Calcul d’un filtre BF

Conception d’un filtre universel  CW – RTTY.

Introduction.

Ce texte est une traduction d’un article de DJ6HP traitant de la conception d’un filtre actif. Ce filtre est constitué de 4 amplis OP du type 741 montés en série et qui possèdent  la  particularité d’être utilisés soit en filtre sélectif soit en réjecteur de bande, la fréquence BF pouvant être variable . Je l’ai utilisé dans mon interface RTTY durant les années 80, lorsque je trafiquais dans ce mode.

Le schéma théorique est donné ici. On voit que les quatre amplis OP se bouclent. La sortie réjecteur de bande s’effectue directement derrière OP1, alors que la sortie sélecteur de bande s’opère derrière OP3. Le potentiomètre R est du type double permettant ainsi  de choisir la même bande de fréquence pour les deux cas de figure.

Pour les deux fonctions, nous avons les relations suivantes :

Fréquence de résonnance Fr = 1 / 6.28 . R .C

Facteur de qualité Q = Rq / R2

Gain en tension  G = Rv / R1

Il est interressant de noter que ces 3 relations sont indépendantes entre elles. Le gain G est donné pour la fréquence de résonnance. Le facteur de qualité Q est référencé par rapport à une bande passante classique à  -3dB.

Ce type de filtre a été utilisé par de nombreux radioamateurs opérant en télégraphie et est encore d’actualité de nos jours malgré l’utilisation d’amplis OP très classiques.

Elaboration d’un filtre RTTY.

On part du principe qu’en Ondes Courtes, le trafic RTTY s’effectue exclusivement avec un shift de 170Hz entre les deux fréquences Mark et Space de 1275Hz et 1445Hz. La fréquence centrale est donc de 1360Hz. La bande passante nécessaire est  établie à 330Hz.

Le filtre sélectif.

Dans le cas du filtre sélectif, et d’après les relations précitées, nous obtenons :

Un facteur de qualité Q égal à Fr / B  ( Fr = fréquence de résonnance et B = bande passante ), donc Q sera égal à 1360/330 = 4.12. En s’imposant R2 égal à 10kΩ, on trouve Rq égal à 41.2kΩ.

Au condensateur C, on choisit une valeur standart de 33nF. Dans ce cas, il est possible de calculer la valeur du potentiomètre double R  à partir de la première relation :

R2 = 3.55kΩ avec Fr = 1360Hz et C = 33nF.

Le gain G est fixé à l’unité, avec pour R1 une valeur imposée de 10kΩ. Dans ce cas Rv aura la même valeur de 10kΩ.

Voici donc les valeurs théroriques des composants necessaires au filtre sélectif.

Le filtre réjecteur ( Notch ).

Pour ce type de filtre , la fréquence de résonnance doit être variable comme pour le type de filtre précédent, mais son  facteur de qualité doit l’être également, afin de pouvoir jouer correctement sur l’élimination d’une fréquence parasite. Un potentiomètre supplémentaire doit donc être prévu pour ce cas précis.

En se fixant une valeur  R de 10kΩ ( valeur du potentiomètre de réjection ) en série avec une résistance de 2kΩ, on obtient une plage se situant entre 2 et 12kΩ. Ceci permet une couverture de fréquence  comprise entre 400 et 2400Hz d’après la première relation citée, si nous gardons C égal à 33nF. Cette plage de fréquence permet de couvrir correctement le domaine audible en mode SSB.

La largeur de bande de réjection est fixée à 50Hz pour une fréquence centrale de 1400Hz, ce qui nous ramène à un facteur de qualité Q égal  à 28. En se fixant Rq composé d’un potentiomètre de 200kΩ en série avec une résistance fixe  de 68kΩ, on pourra faire varier Q entre 7 et 27. Ainsi il sera possible d’obtenir vers 1400Hz une bande passante qui sera variable entre 52 et 200Hz.

La réalisation pratique.

Le schéma final se trouve ci-dessous. Un relais assure la commutation entre filtre sélecteur et filtre réjecteur car l’ensemble nécessite la commutation de quatre inverseurs. La fréquence de résonnance du filtre réjecteur est variable par potentiomètre ainsi que la largeur de la bande passante de réjection. Il est conseillé de prendre des condensateurs d’une tolérance de 1%.

Pour le filtre sélecteur, on peut fixer une fois pour toutes la fréquence centrale sur 1360Hz, permettant ainsi la réception des signaux RTTY sur une bande passante de 330Hz.

La réalisation pratique s’est faite sur plaquette véroboard.

rtty_filtre_actif

Ci-dessous, on retrouve le filtre actif sur la partie haute du circuit veroboard ( emplacement du relais) , la partie basse comprenant un générateur AFSK pour le trafic RTTY.

rtty3

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