ПОЛОСОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР Российский патент 2012 года по МПК H03H9/54 H01L41/107 

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

Известно достаточно большое количество типов полосовых пьезоэлектрических фильтров, из которых наиболее близким к предлагаемому устройству является лестничный фильтр, описанный в [1] и выбранный нами в качестве прототипа. Этот фильтр содержит первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к первому пьезорезонатору, второй вывод которого соединен с общей шиной. Данный фильтр является фильтром первого класса по сопротивлению и первого класса по затуханию. Он обеспечивает полюс затухания амплитудно-частотной характеристики, расположенный ниже средней частоты фильтра. При использовании нескольких каскадно соединенных звеньев такого типа можно реализовать полосовой фильтр с достаточно крутым низкочастотным скатом амплитудно-частотной характеристики. Недостатком фильтра-прототипа является то, что он имеет асимметричную характеристику затухания и реализует полосы пропускания в пределах 10÷20% от ширины частотного промежутка используемого пьезорезонатора.

Задача изобретения - обеспечение симметричной амплитудно-частотной характеристики фильтра и расширение полосы пропускания.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, к первым выводам которых подключен первый пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с общей шиной, согласно изобретению дополнительно вводится второй пьезорезонатор, третий и четвертый конденсаторы, первая и вторая катушки индуктивности, при этом второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выводу второго конденсатора подключены четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с выходной клеммой фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены второй пьезорезонатор, третий и четвертый конденсаторы, первая и вторая катушки индуктивности, причем второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой является потенциальным входом фильтра, ко второму выводу второго конденсатора подключены четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой является потенциальным выходом фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.

При сравнении заявляемого устройства 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 1 и второго 2 конденсаторов, к первым выводам которых подключен первый пьезорезонатор 3, второй вывод которого соединен с общей шиной, дополнительно введенных второго пьезорезонатора 4, третьего 5 и четвертого 6 конденсаторов, первой катушки индуктивности 7 и второй катушки индуктивности 8. При этом второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор 5 и первая катушка индуктивности 7, второй вывод которой является входной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выводу второго конденсатора 2 подключены четвертый конденсатор 6 и вторая катушка индуктивности 8, второй вывод которой является выходной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку схема фильтра симметрична, она в соответствии с теоремой Бартлетта [2] может быть представлена симметричным мостовым эквивалентом. На фиг.2 показаны частотные зависимости реактивных сопротивлений ветвей этого моста для случая, когда частота ω₃, расположенная выше средней частоты фильтра, является частотой совпадения последовательных резонансов сопротивлений Z_а и Z_в эквивалентного моста. В этом варианте выбора резонансных частот сопротивлений Z_а и Z_в фильтр образует полосу пропускания, расположенную между частотами ω₁ и ω₂, имеет второй класс по затуханию и первый по характеристическому сопротивлению. Максимальная ширина полосы пропускания равна частотному промежутку используемых в схеме пьезорезонаторов. Оба полюса затухания могут быть расположены симметрично относительно средней частоты, и их положение определяется выбором соответствующих значений конденсаторов 1, 2, 5, 6. Варьируя при расчете схемы частотой ω₃, можно получить заданное значение характеристического сопротивления на частоте ω₀ и тем самым обеспечить согласование фильтра с нагрузочными сопротивлениями.

Таким образом, представленная схема фильтра позволяет реализовать симметричную амплитудно-частотную характеристику фильтра и более широкую полосу пропускания по сравнению не только с прототипом, но и с другими типами лестничных пьезоэлектрических фильтров.

Источники информации.

1. Великий Я.Ю., Гельмонт З.Я., Зелях Э.З. Пьезоэлектрические фильтры. Изд. «Связь», М. 1966, стр.178

2. Гиллемин Е.А. Синтез пассивных цепей. Изд. «Связь», М. 1970, стр.170.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Технический результат: обеспечение симметричной амплитудно-частотной характеристики фильтра и расширение полосы пропускания. Сущность: фильтр содержит два пьезорезонатора, четыре конденсатора, две катушки индуктивности. Первые выводы первого и второго конденсаторов соединены между собой и подключены к первому выводу первого пьезорезонатора, второй вывод которого соединен с общей шиной. Второй пьезорезонатор своими выводами подключен к вторым выводам первого и второго конденсаторов. Ко второму выводу первого конденсатора подключен третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой является входной потенциальной клеммой фильтра. Ко второму выводу второго конденсатора подключен четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой является выходной потенциальной клеммой фильтра. Вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной. 2 ил.

Полосовой пьезоэлектрический фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу первого пьезорезонатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, отличающийся тем, что фильтр содержит дополнительно второй пьезорезонатор, третий и четвертый конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности, при этом второй пьезорезонатор своими выводами подключен к вторым выводам первого и второго конденсаторов, к второму выводу первого конденсатора подключен третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой является входной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выводу второго конденсатора подключен четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой является выходной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.