Режекторный фильтр Советский патент 1992 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и может быть использовано при измерении коэффициента гармоник.

Известны режекторные фильтры второго порядка на основе 2Т- моста (см. а. с. СССР № 1197059, кл. Н 03 11/12, пат. ФРГ №3345718, кл. Н 03 11/12; Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. - М.: Мир, 1984, с. 68; Хьюлсман Л. П., Активные фильтры. - М.: Мир, 1972, с. 29), недостатком которых является необходимость переключения не менее трех элементов (резисторов или конденсаторов) при перестройке частоты режекции.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является режектор- ный фильтр, содержащий последовательно соединенные сумматор, предварительный усилитель, мост Вина, усилитель гармоник, выход которого является выходом устройства и через цепь обратной связи подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является входом устройства (см. Измеритель нелинейных искажений автоматический цифровой С6-8. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЕЯ2.770.020.ТО, 1983, с. 23 - 25).

Недостатком такого фильтра является то, что частота полюса передаточной функции совпадает с частотой нуля (частотой режекции), поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)фильтра является симметричной функцией относительно частоты режекции. В результате для уменьшения неравномерности АЧХ в полосе пропускания увеличивают добротность полюса, и, как следствие, резко сужается полоса подавления в окрестности частоты режекции и, наоборот, при расширении полосы подавления увеличивается неравномерность АЧХ в полосе пропускания. Таким образом, при использовании таких фильтров в измерителях нелинейных искажений (измерителях коэффициента гармоник) для эффективного подавления первой гармоники и сохранения

СО

с

СА VI

3

СП

высокой точности преобразования высших гармоник соединяют последовательно несколько таких фильтров, что приводит к существенному увеличению аппаратурных затрат,

Цель изобретения - расширение полосы подавления и уменьшение неравномерности АЧХ в полосе пропускания.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в режекторный фильтр, со- держащий последовательно соединенные алгебраический сумматор, первый вход которого является входом режекторногофильтра, мост Вина, одна диагональ которого соединена соответственно с выходом алгеб- раического сумматора и общей шиной, а вторая диагональ соединена с входами дифференциального усилителя, выход которого через цепь обратной связи соединен с вторым входом алгебраического сумматора, точка соединения резистора и конденсато- оз в последовательной RC-цепи моста Вина соединена через дополнительную цепь обратной связи с третьим входом алгебраического сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема режекторного фильтра; на фиг. 2 - принципиальная схема режекторного фильтра на операционных усилителях с первым вариантом моста Вина; на фиг. 3 - принци- пиальная схема режекторного фильтра на операционных усилителях со вторым вариантом моста Вина; на фиг. 4 - амплитудно- частотные характеристики фильтров.

Режекторный фильтр (см. фиг. 1) содер- жит последовательно соединенные алгебраический сумматор 1, первый вход которого является входом устройства, мост Вина 2, одна диагональ (г, б - для первого варианта моста Вина и б, г - для второго варианта моста Вина) которого соединена соответственно с выходом алгебраического сумматора 1 и общей шиной, а другая диагональ a, b соединена с входом дифференциального усилителя 3, выход которого через цепь 4 обратной связи соединен с вторым входом алгебраического сумматора 1. Точка соединения а резистора и конденсатора в последовательной RC-цепи моста Вина 2 соединена через дополнительную цепь 5 обратной связи с третьим входом алгебраического сумматора 1.

При реализации режекторного фильтра на операционных усилителях (У) (см. фиг. 2 и 3} У - алгебраический сумматор 1, - цепь 4 обратной связи, Уз-дифференциаль- ный усилитель 3, У2, Из - дополнительная цепь 5 обратной связи.

Передаточная функция предлагаемого фильтра имеет вид

+ йД

Р2 +

4Ь-п+йй

Q

и соответствует передаточной функции режекторного фильтра второго порядка общего вида. Модуль комплексного коэффициента передачи, т, е. амплитудно-частотная характеристика

о

О)

0)0 Ш

СОр

гзпт

Q

-йг

Ып

O.JP О)

(1)

Параметры К0, Q, 0)0 , определяющие вид АЧХ для прототипа и двух вариантов предлагаемого фильтра, представлены в табл.1.

Из табл. 1 видно, что для фильтра-прототипа О)р Ш0 - - , т. е. полюс и нуль

совпадают, поэтому АЧХ имеет вид, представленный на фиг. 4 (кривая а), где максимальная погрешность уМакс в полосе пропускания высших гармоник для такого фильтра имеет место на частоте второй гармоники . Для предлагаемого фильтра (оба варианта)

СОр Ш0)

поэтому можно получить такую АЧХ режекторного фильтра (линии 2, 3), чтобы погрешность на частоте второй гармоники 2uJ0 равнялась нулю и при этом максимальная погрешность умакс в полосе пропускания высших гармоник оказывается приблизительно на частоте 2, 6 0)0 , а ее значение меньше, чем у прототипа при одновременном расширении полосы подавления Ai) (кривая б), или при сохранении полосы подавления увеличивается подавление первой гармоники (уменьшается значение К ( АУ ) коэффициента передачи в полосе подавления) (кривая в). Это подтверждается результатами расчетов АЧХ по формуле (1), приведенными в табл. 2.

Например, погрешность умакс в полосе пропускания высших гармоник для АЧХ в по сравнению с АЧХ а (прототип) в 16 раз меньше при одинаковых полосах подавления. Или, например, погрешность умакс для АЧХ б в 3,5 раза меньше и одновременно в 2 раза расширяется полоса подавления Aw

(или при фиксированной полосе подавления - в два раза увеличивается подавление в этой полосе первой гармоники). Формула изобретения Режекторный фильтр, содержащий последовательно соединенные алгебраический сумматор, первый вход которого является входом режекторного фильтра, мост Вина, одна диагональ которого соединена соответственно с выходом алгебраического сумматора и общей шиной, в другая диагональ соединена с входами дифферен0

циального усилителя, выход которого через цепь обратной связи соединен с вторым входом алгебраического сумматора, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения полосы подавления и уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характери- стики в полосе пропускания, точка соединения резистора и конденсатора в последовательной RC-цепи моста Вина соединена через дополнительную цепь обратной связи с третьим входом алгебраического сумматора.

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и может быть использовано при изменении коэффициента гармоник. Цель изобретения - расширение полосы подавления и уменьшение неравномерности АЧХ в полосе пропускания. Ре- жекторныйфильтрсодержит алгебраический сумматор 1, фазосдвигаю- щую цепь 2, выполненную в виде моста Вина, дифференциальный усилитель 3, цепь 4 обратной связи и дополнительную цепь 5 обратной связи. Работа режекторного фильтра основана на балансе сигналов в фазос- двигающей цепи, представляющей собой мост Вина. 2 ил,

ufe y ,T RCдля всех фильтров.

Таблица 1

15

Таблица 2

/

щ

Фиг. 2

fix. L

Вых.

0U3.J

1

s

te

J§8 Q