CWオーディオアクティブフィルタを検討してみる

CW用のフィルタを持っていない受信機(無線機)向けに、AF段でのアクティブフィルタを設計してみる。と言っても、オンライン上のシミュレータを使うだけだけど。

Webブラウザで使えるし、たくさんのサンプルがあるのでとても便利。もちろん、イチから自分で設計することもできる。

このツールはとても便利なのだけど、操作にはちょっと癖があっていつも悩む。というとで、簡単にまとめておく。詳しい使い方は、サイドバーの「使用方法」メニューから辿れる。

今回のフィルタは、以前のアンケートを元に、中心周波数: 700Hzで設計する。

ちょっと思うところがあって、モールス好きの方々のCW受信音の高さ(Hz)をアンケート調査。サイドトーンと同じということになるのだろうけど、一...

最初の一歩

回路の選択

サンプル回路を使わせてもらうので、目的のものを選ぶ。今回は「多重帰還形4次BPF設計」を選択(「フィルタ」の中にある)。マウスでクリックすると開く。

シミュレーション範囲の選択

AC DEC START=~」の「」上で右クリックするとメニューが開く(文字の上ではなく「」の上で)。

なお、Chromeだとこのメニューが開かずに、ブラウザのメニューが出てしまう。

手元の環境だけかもしれないけど、こうなるようならWebブラウザを変えてみる。ここでは、Firefoxを使った。

メニューの「プロパティ」を選択。

中心周波数が700Hzなので、とりあえず、100~3kHzの範囲を指定しておく。OKを押したら、設定が反映されたことを確認する。

フィルタの設計条件を入力

先程の状態だとこのように編集状態のままになっている(それぞれのパーツ(子ウィンドウ)に枠がついた状態)。

まずは、この状態から抜ける。

上のメニューの「×」をクリック(何もないところで右クリックでも上と同じメニューが出る)。

選択された状態の枠が消える。

条件を入力。

ゲインはいらないので0のまま。中心周波数は、最初に掲げた条件から、700Hz。帯域幅は、とりあえず、300Hz。コンデンサは、0.01u(元々のサンプルが、10kHzで0.001μFだったので、周波数が一桁くらい変るからコンデンサも一桁動かしてみる)。その他は元のまま。

これで、「計算」ボタンを押すと、回路の定数が決まると同時に、シミュレーション結果が表示される。余談ながら、10nF = 0.01μF。

グラフは、上が中心周波数付近、下が広範囲。しかし、こんな広い範囲を見てもしょうがないので、逆に、さらに狭い範囲を見るように変更する。

下のグラフの上で右クリック。

「編集」を選択すると、各パーツに枠が付く。ここで、さらに右クリックすると、設定ウィンドウが出てくる。

右の方にあるメニューから「軸設定」を選択する。

700Hz付近を見たいので、X軸のパラメータを調整。X軸の最小(xmin)を400、X軸の最大(xmax)を1200に設定。刻み(xstep)は100で。同じく、Y軸も好みで調整。他の枠の中は、とりあえず空にしてみた。

これで「OK」を押す。

グラグが変更された。しかし、まだパーツに枠がついた状態なので、上のメニューの「×」を押して抜けておく。

これで最初のシミュレーション、および、設定は完了。後は、パラメータを変えて、いろいろ試せる。

帯域を150Hzに変更した場合

シミュレーション結果を見ると、帯域外の減衰はわりとブロード。フィルタの段数を増やせばシャープにできるのだろうけど、面倒なので、とりあえず、通過帯域をもっと狭くしてみる。ということで、150Hzで試してみた。

狭くはなったが、通過帯域のゲインがマイナスになっている。これは、「E12系列素子値使用」という条件をつけているため。中途半端な値が出ると厄介なので。

ゲインを上げる

ゲインがマイナスになってしまったので、逆に、プラスゲインを設定して再計算する。

通過帯域を狭くすると、聴感上の音量が下がるので、これくらいがいいのかもしれない。


こんなに素晴らしいシミュレータを公開してくれているざわざわウェアズさんに感謝。

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