Активный СВЧ-фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H11/00 

Ml

/2

Ю

СЛ

О5 СЭ ОЭ

0

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах частотной селекции СВЧ- сигналов в радиоприемных устройствах,

Цель изобретения - повышение стабильности амплитудно-частотной характеристики СВЧ-фильтра.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема активного СВЧ- Фильтра; на Фиг, 2 - эквивалентная схема.

Активный СВЧ-фильтр содержит активный элемент, выполненный в виде полевого транзистора 1 с двумя истоками, входной конденсатор 2, конденсатор 3 связи, выходной конденсатор 4, первый 5 и второй 6 контурные конденсаторы, катушку 7 индуктивности, второй блокирующий конденсатор 8, первый 9 и второй 10 резисторы смещения, резистор 11, первый блокирующий конденса1- тор 2.

Активный СВУ-фильтр работает следующим образомt

Входной сигнал прикладывается между входной и рбщей, шиной, и через входной конденсатор 2 поступает на первый активный параллельный колебательный контур, образованный первым контурным конденсатором 5 и эквивалентной индуктивностью цепи между первым электродом истока и общей шиной. На резонансной частоте сопротивление контура максимально и сигнал через конденсатор 3 связи поступает на второй активный параллельный колебательный контур, образованный вторым контурным конденсатором 6 и эквивалентной индуктивностью цепи между вторым электродом истока и общей шиной. На резонансной частоте сопротивление этого контура максимально и сигнал через выходной конденсатор 4 поступает на выход. На частотах, отличных от резонансных частот активных параллельных колебательных контуров, их сопротивление уменьшается, что ведет к уменьшению величины сигнала, поступающего на выход, и к росту части сигнала, ответвляющегося с выхода на общую шину, т.е. осуществляется частотно-избирательная передача сигнала с входа на выход. Эквивалентное

индуктивное сопротивление между первым и вторым электродами истока и общей шиной обусловлено конверсией проводимости катушки 7 индуктивности в проводимость цепи исток - сток полевого транзистора, обладающую индуктивным характером с отрицательной активной составляющей.

Для обеспечения работы полевого транзистора 1 в активной области служит цепь питания, образованная резисторами 9 и 10. Конденсаторы 12 и 8 совместно с резисторами 9-11 образуют фильтры верхних частот, препятствующие поступлению СВЧ-сигнала в цепь питания. Отрицательный относительно истока потенциал на затвор полевого транзистора 1 подается с помощью цепи автосмещения, выполненной на резисторе 1 и катушке 7 индуктивности.

Таким образом, активный-СВЧ фильтр обладает свойствами полосно-пропускаю щего фильтра на двух активных резонаторах с емкостной связью, но в нем используется один транзистор вместо двух, что повышает стабильность АЧХ и надежность схемы активного СВЧ- фильтра.

Повышение стабильности АЧХ достигается тем, что эквивалентная индуктивность двух активных параллельных резонансных контуров формируется с помощью одного транзистора т.е. эквивалентные транзисторные индуктивности имеют общую преобразуемую катушку 7 индуктивности, общий сток и общий затвор и только электроды истоков разделены, но в то же время находятся на одном кристалле. Поэтому при изменении температуры, уровня радиации или напряжения питания крутизна изменения величины их эквивалентных ин- дуктивностей одинаковая, что повышает стабильность АЧХ. Сопротивление катушки 7 индуктивности конвертируется в индуктивное сопротивление цепи между электродом истока и стоком.

В схеме активного СВЧ-фильтра (фиг . 1) полевой транзистор 1 включен по схеме с общим стоком и описывается матрицей

YH

Y2 Y22

1566466

OcCfle+j) . Qc(VJ)

R, R,

QS+ SOR; +j S2s(i-seR,) .

,

2S+S0R; j d-SoR, )

,

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель - повышение стабильности АЧХ фильтра. Активный СВЧ фильтр содержит активный эл-т в виде полевого транзистора 1 с двумя истоками, входной и выходной конденсаторы 2 и 4, конденсатор 3 связи, контурные конденсаторы 5 и 6, катушку 7 индуктивности, блокирующие конденсаторы 8 и 12, резисторы 9 и 10 смещения и резистор 11. Данный фильтр обладает свойствами полосно-пропускающего фильтра на двух активных резонаторах с емкостной связью, но в нем используется один транзистор вместо двух, что повышает стабильность АЧХ и надежность фильтра. Повышение стабильности АЧХ достигается тем, что эквивалентная индуктивность двух активных параллельных резонансных контуров формируется с помощью одного транзистора 1, т.е. эквивалентные транзисторные индуктивности имеют общую преобразуемую катушку 7 индуктивности, общий сток и общий затвор и только электроды истоков разделены, но в то же время находятся на одном кристалле. Поэтому при изменении температуры, уровня радиации или напряжения питания крутизна изменения величины их эквивалентных индуктивностей одинаковая, что повышает стабильность АЧХ. 2 ил.

где QB CO/COS, CO,

- R;CM.3

R - дифференциальное сопротивление между истоком и затвором ;

S0 - крутизна; С„, - емкость между истоком и эатИО

вором.

Определитель этой матрицы, следовательно, полевой транзистор 1, включенный по схеме с обшим стоком, явля- ется конвертором иммитанса

W (S°R +a,)(Cs+Qs,

где /GJs 1

Yr - A/JWL,,, -,

L. - индуктивность катушки 7 индуктивности.

Преобразовав выражения, находят, что цепь между электродом истока и стока имеет эквивалентную схему (фиг.2) с параметрами

Э1

Q2L.0/S0R,CO

2 5

L

R

R

10 ;

-COL(0/S0R; Ws

GOL

,/W

«. W ,0 S

Учитывая, что исток имеет два эле- ктрода, индуктивным сопротивлением обладает как цепь первый электрод истока - сток, так и цепь второй электрод истока - сток.

Предлагаемый активный СВЧ-фильтр реализован на полевом транзисторе ЗП321 в микрополосковом виде с величиной преобразуемой катушки 7 индуктивности, равной 20 нГн, и на частот fe 1 ГГц имеем полосу пропускания 20 МГц, усиление сигнала в полосе пропускания 1,5 ДР и подавление при отстройке на 20 МГи от края полосы пропускания составляет 38 дБ.

Нестабильность параметров предлагаемого фильтра в диапазоне температур +50°С по сравнению с параметрами известного реализованного на транзисторах (КТ325В), представлены в таблице,

10 -

Фильтр

Нестабильность,%

15

25

0

5

0

5 0

5

Роль конденсатор 3 связи в схеме фильтра может выполнять емкость между первым и вторым электродами истока, а в качестве индуктивности может быть использована индуктивность металлизации затвора транзистора 1, что ведет к снижению числа компонентов в схеме и повышает ее надежность.

Формула изобретения

Активный СВЧ-фильтр, содержащий первый контурный конденсатор, включенный между точкой соединения входного конденсатора с конденсатором связи и обшей шиной, второй контурный конденсатор, включенный между точкой соединения конденсатора связи с выходным конденсатором и общей шиной, активный элемент, включенный параллельно первому контурному конденсатору, а управляюший электрод активного элемента соединен с первым выводом катушки индуктивности, а первые выводы первого блокирующего конденсатора, первого и второго резисторов смещения соединены с шиной питания, вторые выводы соответственно с общей шиной, с первыми выводами первого и второго контурных кондукторов, резистор и второй блокирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитудно-частотной характеристики, второй вывод катушки индуктивности подключен через резистор к шине питания, а через второй блокируюший конденсатор к об- и-ей шине,при этом активный элемент

О-ч

А«

фие.2

выполнен в виде полевого транзистора с двумя истоками, второй исток которого соединен с точкой соединения конденсатора связи и выходного конденсатора .

Л31

%