ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LC-ФИЛЬТР Российский патент 2014 года по МПК H03H9/00 

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в профессиональных радиоприемных устройствах.

Известно, что перестраиваемые фильтры могут быть выполнены на основе полосовых LC цепей, у которых изменяется одновременно значения всех емкостей или индуктивностей [1]. При выборке исходной схемы, содержащей минимальное число катушек индуктивности, можно получить перестраиваемые фильтры с лучшим коэффициентом передачи при синтезе узкополосных фильтров, перестраиваемых в широком диапазоне частот.

Нами в качестве прототипа выбран фильтр, содержащий первую катушку индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, ко второму выводу которого подключен второй конденсатор, который вторым своим выводом через вторую катушку индуктивности соединен с общей шиной [2]. Эта схема образует полосовую цепь первого класса по затуханию и по структуре наиболее близка к предлагаемому устройству.

Задача изобретения - улучшение избирательности исходной полосовой цепи и расширение ее функциональных возможностей - возможности перестройки ее по частоте.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с общей шиной, дополнительно введены шесть конденсаторов, при этом первый вывод третьего конденсатора подключен к входной потенциальной клемме устройства, второй его вывод соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, к первому выводу третьего конденсатора подключены четвертый и пятый конденсаторы, второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и с шестым конденсатором, второй вывод которого соединен с общей шиной, седьмой конденсатор первым выводом подключен ко второму выводу первого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и с первым выводом восьмого конденсатора, второй вывод которого подключен к общей шине, кроме того, первая и вторая катушки индуктивности содержат дополнительную обмотку подмагничивания, через которую пропускается постоянный ток от источника тока.

На фиг.1 приведена электрическая схема предложенного устройства. Оно состоит из первой катушки индуктивности 1, к первому выводу которой подключен первый конденсатор 2, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором 3, к которому подключена вторая катушка индуктивности 4, второй вывод которой соединен с общей шиной. Кроме того, в устройство дополнительно введены шесть дополнительных конденсаторов, из них третий конденсатор 5 подключен ко второму выводу первой катушки индуктивности, а вторым своим выводом соединен с входной потенциальной клеммой устройства. К входной потенциальной клемме подключены четвертый 6 и пятый 7 конденсаторы. Второй вывод четвертого конденсатора 6 соединен с общей шиной, второй вывод конденсатора 7 соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и шестым конденсатором 8, второй вывод которого соединен с общей шиной. К первому выводу второго конденсатора 3 подключен седьмой конденсатор 9, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и восьмым конденсатором 10.

Устройство работает следующим образом. При введении дополнительных конденсаторов 5, 6, 7, 8, 9 и 10 исходный полосовой фильтр 1-го класса по затуханию будет эквивалентен полосовому фильтру второго класса по затуханию, в котором можно реализовать два полюса затухания, расположенных на конечных частотах.

Для доказательства этого рассмотрим схему мостового фильтра, приведенного на фиг.2. В работе [3] показано, что элементы этого фильтра рассчитываются по формулам:

В случае, когда m<1, С₃>С₂ и емкость С₂, как параллельную ветвь можно вынести за пределы моста и получить схему, приведенную на фиг.3.

Когда m>1, что соответствует частоте бесконечного затухания ω_∝ ниже полосы пропускания, С₃<С₂, вынося емкость С₂ как параллельную ветвь за пределы мостовой схемы, а затем емкость ΔС=C₃-С₂ как последовательную ветвь, получим схему, приведенную на фиг.4. На фиг.4 емкость , которую получим в ветви, содержащей индуктивность после выделения из нее емкости ΔС. Емкость C₀ будет положительной при выполнении условия m²>1+2γ, где относительная ширина полосы пропускания.

Таким образом, приходим к схеме фиг.1, которая содержит два звена, реализует два полюса затухания (один выше, другой ниже полосы пропускания) и минимальное число индуктивностей. Одновременное изменение величин индуктивностей позволяет изменять среднюю частоту фильтра.

Величина индуктивности каждой из катушек индуктивности изменяется при изменении величины тока, протекающего через дополнительную обмотку подмагничивания.

Примером выполнения таких катушек индуктивности могут служить конструкции приведенные в источниках [4, 5].

Источники информации

1. Знаменский А.Е., Попов Е.С. Перестраиваемые электрические фильтры. Изд. «Связь», М., 1979.

2. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Гостехиздат УССР, Киев, 1959.

3. Великий Я.И., Гельмон З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. Изд. «Связь», М., 1966.

4. Патент №799028, опубл. 23.01.81. Бюл. №3.

5. Патент №866859, опубл. 23.09.81. Бюл. 35.

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр относится к радиоэлектронике и может использоваться для частотной селекции сигналов в радиоприемных устройствах. Достигаемый технический результат - улучшение избирательности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности перестройки по частоте. Полосовой перестраиваемый LC-фильтр содержит полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с общей шиной, а также третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы. 4 ил.

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр, содержащий полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с общей шиной, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены шесть конденсаторов, при этом первый вывод третьего конденсатора подключен к входной потенциальной клемме устройства, второй его вывод соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, к первому выводу третьего конденсатора подключены четвертый и пятый конденсаторы, второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и с шестым конденсатором, второй вывод которого соединен с общей шиной, седьмой конденсатор первым выводом подключен ко второму выводу первого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и с первым выводом восьмого конденсатора, второй вывод которого подключен к общей шине, кроме того, первая и вторая катушки индуктивности содержат дополнительную обмотку подмагничивания, через которую пропускается постоянный ток от источника тока.