Consideraciones prácticas de un filtro Butterworth

Aquí es una calculadora que puede usar y traza la frecuencia / respuestas de fase Y parece que puedes modificar los valores: -

Aquí es otro.

Aquí hay otra

Y otro

No puedo suscribir ninguno de ellos, pero parece que hay mucho para elegir O obtener LTSpice (ahora esa es mi principal recomendación).

1 - Hazte con un programa SPICE. Incluso una versión de funcionalidad limitada podrá manejar este tipo de cosas. Podrás ingresar los valores exactos.

2 - Dicho esto, no te molestes. Sus valores nominales son tan buenos como cualquiera. En las frecuencias en las que está trabajando, nada se comportará exactamente como usted cree que lo hará. Los parásitos y las técnicas de construcción serán los principales modificadores de su respuesta de filtro.

Considere alternativas más simples a butterworth. Estas son señales de banda relativamente estrecha, por lo que los armónicos también tienen frecuencias estrechamente definidas.

Forme un filtro de paso bajo con dos muescas en los armónicos segundo y tercero: se pueden combinar en un filtro Cauer (elíptico) de orden inferior: menos complejo, más fácil de construir.

O dado un nivel de potencia adecuado, puede ser posible eliminar el segundo armónico por diseño dejando solo armónicos de orden impar (principalmente el tercero) de los que preocuparse. Luego, será suficiente una sola muesca a 432 MHz como parte de un filtro Cauer de 3er orden. (A frecuencias más bajas, un amplificador push-pull cancela los armónicos pares, no sé si un enfoque similar funciona a 2m).

Me pregunto por qué eligió la configuración de Butterworth en primer lugar para un requisito tan estricto. La única ventaja de Butterworth que puedo ver es la ondulación de la banda de paso cero. Puede obtener una ondulación muy pequeña o casi inexistente con los filtros Cauer (elípticos), para un orden de circuito más simple y una atenuación máxima. Otra topología de filtro de ondulación de banda de paso cero es Chebyshev Type 2, posiblemente más sencilla, pero todavía no he jugado con ella.

Para responder a su pregunta sobre la topología y la implementación del circuito de los componentes que ha calculado, y sin más información sobre su fuente de cálculos, los componentes podrían colocarse en una topología de escalera (también conocida como topología de Cauer) - los condensadores en derivación (es decir, en paralelo), alternando con los inductores en serie, con \ $ C_1 \ $ líder, así:

Esposiblequedeseeprobarunprogramadediseñodefiltrollamado Elsie , que ha sido escrito para la comunidad de radioaficionados por un Radioaficionado estadounidense.

La versión gratuita del programa calcula una gama de topologías de filtro hasta un cierto orden, y está repleta de muchas características interesantes, como una ayuda en línea bien escrita de estilo tutoria, trazado del rendimiento y esquema, 5% - sustitución de componentes de valor, edición del esquema del circuito, simulación de Monte Carlo, etc .; Demasiados para enumerar aquí.

También te estás perdiendo la diversión de experimentar como radioaficionado (supongo que eres uno, según tu primera oración) si no estás dispuesto a intentar al menos lanzar el circuito en una simulación de circuito. Programa / s (ya mencionado por @Andy Aka y otros) para jugar con la topología y los valores de los componentes.

Para un programa de simulación y modelado de código abierto, intente SciLab .

73s

@WhatRoughBeast tiene razón, a esos valores de parámetros, los parásitos serán un gran problema. Sin embargo, si prefieres pensar en hacer cosas, en lugar de hacerlo, aquí tienes una alternativa.

Necesitará un modelo para su filtro (espacio de estado o función de transferencia), que debe tener para diseñarlo (incluso si no se dio cuenta). Puede usar Python con la Biblioteca del sistema de controles para analizar su sistema. Quería mencionar esta técnica porque hace 10 años esto requería una licencia de Matlab costosa, por lo que creo que la libre es una buena oferta aquí.

Hay una gran cantidad de funcionalidades allí, podría analizar la sensibilidad de los parámetros, las funciones de pasos o lo que sea. Hay tantas opciones que tal vez nunca puedas intentar realmente (no hagas esto). También puedes hacer todo esto en Spice, pero la curva de aprendizaje y el tiempo de iteración del diseño son más pronunciados.

Aquí hay una gráfica de Bode de 1 / (s + 1) filtro de paso bajo.

from control.matlab import *

num = [1]
den = [1,1]
G = tf(num,den)
bode(G)