025: 50MHz low pass filter

 JF1DMQ山村さんが推奨するλ/4多段型LPFは、通過特性の再現性が良いので一般アマチュアでも安心して作れるフィルタです。当局もこれを多用してきましたが、単体通過特性を系統的に測ったことが無かったので、50MHzバンド用フィルタ(パイ型2段、3段、そして4段)の特性を取ってみました。

(1) 2段では100MHz(50メガの2倍高調波)抑圧がまだ不十分(-29dB)で、3段以上が実用域。4段になるとサプレッションは55dB以上と良好。50MHz帯の通過ロスは上記のいずれも0.2~0.35dB程度で大変少なく、暴れやリップルもない。100MHzに減衰極を設けたものは100~300MHzで60dB以上のサプレッションが取れる。その場合360MHz付近の通り抜けを防ぐため、減衰極はアンテナ出力端から一段手前側に入れるのが良い。

(2) コイルの巻き方が多少ばらついても特性への影響は小さい。トロイダルコアを使う限りコイル間のシールド板は全く不要。10Wレベルまでならキャパシタは50V耐圧セラミックコンデンサでOK(Qは50MHzで1000以上有り、特性悪化の心配はない)。50W 以上に対応する場合は、耐圧500Vのシルバードマイカが好適。

(3) フィルタを収める金属ケースへのグラウンドパターンのアースポイントは、入出力コネクタの二個所だけにする。不適切なアースでRF迷電流を生じさせてしまうと、抑止バンドの減衰は10dB以上簡単に悪化する。

 メーカー製のLPFと比べれば肩の落ち方は緩いとはいえ、装着目的が高調波低減ならこのシンプルなLPFでメーカー製並みのパフォーマンスを十分得ることができます。自作フィルタには定K型やチェビシェフ型なども使われていると思いますが、測定器で通過特性を測ることができない場合は、クリチカルな調整が不要なQ=1の、このλ/4多段型LPFがとても頼りになります。



The λ/4 multistage LPF recommended by Yamamura/JF1DMQ is reputed to be a reliable filter because of its excellent characteristic reproducibility. I have been using this filter a lot, but I have never measured the actual passband characteristics of the filters, so I took the characteristics of a pi-type two stage (5th order) to four stage (9th order) filter for the 50 MHz band as an example.

(1) The 2-stage configuration is still inadequate in suppressing 100MHz (-29dB) which would be the second harmonics of 50MHz, and three or more stages would be in the practical range. At the 4-stage, its suppression is better than 55dB. The insertion loss of the 50MHz band is very low, about 0.2 to 0.35 dB for all of the above, and there is no ripple. The one with an attenuation pole at 100 MHz can obtain suppression of 60 dB or more between 100 and 300MHz. In that case, the attenuation pole should be placed one step forward from the antenna output end to prevent through passage around 360MHz

(2) Even if the winding of the coil varies slightly, the effect on the characteristics is small. As long as a toroidal core is used, there is no need for shield plates between coils at all. If the output is at the 10W level, general 50V ceramic capacitors can be used. (Q is over 1000 at 50 MHz, so there is no worry about deteriorating characteristics.) For 50 W or more, silvered mica with a withstand voltage of 500 V is suitable.

(3) The only two grounding points for the ground pattern to the metal case that houses the filter should be at the input and output connectors. RF stray current caused by improper grounding can easily worsen deterrent band attenuation by 10 dB or more.

Although not as steep as a manufacturer's LPF, this simple LPF is sufficient to achieve the same level of performance as a manufacturer's LPF, if the purpose of installation is to reduce harmonics. I believe that constant-K and Chebyshev filters are also used in homemade filters, but if it is not possible to neatly measure the passband characteristics with a measuring instrument, a λ/4 multistage LPF with Q=1, which requires no critical adjustments, is a very welcome addition.

 

 

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2022年08月17日