10MHz ローパスフィルターの製作 その3

改良した10MHz LPFは40メガ付近で90dBと素晴らしい減衰です。ですが30メガを過ぎた辺りから、ノッチが入っているような感じで減衰カーブが不自然。APB-3の測定限界を超えた辺りなら理解できますけど減衰量が多すぎます。

LTspiceのシミュレーションでは40メガで73dBの減衰ですが、現物は設計よりも20dB近く減衰していることになります。
やはり、何かが起きてそう。ということは高い周波数でも「何かが起きて」てもおかしくありません。

DDS発振器の110メガの信号でIC-7000のSメーターをS9+60dBまで振らせ、LPFを入れるとS9まで落ちます。60dB程度減衰していますが、それでは35メガより減衰量が少なく何かが起きてるようです。

そこで改良版を作りました。疑いのある部品間の結合を減らすため間隔を空け、部品の下の余分なランドも削りました。

基板はストリップラインで50Ωを意識して、部品を載せない状態(スルー)でケースに入れてSWRを測ると60メガまでSWR1.0でした(10cm程度ですから当然?)。
でも部品を載せて計測するとやはり30メガ以上で減衰しません。

やはり主原因は結合ではなく、グラウンドループのようです。
同軸のシールド側は、ダイキャストケースと基板のグラウンドの両方を通りますから、BNC(右側)～基板のグラウンド～ケース～BNC(右側)と、大きなループができてしまっています。

このループがLPFの高域の特性を悪くしているのは前回の改良で明白ですが、まぁ、やってみないと身に沁みない性分ですからご容赦を。つまり迷結合の影響はループに較べて小さいようです。

ここで前回NPLさんからコメントいただいた「金属タワシ」の出番です。

ケースと基板のグラウンドでループができているなら、基板のグラウンドとケースを電気的に一体化すれば、ループが解消しちゃうハズ。

生憎、ウチの金属タワシは油で汚れているので、アルミホイルで代用しました。
金属タワシよりも密度は低いですが、なるべく基板のグラウンドとケースの両方に多数のポイントで接触するようにクシャクシャにして詰めました。

結果は・・・・素晴らしい

とても素直な減衰曲線で40メガで65dB近く減衰してLTspiceでのシミュレーションした減衰曲線と酷似しています。

高域の減衰量の悪化はケースと基板のグラウンドで形成されたループが原因だとすると、ダイキャストケースの上に基板をベタ置きすれば同じ結果になるはず。

基板のグラウンドとケースを電気的に接触させるため、ケース内に銅テープを貼って、基板のグラウンドの銅テープと重ね張りすることにしました(銅テープは糊が導通するタイプ)。

ご覧のようにケース自体をグラウンドとして使います。これならグラウンドのループは存在しません。

40メガで68dB減衰していますのでシミュレーションより5dB悪くなっています。シミュレーションは理想値なので、それより悪くなって当然で、逆に安心しました。
でも苦労したわりにはアルミホイルの詰め物バージョンと差がありません

因みにIC-7000で110メガの信号の減衰を調べましたが、S9+60dBの信号がS2まで落ちました。前回はS9でしたのでS7ほど高域の減衰が良くなったことになります。
NPLさん、アンドロメダさん、アドバイスいただきありがとうございました。