ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК H03H9/54 H03H7/12 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов.

Известен полосовой пьезоэлектрический фильтр [1], содержащий первый, второй, третий и четвертый пьезорезонаторы, соединенные последовательно, при этом первый вывод первого пьезорезонатора соединен последовательно с одним из выводов первой катушки индуктивности и первым конденсатором, к точке соединения первого и второго пьезорезонаторов подключен второй конденсатор, к точке соединения второго и третьего пьезорезонаторов подключен третий конденсатор, к точке соединения третьего и четвертого пьезорезонаторов подключен четвертый конденсатор, второй вывод четвертого пьезорезонатора соединен с пятым конденсатором и первым выводом второй катушки индуктивности, вторые выводы первого, второго, третьего, четвертого и пятого конденсаторов соединены с общей шиной, который позволяет реализовать высококачественные характеристики затухания.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.

Однако при жестких требованиях к прямоугольности фильтра данное устройство не обеспечивает необходимую точность настройки полюсов затухания на частотах, расположенных выше полосы пропускания.

Цель изобретения - улучшение избирательности фильтра и одновременно упрощение его настройки в процессе производства.

Данная цель достигается тем, что в схему введены дополнительно шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, причем шестой конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной, а также тем, что в некоторых случаях в схему вводятся третья катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь с первой катушкой индуктивности, первый вывод которой соединен с общей шиной, а второй через девятый конденсатор соединен с вторым выводом первого пьезорезонатора, и четвертая катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь с второй катушкой индуктивности, первый вывод четвертой катушки индуктивности соединен с общей шиной, а второй ее вывод через десятый конденсатор соединен с первым выводом четвертого пьезорезонатора.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в схему введены дополнительно шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, причем шестой конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.

На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого, второго, третьего и четвертого пьезорезонаторов 1-4, соединенных последовательно, при этом вывод первого пьезорезонатора 1 соединен с одним из выводов первой катушки индуктивности 5 и первым конденсатором 6, к точке соединения первого и второго пьезорезонаторов подключен второй конденсатор 7, к точке соединения второго и третьего пьезорезонаторов подключен третий конденсатор 8, к точке соединения третьего и четвертого пьезорезонаторов подключен четвертый конденсатор 9, второй вывод четвертого пьезорезонатора подключен к пятому конденсатору 10 и второй катушке индуктивности 11, вторые выводы первого, второго, третьего, четвертого и пятого конденсаторов, а также вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной. Кроме того, между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора включен шестой конденсатор 12, седьмой конденсатор 13 включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор 14 включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов.

На фиг. 2 приведена электрическая схема фильтра, отличающаяся от схемы, приведенной на фиг. 1, тем, что она содержит дополнительную третью катушку индуктивности 15, индуктивно связанную с первой катушкой индуктивности. Первый вывод ее соединен с общей шиной, а второй вывод через девятый конденсатор 16 подключен к второму выводу первого пьезорезонатора, а также четвертую катушку индуктивности 17, имеющую индуктивную связь со второй катушкой индуктивности, первый вывод ее соединен с общей шиной, а второй через десятый конденсатор 18 соединен с первым выводом четвертого пьезорезонатора.

Устройство работает следующим образом.

Если представить схему фильтра в виде трех каскадно соединенных звеньев, как показано на фиг.3, можно показать, что первое звено совместно с третьим представляет симметричный полосовой фильтр третьего класса по затуханию и второго по характеристическому сопротивлению. При этом со стороны выходных зажимов 1-го звена и входных зажимов 3-го звена характеристическое сопротивление будет сопротивлением 1-го класса. Второе звено фильтра будет также соответствовать (при соответствующем выборе значений элементов) симметричному полосовому фильтру первого класса по характеристическому сопротивлению и второго класса по затуханию. Включение второго звена между первым и третьим звеньями фильтра при равенстве их характеристических сопротивлений позволяет получить суммарную характеристику фильтра, соответствующую пятому классу по затуханию и второму классу по характеристическому сопротивлению.

По сравнению со схемой, выбранной в качестве прототипа, предлагаемый фильтр имеет более высокий класс по затуханию и по характеристическому сопротивлению (фильтр-прототип имеет 4-й класс по затуханию и 1-й по характеристическому сопротивлению).

В то же время один из полюсов затухания 2-го звена может быть реализован ниже полосы пропускания, в схеме-прототипе полюса затухания, определяемые вторым звеном (третий и четвертый пьезорезонаторы), могут быть расположены только выше полосы пропускания и при этом достаточно близко к краю полосы пропускания.

При необходимости иметь дополнительные свободно варьируемые в широких пределах полюса затухания (например, для лучшего подавления "паразитных" полос пропускания) в схему вводятся две дополнительные индуктивности и два конденсатора (в соответствии со схемой, приведенной на фиг.2), которые образуют в первом и третьем звеньях фильтра параллельный канал, что позволяет провести на их выходах вычитание напряжений, поступающих на вход звеньев по обоим каналам, практически на любых частотах полосы задерживания и тем самым получить на этих частотах полюсы затухания амплитудно-частотной характеристики.

Схема предложенного устройства была проверена экспериментально и позволила реализовать ряд фильтров на частотах 60-130 МГц с затуханием в полосе задерживания 80 дБ и коэффициентом прямоугольности 5-6 (для фильтров с относительными полосами пропускания от 0,02 до 0,06%) и коэффициентом прямоугольности 3-4 (для фильтров с относительными полосами пропускания 0,1-0,2%).

Источник информации.

1. А.с. 1373280, кл. Н 03 Н 9/54, 09.07.86 г. Пьезоэлектрический фильтр. Д.С. Рябоконь, В.Б. Грузиненко, Р.Д. Корнеева, Р.Т. Санникова.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Фильтр содержит пьезорезонаторы (ПР) (1-4), соединенные последовательно конденсаторы (К) (6-10), катушки индуктивности (КИ) (5, 11) и дополнительные К (12-14). КИ (11) и К (6) включены параллельно между общей шиной и точкой соединения К (12) и ПР (1), КИ (11) и К (10) включены параллельно между общей шиной и точкой соединения ПР (4) и К (13). К (7, 8, 9) включены между общей шиной и соответствующими выводами ПР (2, 3). К (14) включен между первым выводом ПР (2) и вторым выводом ПР (3). Дополнительно включены последовательно соединенные между общей шиной и К (14) КИ (15), К (16) и КИ (17), К (18). Технический результат - улучшение избирательности фильтра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пьезоэлектрический фильтр, содержащий первый, второй, третий и четвертый пьезорезонаторы, соединенные последовательно, при этом первый вывод первого пьезорезонатора соединен последовательно с одним из выводов первой катушки индуктивности и первым конденсатором, к точке соединения первого и второго пьезорезонаторов подключен второй конденсатор, к точке соединения второго и третьего пьезорезонаторов подключен третий конденсатор, к точке соединения третьего и четвертого пьезорезонаторов подключен четвертый конденсатор, второй вывод четвертого пьезорезонатора соединен с пятым конденсатором и первым выводом второй катушки индуктивности, вторые выводы первого, второго, третьего, четвертого и пятого конденсаторов соединены с общей шиной, отличающийся тем, что в схему введены дополнительно шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, причем шестой конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной. 2. Пьезоэлектрический фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в схему введены дополнительно третья катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь с первой катушкой индуктивности, первый вывод которой соединен с общей шиной, а второй через девятый конденсатор соединен со вторым выводом первого пьезорезонатора, и четвертая катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь со второй катушкой индуктивности, первый вывод четвертой катушки индуктивности соединен с общей шиной, а второй ее вывод через десятый конденсатор соединен с первым выводом четвертого пьезорезонатора.