Eliptički filteri su po meni možda najidealniji kompromis između karakteristika i osobina slabljenja sa jedne strane, i komplikovanosti dizajna i izrade sa druge. Nijedna druga vrsta filtera sa istim brojem komponenata ne može postići takvu strminu i slabljenje kao Eliptički filteri. Pokazaću vam jedan jednostavan metod za njihov dizajn koji je upotrebljiv za bilo koju frekvencu i bilo koji sistem "predajnik-antena" sa karakterističnom impedansom 50 oma, što je ujedno i najčešći slučaj i u praksi najprimenjljivije.
(http://bas.elitesecurity.org/elip0.gif)
Pogledajmo prvo ukratko građu ovog filtera koja je data na gornjoj slici. U osnovi je on jedan klasičan LOW-PASS filter "Pi" tipa sa kondenzatorima na ulazu i izlazu, ali kod koga su paralelno induktivitetima dodati još i kondenzatori (C2 i C4). Na taj način su dobijena dva paralelna oscilatorna kola (L2/C2 i L4/C4) koja su postavljena seriski na putu signala i imaće veoma veliko slabljenje tj. neće propuštati one frekvence na kojima su rezonantna. To su takozvani "trapovi" i naći ćete ih na mnogim mestima pa i kod poznate W3DZZ antene gde imaju istu ulogu. U koliko se dizajn "naštimuje" tako da rezonantne frekvence ova dva kola "padaju" na drugi i treći harmonik signala radne frekvence (ili što bliže, dakle 3...5% je OK), dobiće se filter sa najboljim mogućim karakteristikama, budući da većina štetnih zračenja kod radio-predajnika najčešće potiče od drugog i trećeg harmonika jer su oni po nivou daleko veći od svih ostalih. Propusna kriva ove vrste filtera data je na sledećoj slici.
(http://bas.elitesecurity.org/elip3.gif)
Evo kako treba uraditi proračun:
**PAŽNJA** (ako u toku proračuna frekvencu unosimo u "MHz", otpornost u "Ω", u krajnjem rezultatu ćemo dobiti kapacitete u "µF" a induktivitete u "µH")
Prvo se odredi "Fg" (granična frekvenca do koje filter treba sve da propusti bez slabljenja) da bude malo viša od maksimalne radne frekvence. Tada se nađe frekvenca sredine radnog opsega i iz nje se nađe njen drugi harmonik koga označimo sa Fsr2 . To sada uvrstimo u formulu
(http://bas.elitesecurity.org/elip1.gif)
Tako dobijenu vrednost uporedimo sa vrednostima u koloni "ωs" u Tabeli1, i nađemo najpribližniju vrednost i označimo ili zapamtimo taj red. Podatke iz tog reda ćemo koristiti u daljem proračunu.
(http://bas.elitesecurity.org/Tabela1.gif)
Sada, znajući graničnu frekvencu filtera i ulaznu i izlaznu impedansu, treba izračunati "privremene konstante" Cx i Lx a to ćemo uraditi uz pomoć formula
(http://bas.elitesecurity.org/elip2.gif)
E sad, da bi dobili konkretne vrednosti za kapacitete i induktivitete, koristimo Cx i Lx kao i vrednosti iz odabranog reda u Tabeli1 i to na sledeći način
(http://bas.elitesecurity.org/elip4.gif)
PRAKTIČNI PRIMER PRORAČUNA
Za praktičnu demonstraciju sam odabrao proračun filtera u izlazu jednog predajnika na 144MHz.
Za početne parametre sam uzeo da je i ulazna i izlazna impedansa 50 Ω, i za graničnu frekvencu Fg=149MHz. Sredina radnog opsega (144-146)je 145MHz a njen drugi harmonik je na 2 x Fg , dakle Fsr2=290MHz. Ako sada uvrstimo ove vrednosti u formulu za ωx dobićemo vrednost 1,946. Ovu vrednost sada uporedimo sa vrednostima za ωs u Tabeli1. Najbliža vrednost je 1,941 u šestom redu i sada zapamtimo taj red jer će se u daljem proračunu koristiti vrednosti iz tog reda.
Sada se izračunaju Cx i Lx i za Cx se dobije 0,0000213 a za Lx se dobije 0,0534. Da bi se dobile konkretne vrednosti za kondenzatore i zavojnice u filteru treba vrednosti za Cx i Lx množiti sa vrednostima za C1 C2... itd. iz šestog reda Tabele1. Tako se dobijaju sledeće vrednosti:
C1=Cx X C1# = 0,0000213 X 1,236 = 0,0000263µF = 26,3pF (stand. vrednost 27pF)
C2=Cx X C2# = 0,0000213 X 0,0798 = 0,00000169µF = 1,7pF(stand. vrednost 1,8pF)
C3=Cx X C3# = 0,0000213 X 1,923 = 0,0000409µF = 41pF(stand. vrednost 39pF)
C4=Cx X C4# = 0,0000213 X 0,2177 = 0,00000463µF = 4,7pF
C5=Cx X C5# = 0,0000213 X 1,117 = 0,0000237µF = 23,7pF(stand. vrednost 22pF)
L2=Lx X L2# = 0,0534 X 1,266 = 0,0676µH = 67nH
L4=Lx X L4# = 0,0534 X 1,118 = 0,0597µH = 60nH
Normalno, ove vrednosti se u praksi mogu zaokružiti na najbliže standardne vrednosti kako je to dato u zagradama, bez bojazni da će to za amaterske potrebe previše značajno uticati na karakteristike filtera. U koliko baš fanatično želite da postignete tačne vrednosti koristićete paralelne kombinacije dva ili više preciznih kondenzatora.
Za ovakav filter onda znamo sledeće karakteristike:
***(skoro)bez slabljenja će propustati sve frekvence do 149MHz
***već od frekvence 1,941 X 145=281,445MHz će slabljenje biti barem 59,9dB i na svim frekvencama višim od te neće biti manje od te vrednosti
***L2/C2 će biti rezonantni negde oko 470MHz, a L4/C4 će biti rezonantni oko 300MHz i na tim će frekvencama slabljenje biti dosta veće od 59,9dB čak i do 75..85dB što je ogromno slabljenje.
Koliko je to veliko slabljenje, vidi se iz podatka da na onoj frekvenci koja je u filteru oslabljena za 60dB, njen nivo na izlazu filtera je jedan milioniti deo od snage koju taj signal ima na ulazu. Pri 80dB slabljenja, izlazni nivo je stomilioniti deo!!!