Un filtre permet d’éliminer les signaux parasites ou indésirables pour ne laisser passer que la fréquence utile, améliorant ainsi la qualité de la transmission et de la réception. En fonction de votre emplacement et des émissions radio environnantes cela peut améliorer très significativement la réception de votre équipement. Chez moi qui suis face à de nombreuses antennes cela fait vraiment la différence.
Il existe deux principaux types de filtres utilisés par les amateurs pour les nœuds Meshcore :
- Filtre SAW : Il exploite la propagation d’ondes acoustiques à la surface d’un matériau piézoélectrique. Ce type de filtre est peu coûteux (15-25 €) mais sa puissance d’entrée maximale est limitée (20 dBm, soit 100 mW pour le filtre étudié ici). De plus les pertes d’insertions de ce type de filtre sont relativement élevées (2 à 3 dB).
- Filtre à cavité : Il exploite la résonance d’une cavité métallique. Ce type de filtre est plus coûteux (50-80 €) mais il accepte une forte puissance en entrée (> 20 W) avec de faibles pertes d’insertion (< 1 dB).
Protocole de mesure
Dans ce test, nous allons caractériser l’efficacité des filtres pour la fréquence MeshCore de 869,618 MHz (bande passante du signal : 62,5 kHz).
Les trois mesures suivantes sont effectuées avec un NanoVNA :
1. Pertes d’insertion
→ Mesure du coefficient de transmission S21 en mode LOGMAG
→ Objectif : < 1 dB sur la plage 868 – 871 MHz
2. Adaptation d’entrée / impédance 50 Ω
→ Mesure du SWR (ou S11 en RETURN LOSS)
→ Objectif : SWR < 1,2 sur la plage 868 – 871 MHz
3. Réjection hors bande utile
→ Mesure du S21 en mode LOGMAG en dehors de la plage 854,0 – 884,0 MHz
→ Objectif : atténuation > 20 dB dès ±15 MHz autour de 869,618 MHz
Calibration du NanoVNA
Brancher les câbles SMA fournis sur les ports 1 et 2 du NanoVNA comme vous pouvez le voir sur cette photo :
Suivez ensuite ces étapes :
- Régler le STIMULUS START sur 838 MHz
- Régler le STIMULUS STOP sur 900 MHz
- Positionner le connecteur SMA mâle-mâle (4) sur le câble relié au port 1
- Positionner le bouchon ouvert (1) sur le câble relié au port 1 et cliquer sur OPEN
- Positionner le bouchon court-circuit (2) sur le câble relié au port 1 et cliquer sur SHORT
- Positionner le bouchon charge 50Ω (3) sur le câble relié au port 1 et cliquer sur LOAD
- Connecter le câble relié au port 1 avec le câble relié au port 2 et cliquer sur THRU
Activer les traces suivantes :
- S21 LOGMAG
- S11 SWR
- S11 LOGMAG
Et positionner les marqueurs suivants :
- 1 : 869 MHz
- 2 : 854 MHz
- 3 : 884 MHz
Pour un autre tutoriel j’avais expliqué en vidéo comment effectuer la calibration pour une mesure S11, il manque la calibration THRU mais cela pourrait aider.
Filtre à cavité callboost CFL868-S20
C’est le premier filtre à cavité que j’ai acheté. On trouve actuellement un modèle similaire de callboost pour environ 72€. Il est assez encombrant par rapport au prochain filtre testé, mais il a fait le job pendant 1 an.
La documentation technique de ce filtre à cavité indique une perte d’insertion inférieure à 1.4 dB et un SWR inférieur à 1.2.
Installons le filtre entre les ports 1 et 2 du NanoVNA.
Et la mesure peut commencer…
Sur la fréquence de 869 MHz, on observe une très bonne adaptation d’impédance avec un SWR de 1,06 et une faible perte d’insertion de 1,01 dB . Ces résultats sont excellents et supérieurs à la spécification.
La réjection hors bande utile est meilleure que -60 dB.
Filtre à cavité Sysmocom cf866
Les spécifications de ce filtre indiquent une perte d’insertion inférieure à 1 dB et un SWR inférieur à 1,25.
Voici les résultats mesurés :
Sur la fréquence de 869 MHz, on observe une très bonne adaptation d’impédance avec un SWR de 1,06 et une très faible perte d’insertion de 0,65 dB .
La réjection hors bande utile est un peu juste avec -13 dB et -25 dB, mais alignée avec la spécification.
Ces résultats sont également excellents et supérieurs à la spécification. La perte d’insertion à 0,65 dB est même meilleure que pour la première cavité testée.
Filtre SAW acasom
Les spécifications de ce filtre indiquent une perte d’insertion inférieure à 3,2 dB mais ne fournissent pas d’information sur le SWR.
Voici les résultats mesurés :
Sur la fréquence de 869 MHz, on observe une bonne adaptation d’impédance avec un SWR de 1,24 mais une perte d’insertion de 2,55 dB.
Par rapport au précédent filtre à cavité qui a une perte d’insertion de 0,65 dB, vous perdez 1,9 dB de plus, soit 35% de puissance supplémentaire perdue dans ce filtre. Et notez que ce filtre ne supporte pas une puissance d’entrée supérieure à 100 mW, ce qui est trop limitant pour un nœud Meshcore.
