ラダー型クリスタルフィルター − 接続するコンデンサ、素子数による特性の違い −

2015.11.15新規作成 / 2015.11.15更新

 当局の自作AM機に多用しているラダー型水晶フィルターの周波数特性を測定しました。今回は素子数は6素子として帯域幅を決めるコンデンサを変えて計測しました。また、参考として水晶の素子数を変えたものも計測しました。

JR8DAG/菅野 正人

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【測定器】
 RIGOL DSA815-TG
 トラッキングジェネレーターの出力:-20dBmで計測

【参考リンク】
6素子ラダー型クリスタルフィルター(12MHz他)

 【回路図】
 ラダー型水晶フィルターは1:4のトランスを介して計測しています。水晶はICソケットを使用して差し換えるようにしています。周波数はMicro6AM2002で使用しているサトー電気で購入した11.059MHzのHC-49Uを使用し、素子数はMicro6AM2002と同じ6素子で計測しました。
 最後のC1:47pF、C2:100pFについては4素子、2素子についても計測しました。

回路図

 【実装の様子】
 ICソケットを使用して水晶とコンデンサを交換できるようにしています。写真は12MHzの水晶になっていますが、サトー電気で発売している11.0592MHz(HC-49U)を使用しました。コンデンサはC1:0〜47pF、C2:0〜100pFにして計測しました。
実装の様子

 【6素子、C1:、C2ともに未接続】
 中心周波数11.059MHz、スパン幅50kHzでの計測結果です(以下すべて同じです)。
 帯域幅が10kHz以上と広いだけでなく水晶のばらつきと思われる暴れが見られること、低い方の減衰量が-30dB程度と低い結果となりました。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:5pF、C2:10pF】
 帯域幅は10kHz以上と広く、減衰傾度も緩いですが、フィルターぽい特性になりました。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:10pF、C2:20pF】
 帯域幅は10kHz、減衰傾度は緩く、帯域内の暴れも見られますが、FM用のフィルターとして使えるかもしれません。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:15pF、C2:30pF】(参考:11.059MHz 6素子 C1:15pF、C2:30pFの計測結果)
 帯域幅は約7.2kHz、減衰量は-60dBでした。C1:10pFに比べると帯域幅が狭くなり減衰傾度も良くなるようです。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:22pF、C2:47pF】
 C1:22pF、C2:47pFです。帯域幅は約5.7kHzでAMで使用するにはちょうど良い帯域幅ではないかと思います。減衰量も-60dBが確保されています。帯域内の暴れが見られますが、受信音は普通に聞こえます。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:33pF、C2:68pF】
 Micro6AM2002において採用しているC1:33pF、C2:68pFです。帯域幅は約4.3kHzでAMで使用するには少し狭い感じですが、低い周波数の方の減衰傾度も良く、Es伝搬での交信で使用する場合は、これくらいの特性はあった方が良いかもしれません。また、AM/SSB兼用のフィルターにも良いかもしれません。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【6素子、C1:47pF、C2:100pF】
 帯域幅は約2.7kHz、減衰傾度も両方向の周波数で対象となり、SSBで使用するにはちょうど良い特性ではないかと思います。減衰量も-60dBが確保されています。帯域内の暴れも少なくなっています。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)

 【4素子、C1:47pF、C2:100pF】
 C1:47pF、C2:100pFのまま水晶を4素子にしたものです。帯域幅は約2.9kHz、減衰量も-60dBと大きく変わりませんが、減衰傾度は緩くなるようです。減衰傾度は緩いものの、減衰量は-60dBとなりますので、JR8DAG-2006AMをはじめとして50MHz AMトランシーバーで4素子を採用していたのは妥当な結果と言えるかと思います。
計測結果(中心周波数24.750MHz,スパン幅100kHz)

 【2素子、C1:47pF、C2:100pF】
 C1:47pF、C2:100pFのまま水晶を2素子にしたものです。帯域幅は約2.1kHzですが、減衰傾度もかなり緩くなり、減衰量も-30dB程度に低下するようです。
計測結果(中心周波数11.059MHz,スパン幅50kHz)