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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Die wichtigsten Parameter der Disk-EMF bei einer Frequenz von 500 kHz. Vergleichsdaten
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Referenzmaterialien Elektromechanische Filter kamen vor mehr als vierzig Jahren auf den Markt, werden aber immer noch in Kommunikationsgeräten und insbesondere im Amateurfunkdesign eingesetzt. Einer der Hauptentwickler heimischer EMFs, Konstantin Aleksandrovich Shulgin (U500DA), spricht auf den Seiten des Magazins über die Hauptmerkmale der gängigsten Filter mit einer Nennfrequenz von 3 kHz. Die Priorität seiner Arbeit auf diesem Gebiet wird durch ein Dutzend Urheberrechtszertifikate und Patente aus sieben ausländischen Ländern (einschließlich der USA) gesichert. Der Artikel präsentiert Daten zu kommerziell hergestellten elektromechanischen Filtern (EMFs) mit Scheibenresonatoren bei einer Nennfrequenz von 500 kHz. Derzeit gibt es sie in drei Gehäusevarianten: zylindrisch mit einem Durchmesser von 14 mm, zylindrisch mit einem Durchmesser von 11 mm, rechteckig mit einer Breite von 11 und einer Höhe von 12,5 mm (ohne Stifte). Die Länge des Gehäuses wird durch die Anzahl der Scheibenresonatoren bestimmt, die im mechanischen Schwingsystem des Filters enthalten sind. Die Parameter dieser EMFs (sie werden nach Funktionsmerkmalen in vier Gruppen eingeteilt) sind in der Tabelle zusammengefasst.
Die in der Tabelle angegebene EMF-Bandbreite wird bei einem Pegel von -6 dB gemessen. Bei allen Filtern überschreitet die Dämpfung im Durchlassbereich 15 dB nicht, und die Ungleichmäßigkeit der Dämpfung im Durchlassbereich beträgt für die erste Gruppe von EMFs nicht mehr als 6 dB und für alle anderen 3 dB. Der Rechteckigkeitskoeffizient K ist das Verhältnis der Filterpassbänder bei den Pegeln – 60 und – 6 dB. Der Temperaturkoeffizient der EMF-Frequenz überschreitet 15·10-6 im Temperaturbereich von -60 bis -30 °C und 10·10-6 im Bereich von -30 bis +85 °C. Für das zweite Temperaturintervall wird dieser in absoluten Werten nicht mehr als 0,5 Hz pro Grad betragen. Die Eingangs- und Ausgangswiderstände aller EMFs werden durch Abstimmung ihrer Schaltkreise auf die durchschnittliche Filterfrequenz bestimmt. Die durchschnittliche Frequenz von Filtern zur Isolierung eines Seitenbandes ist nicht standardisiert und wird in der Tabelle nur als Referenz angezeigt. Der Lastwiderstand des Filters muss mindestens das 3...5-fache seines Ausgangswiderstandes betragen. Alle Filter sind versiegelt. Sie können bei Umgebungstemperaturen von -60 bis +85 °C und einem Atmosphärendruck von bis zu 10 mm Hg eingesetzt werden. Kunst. Der Artikel bewahrt die Symbole der Filter, die die Entwickler ihnen zugewiesen haben und die sie seit vielen Jahren tragen. In diesen Bezeichnungen werden folgende Abkürzungen verwendet: EMF – elektromechanischer Filter; D - Scheibe; P - rechteckig; C – zylindrisch; die Zahl mit dem Buchstaben P ist die Anzahl der aktiven Resonatoren im mechanischen Schwingsystem des Filters; 500 - Nennfrequenz (kHz); eine Zahl mit dem Buchstaben H, B oder C – die Bandbreite (kHz) und ihre Position relativ zur Nennfrequenz (niedriger, höher bzw. symmetrisch). Die Bezeichnungen der Filter der vierten Gruppe enthalten zusätzlich, durch einen Bindestrich getrennt, die Kombination T85, die die Temperiertemperatur angibt (der Kürze halber in der Tabelle nicht angegeben). Die Anzahl der im Filter enthaltenen Scheiben N ist in der Tabelle angegeben, damit Sie die Art des EMF beurteilen und seine Länge bestimmen können. Betrachten wir zum Beispiel den vierten Filter der dritten Gruppe – EMFDP-5R-500 0,5N. Aufgrund der Bezeichnung lässt sich dazu folgendes sagen. Dies ist ein elektromechanischer Filter, scheibenförmig, rechteckig. Sein Schwingsystem enthält 5 aktive Resonatoren, die Nennfrequenz beträgt 500 kHz, die Bandbreite beträgt 500 Hz und es liegt unterhalb der Nennfrequenz. Die erste Gruppe von EMFs ist für Einseitenband-Kommunikationssysteme und andere elektronische Geräte bestimmt. Ihr Körper ist zylindrisch mit einem Durchmesser von 14 mm. An den Stirnseiten des Gehäuses sind Blütenblätter angeschweißt, die zur „Erdung“ des Gehäuses dienen (Abb. 1). Ein- und Ausgang des Filters sind nicht galvanisch mit dem Gehäuse verbunden. Die Zuleitungen der Spulen bestehen aus starren Drahtsegmenten mit einem Durchmesser von 0,8 mm. Beim Einbau in Geräte können sie verbogen werden, allerdings mit Vorsicht, um die Buchsen nicht zu beschädigen.
Alle Filter dieser Gruppe 9 sind resonatorsymmetrisch, d. h. ihr Ein- und Ausgang haben die gleichen Parameter. Der Eingang wird normalerweise als die Seite des EMF angesehen, von der aus sein Symbol beginnt. Der Wirkwiderstand der Spulen beträgt 105 ±10 Ohm, die Kapazität der angeschlossenen Kondensatoren beträgt 60...100 pF. Die Eingangs- und Ausgangswiderstände betragen 20 ± 5 kOhm, der Gütefaktor der Schaltungen liegt bei etwa 10. Die betrachteten Filter sind interessant, weil sie die ersten inländischen EMF waren, die als Produkte mit breiter Anwendung in die Massenproduktion eingeführt wurden. Das nach ihnen benannte Werk war das erste, das ihre Produktion beherrschte. N. G. Kozitsky (Leningrad) im Jahr 1961. Im Sommer 1962, dem Jubiläumsjahr, wurde der 5ste „EMF-D-500-ZV“ mit entsprechenden Ehrungen hergestellt, die die Fabrikarbeiter dem Autor dieses Artikels überreichten. Die zweite Gruppe von EMFs umfasst Filter, die für spezielle Geräte entwickelt wurden. Alle von ihnen sind 11-Scheiben, symmetrisch. Unter ihnen ist eine Reihe von Schmalband-EMFs für Durchlassbänder von 0,3 bis 1,5 kHz zu erwähnen (entwickelt 1962). Sie unterscheiden sich von anderen Filtern dadurch, dass zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Schwingsystems die Verbindung ihrer aktiven Resonatoren nach einem komplexen Schema erfolgt, bei dem verstimmte („passive“) Scheibenresonatoren zum Einsatz kommen. Die Gesamtabmessungen der Filter sind in Abb. dargestellt. 2. Ihre Ein- und Ausgabeparameter sind die gleichen wie die der Filter der ersten Gruppe.
Die dritte Gruppe von EMFs ist eine einheitliche Filterreihe für eine breite Anwendung in Durchlassbändern von 0,3 bis 35 kHz. Die darin enthaltenen Filter sind für die Leiterplattenmontage konzipiert, ihr Gehäuse hat daher eine rechteckige Form (Abb. 3). Das EMF-Gehäuse mit 11 Scheiben hat eine Länge von 62 mm, mit 9 und 7 Scheiben – 54 mm, mit 5 Scheiben – 47 mm.
Der aktive Widerstand der Spulen dieser EMF-Gruppe beträgt 50 ± 5 Ohm, die Kapazität der Kondensatoren beträgt 60...150 pF. Zur einfacheren Koordination mit Transistorschaltungen wird ein Abgriff aus einem Teil der Spulenwindungen hergestellt. Dadurch verfügen der EMF-Dateneingang und -ausgang über jeweils drei Pins. Der Eingang ist mit einem Punkt markiert. Kondensatoren werden an die Pins 1–3 und 4–6 angeschlossen. Zwischen denselben Pins wird der gesamte Eingangs- und Ausgangswiderstand des EMF gemessen. Es beträgt 16 ± 5 kOhm. Der Eingangswiderstand zwischen Pin 1 und 2 beträgt 20,6 kOhm, der Ausgangswiderstand zwischen Pin 4 und 5 beträgt 0,5 ±0,15 kOhm. Es ist zu bedenken, dass eine solche Lösung privat ist. Daher sollte die Möglichkeit einer vollständigen Einbindung von Filtern in den Stromkreis über die Pins 1 - 3 und 4 - 6 nicht ausgeschlossen werden. Filter der vierten EMF-Gruppe (Abb. 4) wurden für Geräte entwickelt, die in einem weiten Temperaturbereich arbeiten. Sie sind für den Einsatz in thermostatisierten Geräten (t=85°C) vorgesehen. In der Tabelle entsprechen ihre Parameter genau dieser Temperatur.
Alle Filter enthalten 11 Scheiben und haben die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser. Die Bandbreiten der in dieser Gruppe enthaltenen Schmalband-EMF liegen zwischen 0,3 und 1,1 kHz. Die übrigen Filter haben Durchlassbereiche von 3 bis 7,8 kHz und zeichnen sich durch eine erhöhte Selektivität aus. Wie in der dritten Gruppe werden ihre Spulen mit einem Gewindebohrer hergestellt. Der Filtereingang hat 3 Pins, der Ausgang 4. Der letzte Pin ist aus dem Gehäuse gefertigt und hat keine Buchse. Hinsichtlich der Ein- und Ausgabeparameter sind diese Filter identisch mit rechteckigen Filtern. Tatsächlich haben die meisten Filter aller Gruppen bessere Parameter als die in der Tabelle angegebenen. Verschiedene Unternehmen, darunter auch Entwickler, produzierten Scheiben-EMFs, die sich in Bezug auf Bandbreite, Anzahl der Resonatoren, Nennfrequenz, Eingangs- und Ausgangsimpedanz, externes Design usw. geringfügig von den betrachteten unterschieden. Wenn diese Unternehmen der von den Entwicklern vorgeschlagenen Technologie folgten und die verwendeten Die von ihnen empfohlenen Materialien, die speziell für EMFs entwickelt wurden, die selektiven Eigenschaften (bei gleicher Anzahl aktiver Resonatoren) sowie der Temperaturkoeffizient der Frequenz für solche EMFs sollten den im Artikel angegebenen ähnlich sein. Im Laufe der Zeit änderten einige Abteilungen und Unternehmen die Namen der von ihnen hergestellten EMFs. Dadurch sind im alltäglichen Gebrauch immer noch die gleichen Filter mit unterschiedlichen Namen üblich, was zu gewissen Schwierigkeiten führen kann. Lassen Sie uns kurz auf dieses Thema eingehen. Laut Preisliste des Ministeriums für Elektronikindustrie wurden EMFs der dritten Gruppe umbenannt. Die neuen Bezeichnungen geben nicht die Anzahl der aktiven Resonatoren an und verschieben den Buchstaben, der die Lage des Durchlassbereichs angibt, relativ zur Nennfrequenz. Es ist direkt hinter ihr platziert. Beispielsweise wurde der Filter EMFDP-9R-500-2,75V in EMFDP-500V-2,75 umbenannt. Unter Funkamateuren sind solche Filter weit verbreitet. Die Bezeichnungen der EMF der ersten Gruppe haben sich nicht geändert. In der Preisliste gibt es keine Filter der zweiten und vierten Gruppe. Vor etwa 12 bis 13 Jahren wurde ein neues Abteilungssymbolsystem eingeführt, das für vier EMF-Gruppen vereinheitlicht wurde (OST 11 206 801-87). Die Symbole für Filter in diesem System bestehen aus den folgenden Elementen: das erste Element – die Buchstaben FEM (elektromechanischer Filter); die zweite ist eine Abbildung, die den Filter entsprechend der Art der verwendeten Resonatoren charakterisiert; drittens - Registrierungsnummer; viertens – eine Zahl, die der Nennfilterfrequenz in kHz entspricht; fünftens – eine Zahl, die der Bandbreite in kHz entspricht; sechstens – die Buchstaben H, B oder C, die die Position des Durchlassbandes relativ zur Nennfrequenz angeben; die siebte ist eine Zahl, die den Konvertertyp angibt, und die achte ist der Buchstabe B, der die Allklimaversion des Filters angibt. Zwischen dem 2. und 3., 3. und 4., 4. und 5. sowie 6. und 7. Element steht ein Bindestrich. Nummer 1 des zweiten Elements zeigt, dass die Resonatoren hantelförmig, 2 scheibenförmig, 3 stimmgabelförmig, 4 plattenförmig und 5 zylindrisch sind. Im siebten Element entspricht Nummer 1 elektromagnetischen Wandlern, 2 piezokeramischen, 3 magnetostriktiven und 4 kombinierten. Das betrachtete System ermöglicht es, die vorhandene Festplatten-EMF eindeutig zu bewerten und unter Berücksichtigung ihrer Gesamtabmessungen alle Filterdaten anhand dieses Artikels zu ermitteln. Beispielsweise entspricht der FEM2-045-500-2.75V-3-Filter dem EMFDP-500-2,75V-Filter und gehört zur dritten Gruppe von EMFs. Eine Reihe von EMFs mit den neuesten Kennzeichnungen finden Sie im Nachschlagewerk von A. I. Ladik und A. I. Stashkevich „Elektronische Geräteprodukte. Piezoelektrische und elektromechanische Geräte“, erschienen 1993 im Verlag „Radio and Communications“. Leider gibt es nicht genügend Informationen über Festplatten-EMFs, um ein vollständiges Bild bestimmter Filter zu erhalten. Wenn Sie ein EMF in die Hände bekommen, auf dem etwas Unverständliches steht oder das keine Markierungen aufweist, versuchen Sie, seine Eigenschaften selbst zu beurteilen. Um das Problem zu lösen, benötigen Sie einen GSS mit niedrigem Ausgangswiderstand (50...75 Ohm), ein Hochfrequenz-Millivoltmeter (MVL) mit hohem Eingangswiderstand und zwei variable Kondensatoren von jeweils 100 pF. Es ist auch ratsam, einen Frequenzmesser zu haben. Verbinden Sie alles wie in Abb. 5.
Schalten Sie die Modulation des Generators aus, stellen Sie den Trägerpegel auf etwa 1 V ein. Stellen Sie die Anfangskapazität der Kondensatoren C1 und C2 auf 60...70 pF ein. Als nächstes ermitteln Sie durch Ändern der Abstimmfrequenz des Generators im Bereich der erwarteten Nennfrequenz die Filterreaktion und stellen die EMF-Schaltkreise mithilfe von Kondensatoren auf den maximalen MVL-Wert ein. Messen Sie dann den Frequenzgang des Filters Punkt für Punkt, so detailliert es die von Ihnen verwendeten Instrumente zulassen. Damit können Sie den Filter anhand der Form und Größe seines Körpers bewerten, herausfinden, zu welcher im Artikel beschriebenen Gruppe von EMFs er gehört, und seine Parameter bestimmen. Autor: K. Shulgin (U3DA)
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