Zelf bouwen, een 4500 Hz filter
voor Middengolf Zenders
Je kunt zo'n laagdoorlaat 4500 Hz filter voor middengolf zenders voor een paar tientjes kopen. Hoewel voor een beetje kwaliteit ben je al snel meer Euries kwijt.
Zonder zo'n filter kom je in de problemen want op de Middengolf geldt de regel dat je signaal niet breder mag zijn dan 4500 Hz. Doe je dat toch dan veroorzaak je storingen.
Zoals gezegd, die filters kun je kopen maar onze hobby is zelf bouwen en experimenteren dus dat gaan we doen. En soms bereik je daarmee mooie resultaten en op andere momenten stoot je je hoofd wel eens. Dat hoort erbij.
Het eerste experiment
Een 4500 Hz laagdoorlaat filter voor de LPAM zender
In de amateur literatuur is bijzonder weinig over dergelijke filters te vinden. Praktische en werkende voorbeelden vind je al helemaal niet :-(.
Zo'n filter moet bij voorkeur aan de achterkant zo steil mogelijk zijn. Dat wil zeggen dat het filter alles tot 4500 Hz onverzwakt doorlaat en alles wat daarboven zit sterk verzwakt. Kortom hoe steiler die curve is hoe beter.
Van de elektronica lessen uit een ver verleden wist ik wel dat zo'n filter het beste met spoeltjes en condensatoren kan worden opgebouwd. Zogenaamde LC filters. Maar op deze lage frequenties heb je daar toch flinke spoeltjes voor nodig en die had ik niet voorradig.
Ik besloot het met RC filters te proberen. In geluidsversterkers en mengpanelen worden die RC filters ook veelvuldig gebruikt om de klank van het geluid te beïnvloeden.
Een ontwerp gemaakt en dan aan de slag. De filters werden berekend op een afsnijfrequentie van net geen 4500 Hz (ongeveer 70% van de RC tijd). Het ontwerp zag er als volgt uit.
Het 4500 Hz RC-Filter bouwen
De bouw van dit 4500 Hz filter voor middengolf zenders gaat prima op een klein chassis van André van Beynum (zie: waar vind je die radio onderdelen).
Er is op dit chassis ook plaats genoeg voor een dynamiek compressor. Op de foto hieronder is die compressor nog niet aanwezig.
Daarna spanning aangesloten, een signaalgenerator erbij en de scoop op de uitgang en kijken wat het doet.
Het resultaat van dit 4500 Hz RC-filter
Het filter is bedoeld als een 6e orde filter. Drie filters die dankzij de terugkoppeling van uit de buis twee keer aan het werk mogen en zo zou er bij een toon van 9000Hz (1 octaaf hoger dan de grens van 4500 Hz) 36 dB demping moeten worden verkregen.
Zoals bovenstaand schema en de foto al verklapt vielen de resultaten zwaar tegen. Die 36 dB werd niet gehaald maar ik heb me de moeite bespaard om uit te zoeken hoe dat kwam.
De demping die dit RC filter laat zien vertoont namelijk vrijwel een lineaire lijn zoals afgebeeld op de afbeelding.
Jawel op 9000 Hz wordt er een forse demping gerealiseerd. Maar bij 1000 Hz en 2000 Hz zie je ook al een flinke demping optreden en dat is niet de bedoeling.
Toch een LC filter bouwen
Klik op het schema voor een grotere weergave
Een 4500 Hz filter voor Middengolf Zenders. Een goed werkend voorbeeld zou toch wel handig zijn. Helaas op Internet niet te vinden behalve wederom onze vriend Frederic Van Duerm.
Op de site over de historie van het Veronica schip, de Norderney, kom je bijgaand schema tegen. Het lijkt erop dat hij dit gekopieerd heeft van het zendschip Caroline - Mi Amigo dat in die tijd uitzond op 962 kHz.
Op mijn beurt kopieer ik dit piratenschema ook weer maar er zijn aanpassingen nodig omdat de inductiewaardes die dit schema vermeld niet in de handel zijn.
Spoeltjes vinden voor het 4500 Hz filter voor een middengolfzender
Spoeltjes met de juiste waardes vinden voor het 4500 Hz filter voor middengolf zenders dat viel nog niet mee. De waardes die het 'piratenschema' aangeeft vind je nergens.
Bij Mouser kun je nog het beste slagen. Ik vond daar spoeltjes van respectievelijk 27 mH, 22 mH, 18 mH en 12 mH.
Dat betekende wat rekenwerk. Eerst uitrekenen wat de sper- en doorlaat- waardes van het piratenschema zijn. Vervolgens voor de verkrijgbare spoeltjes condensatoren berekenen waarmee je dezelfde filterwaardes kunt bereiken.
Voor als je ook wilt rekenen.
De formule voor de filterberekening is: de frequentie f=1/(2π√LC)
DIY 4500 Hz filter voor middengolf zenders
Aan de slag met de Mouser spoeltjes van 27 mH, 22 mH, 18 mH en 12 mH. Omdat die waardes iets afwijken van het piratenschema moet ik voor het realiseren van de zelfde van de sper- en doorlaatfrequenties de condensatoren aanpassen.
Het 1e filter:
Spoel 22 mH. Voor het bereiken van de sper- en doorlaatfrequenties moeten de condensatoren aangepast worden. Ik kom uit op een 30 nF condensator parallel (sperfilter) en 60 nF.
De sperfrequentie = 6198 Hz.
Volgens de fabrikant is de Q factor van de spoeltjes 50.
De condensator zal daar niet veel van af doen maar het filter heeft ook te maken met een ingangsbelasting en een uitgangsbelasting (waaronder die C van 60 nF).
Conservatief schat ik in dat de totale Q rond de 10 zal liggen. Dat betekent dat grens op 3dB demping op Fres/Q = 6198/10 = plus en min 610 Hz ligt.
Die 60nF condensator vormt voor frequenties binnen de 3 dB bandbreedte na dit hoogohmige sperfilter nagenoeg een kortsluiting en daarmee nog eens een extra demping.
Het filter blokkeert ruwweg frequenties tussen 5500 & 6800 Hz.
Intermezzo
Leuk, die berekeningen maar werkt het ook vroeg ik mij af. recent kwam ik op het spoor van LTSPICE. Dit is een simulatie programma (gratis te downloaden) dat zo goed is dat ze het zelfs op universiteiten gebruiken.
Zie hier het resultaat van mijn aanpassingen en merk op dat de grafiek nagenoeg overeenkomt met de tekening van Frederic Van Duerm.
Na het zien van dit resultaat kon ik dit experiment met een gerust hart vervolgen.
Een simulatie resultaat van het 4500Hz filter voor middengolf zenders
P.s. De stippellijn geeft de mate van faseverschuiving aan die optreed tussen ingang en de uitgang van het filter bij de verschillende frequenties.
Het 2e filter:
De spoel wordt hier 12 mH. Hier wordt het een condensator van 102,2 (100 + 2k2) nF parallel (sperfilter) en 39,8 (33 +6k8) nF naar massa.
De sperfrequentie = 4547 Hz.
Het filter blokkeert ruwweg frequenties tussen 4000 & 5100 Hz.
Het 3e filter:
Een spoeltje van 18 mH. Dat brengt ons bij een 60 (27 +33) nF condensator parallel (sperfilter) en 57 (47 + 10) nF in serie (doorlaatfilter).
De sperfrequentie = 4845 Hz.
Het filter blokkeert ruwweg frequenties tussen 4300 & 5350 Hz.
Het 4e filter:
Dit 4e filter heb ik toegevoegd omdat ik merkte dat er rond de 9-10 kHz toch wat signaal door het filter lekte.
Een spoeltje van 27mH plus een parallel condensator van 10nF en een kortsluit condensator van 12nF.
De sperfrequentie is 9691 Hz.
Het filter blokkeert ruwweg frequenties tussen 8700 & 10700 Hz.
De stuurroosterweerstand van 1k is ongewoon laag in waarde. Toch werkt het prima en de tweede triode heeft er schijnbaar geen last van. Deze waarde heb ik gekozen om zo een stevige belasting op de filters te verkrijgen, meer stroom door de sperfilters waardoor hun werking effectiever wordt.
Het schema voor dit 4500 Hz filter voor middengolf zenders: (klik voor grotere weergave)
P.s. Dit filter werkt op zich goed maar de afstemming tussen filter en triodes is niet goed. En dat verstoort de perfecte werking van dit schema. Het kan dus beter!
Kijk voor meer informatie op diy-4500hz-filter-2.0
Het resultaat
Het resultaat van dit 4500 Hz filter voor middengolf zenders is uitstekend 😊! Het filter begint bij 3900Hz te verzwakken en bij 4600 Hz is het volume van signalen met ruim 40 dB afgenomen. Dat is een verzwakking van 10.000 maal.
Draai ik de frequentie verder omhoog dan verdwijnt het signaal en biedt mijn Owon geen inzicht meer want lager dan 50 mV per div kan ik hem niet instellen.
Hoe klinkt het geluid na het passeren van dit 4500 Hz filter?
Uitstekend. Nu ben ik niet meer de jongste dus mijn gehoor is niet meer superscherp maar als ik via een BoomBoom 80 Spotify aansluit op de ECC82 en de uitgang via een een LF versterker afspeel dan hoor ik nauwelijks een verschil met of zonder filter.
Kortom geen risico meer op storingen en overtreding van de bandbreedte regels op de Middelgolf en toch een mooi en helder geluid.
Dit resultaat biedt ook perspectief voor filters t.b.v. kortegolf experimenten. Hierbij gaat de bandbreedte naar 3 kHz omdat in de amateurbanden alleen spraak en geen muziek wordt uitgezonden.
Voor 3 kHz filters zullen de waardes van spoeltjes en condensatoren wat bijgesteld moeten worden dacht ik. De praktijk blijkt complexer zoals je kunt lezen in 3000Hz filter voor kortegolf zenders.
Afbouwen en klaar dacht ik
Ik ben tevreden met dit resultaat. Nu verder met de Analoge DIY Audio Compressor voor Middengolf Zenders dacht ik.
Eerst nog even netjes afbouwen. Een volume regelaar toegevoegd en een aan/uitschakelaar. Een led indicator erbij en klaar is kees.
Dat viel iets tegen. Die led indicator die voorzag ik van 6,3V wisselspanning die er toch al was voor de gloeidraden, die led indicator veroorzaakt stoorsignalen in mijn geluid.
Dat probleem viel snel op te lossen met een eenvoudige gelijkricht schakelingen (zie afbeelding).
Maar hierbij viel mijn aandacht op nog een issue. Het filter werkt prima bij stevige signalen van 500mV in tot 1V in. Maar bij zachte signalen, bijvoorbeeld 50mV is het signaalniveau in het filter erg laag,10 à 20 mV.
Bij die lage signaalspanningen is het filter gevoelig voor stoorsignalen en brom uit het 220 netwerk.
Een aandachtpunt voor de toekomst. Zie DIY 4500hz filter 2.0
-
Koos Overbeeke
Terug van 4500 Hz filter voor middengolf zenders naar LPAM
