Inleiding

Nadat Alle, PE0AJF  op zijn LimeSDR in de 2m band veel vreemde signalen voorbij zag komen had hij besloten om een 2m filter te te proberen. De LimeSDR heeft een bereik van 100kHz tot 3,8 GHz en kan 2 ontvanger en zenders faciliteren.

PA0HPV bood aan om zijn filter te lenen om te kijken of dit de storing kon verminderen.

Inderdaad gaf dit een veel rustiger beeld op de 2m.

Met deze constatering besloot hij ook maar een 2m filter te kopen of te bouwen.

Uitvoering project

Na enig speurwerk in de VHF-UHF manual en op Internet kwam Alle tot de conclusie dat een Helix filter een goed maakbare oplossing zou zijn waarbij hij zijn nieuwe NanoVNA prima kon gebruiken. De spulletjes doorzocht en hij vond nog een meter 1,5 mm verzilverd draad en een paar mooie stabiele luchttrimmers, goed voor in ieder geval 2 helix kringen. Een kastje en BNC connectoren besteld die hij verder nog nodig had.

Gestart met het doormeten van het filter van het geleende filter. Hier kwamen wat vreemde zaken boven water, met de calibratie van de NanoVNA, die uiteindelijk terug te leiden waren tot een slechte RG58 kabel en een probleem in de NanoVNA. Nieuwe kabels gemaakt met hyperflex kabel en nieuwe BNC connectoren. Ook de laatste versie firmware in de NanoVNA geladen maar deze had nog steeds een grillig verloop over het spectrum. Dit leek op een aanpassingsprobleem in port 2 van de NanoVNA. Voorzichtig het apparaatje open gemaakt, de afscherming bij port 2 verwijderd (zit er opgeklikt) en de SMA connector, die er niet helemaal senang uitzag, opnieuw gesoldeerd. Na een nieuwe calibratie was er een redelijk egaal verloop door het spectrum te zien.

Opnieuw het filter gemeten, dit had een acceptabele doorlaat demping maar de reflectie was niet helemaal jofel en er zat een tweede maximum rond 135 MHz. Op zich wel mee te werken voor ontvangst maar voor zenden was de VSWR te hoog. Er was nu in ieder geval een goed uitgangspunt.

Inmiddels ook de bestelde BNC connectoren en de HF kastje binnen gekregen. Eerst een mal gemaakt voor de boorgaten voor de trimmers en de diverse gaten gemaakt. Ook in de bodem 1,5 mm gaatjes geboord voor de aarde van de helix kringen.

Alle wist niet precies hoeveel windingen er nodig waren voor de helix kringen. Dit met Coil64 een applicatie die dit kan berekenen. Een eerste poging kwam uit op 8 windingen op een 12mm buis gewikkeld.

Na de assemblage bleken de kringen tussen 40 en 85 MHz te pieken, met een heel brede doorlaat. Heel leuk, maar niet echt bruikbaar. (mogelijk voor de 4 of 6 m band interessant om de FM te onderdrukken) Er was ook nog een 2m LNA van SSB electronics gevonden (ook al meer dan 20 jaar oud), met de toen vermaarde BF961. Hierin zat ook een helix kring. Dit vervolgens als voorbeeld genomen. Nagerekend met de applicatie Coil-64, zie de berekening verderop. Uiteindelijk 6 windingen op een 10mm boor gewikkeld.

De nieuwe metingen lieten ook zien dat de trimmers te groot waren. Narekenen in Coil64 geven een waarde van 3 pF. Een serie condensator van 12 pF is daarom in de kring opgenomen.

Het volgende onderzoek was de koppeling tussen de helixkringen. Na enig experimenteren en nazoeken op internet bleek alleen een los draadje als beste uit de bus te komen. Een sterkere koppeling geeft minder verliezen maar ook de doorlaat bandbreedte wordt groter, doel is 2 MHz.

Alles natuurlijk symmetrisch

Het resultaat is in de bijgevoegde fotoos en plots te zien.

Al met al een leerzaam project en ik heb gelijk met instemming van PA0HPV ook zijn filter geoptimaliseerd. De comclusie is dat de NanoVNA is een onmisbaar item voor het maken van goede HF filters en een filter voor de 2m band is must.

Naschrift: Helaas wordt daarmee ook het immense bereik van de LimeSDR door het filter beperkt. Ik verwacht overigens nog een Vermogens versterker van Qorvo, ook aangekocht via CrowdSupply, voor alle amateur banden tot 3410 MHz, hopelijk heeft die de ingebouwde filters ook voor ontvangst beschikbaar.

Coil64 v1.2.12 – Eén-laags spoel met ronde draad

Invoer:
Aantal windingen van de spoel N: 6
Frequentie f: 145 MHz
Diameter van de spoelvorm D: 10 mm
Draad diameter d: 1,5 mm
Draaddikte met isolatie k: 1,5 mm
Ruimte tussen de wikkelingen p: 3 mm

Resultaten:
Inductantie L = 0,203 microH
Draadlengte zonder toevoerdraden lw = 21,752 cm
Wikkellengte l = 19,500 mm
Draad gewicht m = 3,42108 g
Reactantie van de spoel X = 185,065 Ohm

Eigen capaciteit Cs = 0,404 pF
Spoel eigen resonantiefrequentie Fsr = 330,772 MHz
Q-factor van de spoel Q = 982
Weerstand van de spoel Rdc = 0,002 Ohm
Verliesweerstand ESR = 0,188 Ohm

Meerdere mogelijkheden voor parallel LC-circuits:
=> Capaciteit van de kring: Ck = 5,527 pF
=> Karakteristieke impedantie: ρ = 185 Ohm
=> Effectieve weerstand: Re = 91,692 kOhm
=> Bandbreedte: 3dBΔf = 292,658kHz