Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов.
Известен ряд полосовых LC-фильтров, применяемых в технике радиосвязи [1], среди которых имеется фильтр, содержащий первый конденсатор, первый вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности [1]. Данная схема позволяет реализовывать полосовой фильтр первого класса по затуханию с полюсом бесконечного затухания на конечной частоте и получать наиболее технологичные значения элементов. Этот тип фильтра является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и выбран в качестве прототипа.
Недостатком фильтра прототипа является недостаточно высокая избирательность на частотах от нуля до нижней границы полосы пропускания.
Задачей изобретения является увеличение избирательности фильтра.
Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, первый вывод 1-го конденсатора соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первой катушкой индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.
Сопоставительный анализ показывает, что заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.
При сравнении заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными в науке и технике решениями не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.
На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого конденсатора 1, к первому выводу которого подключен второй конденсатор 2 и первая катушка индуктивности 3, которая через третий конденсатор 4 соединена с общей шиной. Второй вывод второго конденсатора 2 соединен со второй катушкой индуктивности 5, четвертый дополнительный конденсатор 6 подключен к первому конденсатору 1 и входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной. Пятый дополнительный конденсатор 7 подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор 8, второй вывод шестого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым конденсатором 9 и восьмым конденсатором 10, второй вывод которого соединен с первым выводом второй катушки индуктивности. Вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной.
Устройство работает следующим образом.
Фильтр можно представить в виде двух звеньев, первое звено включает в себя катушку индуктивности 3 и конденсаторы 1, 2, 4, 6 и часть конденсатора 7. Оставшуюся часть схемы представляет втрое звено. Каждое из этих звеньев потенциально-эквивалентно симметричной мостовой схеме, приведенной на фиг.2а.
В соответствии с фиг.2б, где показаны частотные зависимости сопротивления ветвей Z1 и Z2 схемы, приведенной на фиг.2а, эта схема представляет собой фильтр с полосой пропускания между частотами ω1 и ω2, одним полюсом затухания на частоте ωx.
Элементы этой схемы могут быть рассчитаны по формулам [2]:
Здесь Zm - номинальное характеристическое сопротивление;
ω0 - средняя частота фильтра;
Δω - ширина полосы пропускания.
Величина m, характеризующая положение частоты бесконечного затухания ωx, может быть больше единицы при 0<ωx<ω1, или же m<1 при ω2<ωx<∞. Из (1) следует, что С2=С3·m2, поэтому в первом случае С2>С3, во втором С2<С3. В первом случае С3 выносим за пределы мостовой цепи и получаем схему, приведенную на фиг.3, в которой как последовательная ветвь вынесена емкость ΔС=С2-С3. В этом случае емкость С1 может быть представлена последовательным соединением емкости ΔС и
m2>1+2γ, где
которое следует из соотношений (1). Это означает, что данная схема реализуется не при всех значениях m. Для фильтров с относительными полосами пропускания более, например, 20% величина m должна быть более 1,1. Это ограничение не является критичным для фильтров с относительной полосой пропускания менее 20%.
Во втором случае, когда m<1 и С2<С3, выносим емкость С2 за пределы моста и приходим к схеме, приведенной на фиг.4.
Включая каскадно схемы, приведенные на фиг.3 и фиг.4, получим схему предлагаемого устройства. Отметим, что оба звена имеют одинаковые характеристические сопротивления и их характеристические затухания суммируются. Первое звено обеспечивает реализацию полюса затухания ниже средней частоты, второе - выше средней частоты фильтра.
Предлагаемая схема полосового фильтра имеет минимально-возможное число индуктивных элементов и позволяет реализовать два полюса затухания на конечных частотах и, следовательно, обеспечивает лучшую прямоугольность характеристики затухания.
На фиг.5 приведена АЧХ фильтра, схема которого соответствует предложенному варианту, на частоту 15 МГц, с полосой пропускания 370 кГц. При использовании катушек индуктивности с дробностью 200 вносимое затухание в полосе пропускания равно 2,5 дБ. Коэффициент прямоугольности по уровням 20 дБ/3 дБ равен 3,5.
Источники информации
1. Черне Х.И. Индуктивные связи и трансформации в электрических фильтрах. М.: Связьиздат, 1962, 318 стр.
2. Великий Я.И., Гельмонт З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. М.: Связь, 1966, 396 стр.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ВЫСОКОИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСТНЫЙ LC-ФИЛЬТР | 2012 |
|
RU2519492C2 |
ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LC-ФИЛЬТР | 2012 |
|
RU2516707C1 |
УЗКОПОЛОСНЫЙ LC-ФИЛЬТР | 2013 |
|
RU2536392C2 |
ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ARC-ФИЛЬТР | 2012 |
|
RU2517323C1 |
ПОЛОСОВОЙ ВЫСОКОИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LС-ФИЛЬТР | 2012 |
|
RU2504897C1 |
ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LC-ФИЛЬТР | 2012 |
|
RU2516756C1 |
ДВУХПОЛОСНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР | 2013 |
|
RU2560785C2 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР | 2001 |
|
RU2199817C1 |
М КАНАЛЬНОЕ ЧАСТОТНО-СЕЛЕКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО | 2016 |
|
RU2643458C1 |
ПОЛОСОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР | 2010 |
|
RU2429560C1 |
Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Достигаемый технический результат - увеличение избирательности фильтра путем реализации двух полюсов затухания на конечных частотах и обеспечения улучшения прямоугольности характеристик затухания. Полосовой высокоизбирательный LC-фильтр содержит две катушки индуктивности и восемь конденсаторов, которые соединены так, что образуют два звена, при этом первое звено обеспечивает реализацию полюса затухания ниже средней частоты, второе звено образует полюс затухания выше средней частоты. 5 ил.
Полосовой LC-фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, первый вывод 1-го конденсатора соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первой катушкой индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, отличающийся тем, что в схему дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.
ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LC-ФИЛЬТР | 2008 |
|
RU2396701C2 |
ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ САМОСОГЛАСУЮЩИЙСЯ LC-ФИЛЬТР | 2008 |
|
RU2402159C2 |
Циркуль | 1930 |
|
SU26803A1 |
Система внешней подвески груза квертолету | 1973 |
|
SU509495A1 |
Авторы
Даты
2013-12-10—Публикация
2012-01-10—Подача