧頂ければと思います。

 なお。パターン作成上の制限で、水晶振動子を基板に密着して実装すると旨くありません。6素子用基板の時と同じ様に浮かせてハンダ付けします。水晶振動子のケースも必ずGNDに接続しておきます。(参考:水晶振動子を載せるのに、これ(←リンク)を使うと便利そうです)

 【想定回路はこれ】
 8素子クリスタル・フィルタ用基板が想定しているラダー型クリスタル・フィルタの回路は左図のようになっています。

 図は私の製作例です。ただし、これと同じ周波数の水晶振動子を使ったからと言って同じ設計値(部品定数)にはならないのでご注意を! (即ち、ご自身の水晶に合わせた再設計を要します)

(A):設計ソフトで設計したままの状態。
(B):個々の水晶振動子のバラツキを考慮してチューニングした計算結果。
(C):実際に製作するために数値を丸めたもの。
 ・・・だいたい、こんなプロセスで設計を進めて行くことになります。 必要に応じて回路シミュレータなども動員して確認しておけばなお宜しいと思います。

実践でフィルタに
 図上設計のままでは絵に描いた餅です。 図をいくら眺めていても現物のフィルタにはならないので実際の製作に進まなくてはなりません。(写真は製作中の様子)

 クリスタル・フィルタは水晶振動子の実測値に基づいた設計を行なっています。 特にこのタイプのラダー型クリスタル・フィルタの場合、各振動子のバラツキに応じて個々のチューニングを行ないます。従って所定の順番・位置に取付けなくてはならず、もし付ける場所を間違えると悲惨です。 振動子にはわかり易いように予め番号を振っておき、基板への実装も十分確認しながら行ないましょう。
 コンデンサも実測しておき、場所を間違えないように組み立てることが重要です。 基板の方もシルク印刷付きなのでかなりわかり易くなっています。(言うまでもないと思いますが、シルク印刷のある面に部品を実装するようにします)

                 ☆ ☆ ☆

  Dishalの論文に基づく(簡易)設計プログラムのお陰で、高度のクリスタル・フィルタ設計がとても容易になりました。 もはや旧来のCohn minimum loss型には戻れないでしょう。 それだけ優秀なクリスタル・フィルタが設計・製作できるからです。 ちょうど製作の助けとして8素子用専用基板があったらFBだと思っていたら再びJR2FKN/1 鶴田さんから基板設計の話しが来ました。 「6素子と同じサイズの基板に」と言う無理っぽいお願いにも工夫で対応して頂きました。組立は窮屈かもしれませんがその分コンパクトに纏まっていて完成後は使い易い筈です。 沢山は作らなかったのですが、自家用には十分すぎる枚数です。 前回とおなじくらい頒布可能なので、ご希望があればメールでお問い合わせを。お一人様あたりフィルタ3つ分ずつ頒布します。 回路パターンは上記の「想定回路」の通りになっています。

 新しいラダー型フィルタの設計・製作を扱って以来、ずいぶん沢山のお方が製作を試みたと聞いています。 旨く行った例も多いようですが、どうも思い通りにならなかったと言うお話しも漏れ聞いています。 「Dshalのプログラム」(注1)を使い、Mesh Tuneも指示通りにきちんとやったのだがどうしてなんでしょう?・・・と言う声も聞こえます。 このあたり、やはり実践をふまえた作業手順を細かく伝えないと不十分なのではないかと感じています。 それに、プログラムは予め想定に従った定型の設計なので必ずしも再現性が良くないことも確認しています。入念にやったからと言って旨くないこともあるのでしょう。 良くできた設計プログラムだとは言え、そんなものなのです。 ツール(道具)は使い様と言ったところでしょうか。いずれそんな話題も扱わなくてはならないようですね。 de JA9TTT/1

つづく)←リンク

コラム・Dishalのプログラム:(注1)
「Dshalのプログラム」と言う認識がそもそもずれているのかもしれません。 Dishalはラダー型フィルタの合理的(現実的)な設計方法に関する論文の執筆者です。 その論文に基づき条件を端折って簡易型の計算・設計プログラムに纏めたのがDJ6EVで、さらにそれを英語化したのがG3JIRでした。ですから「Dishalの論文に基づく(簡易)設計プログラム」と呼ぶのが適切であり、そもそもDishal氏は設計プログラムには一切関係していないのです。
 この簡易設計プログラムは一見完璧そうに見えますが、必ずしも思い通りに行かないのは条件を端折っているせいでしょう。もちろん、厳密な設計パラメータをインプットするよう、ユーザに求めたなら使いこなせるのはごく限られた人だけになってしまったでしょう。ですら簡易型に旨く纏めた意義は十分あると思います。思い通りの結果にないからと言って価値がない訳ではありません。言うまでもないでしょうが、その設計プログラムが「簡易型」なのはDishal氏に責任がある訳ではありません。
 Dishalの論文は種々のフィルタ形式について適用できるため「Dishalフィルタの音」などと言う表現も正しくありません。その設計法を使って、どんな形式のフィルタを設計したのかによります。例えばButterworthとChebyshevの違いは有りえますが、どちらもDishalの設計法で製作できます。ですから「Dishalのフィルタ」とくくってしまうのは正しくありません。 せっかく高度なフィルタの設計に興味を持ったのですから正しい認識を持ちたいものだと思ってます。

6 件のコメント:

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、おはようございます。

8-pole、かなり特性のよいフィルターが出来そうですね。

今手がけているのが片付いたら14.318MHzの水晶でも使ってSSB GENを作って
トランシーバーでもと考えていたのでタイミングよいBlogでした。Hi

ところで過去のBlogで見逃しているのかもしれませんが、mesh tuneはどのように行うのでしょうか^^;

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、おはようございます。

さっそくのコメント有り難うございます。
> かなり特性のよいフィルターが出来そうですね。
やはり、クリスタルが2つ増えただけでかなり特性は向上しますね。 手間は増えますが、ゆとりがあればこちらで作る方が性能は良くなります。6素子でも十分実用性能ですけれど・・。(笑)

> mesh tuneはどのように行うのでしょうか^^;
設計プログラムに付属の説明書、eDishalHelp.pdfを開いて下さい。 おしまいの方にあるAppendixに、"Xtal Tuning"と言う項目があって説明が書いてあります。 Meshの意味と、内蔵されている専用サブプログラムを使ったチューニング方法が説明されていますよ。 英文なので読むのはやや面倒ですが、簡潔な内容ですから難しくないと思います。 いずれわかり易く日本語での説明も予定していますけれど・・・。

このeDishalHelp.pdfは一度目を通しておくと良いです。 見逃してはいけない記述がたくさんありますので・・・。必要なところは良く読んでおくととても役立ちます。

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、再びおはようございます

>eDishalHelp.pdfを開いて下さい。
単なるReadme的な物かと思って一度も見てませんでした^^;

FBな情報が多数掲載されているようですね。
苦手な英文ですが目を通してみたいと思います。

TTT/hiro さんのコメント...

LVE 高橋さん:

> 一度も見てませんでした^^;
普通のHelpファイルと違って、使用説明書になっているので必読でしょうね。(笑)

> 目を通してみたいと思います。
どんな項目があるかだけでも確認しておくと役立ちそうですね。

JR2FNK さんのコメント...

加藤さん

鶴田です。

今回は、基板が届くまで時間がかかりましたが、うまくできて良かったです。
一通り基板がそろったので、次回作がありました!。
楽しみにしています。

TTT/hiro さんのコメント...

JR2FNK/1 鶴田さん、こんばんは。

コメント有り難うございます。
> うまくできて良かったです。
うまくできていますよ! どうも有り難うございました。  ちょうど国慶節の連休に当たったので時間が掛かりましたが無事に出来上がって良かったです。

また何か面白いものができたらぜひお願いします。