Звено полосового фильтра
ЗВЕНО ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА, содержащее параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, одна из точек соединения которыхявляется входом звена полосового фильтра, а другая подключена к общей шине, конденсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового фильтра, и варикап, один из электродов которого подключен к источнику управляющего напряжения через RC-фильтр нижних частот, отличающееся тем, что с целью уменьшения искажений сигнала за счет стабилизации амплитудно-частотных и фазо-частотной характеристик . введен дифференциальный усилитель , к неинвертирующему входу которого подключены второй вывод конденсатора и другой электрод варикапа , а также последовательно соединенные и включеннные между входом звена полосового фильтра и общей шиной дополнительный конденсатор и переменный резистор, отвод которого подключен к инвертирующего входу дифференциального усилителя, а точка соединения дополнительного конденса-sg тора и переменного резистора соедине (Л на с выходом дифференциального усилителя .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(59 Н 03 Н 11 12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (? 1 ) 3 499 0 88/1 8-09 (22) 04. 10,82 (46) 23. 12. 83. Вюл. Р 47 (72) И,A,Âoëûí÷óê.и В.И,Агроскин (53) 621.372.543 (088.8) (56) 1, Патент Франции 9 2215000, кл. Н 03 Н 7/10, 1979, 2. Патент США Р 3079571, кл, 333-76, 1963. (54)(57) ЗВЕНО ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА, содержащее параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, одна иэ точек соединения которых является входом звена полосового
Фильтра, а другая подключена к общей шине, конденсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового Фильтра, и варикап, один из электродов которого подключен к источнику управляющего напряжения через RC-фильтр нижних частот, о т личающеесятем,чтос целью уменьшения искажений сигнала за счет стабилизации амплитудно-частотных и фазо-частотной характерис тик. введен дифференциальный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены второй вывод конденсатора и другой электрод варикапа, а также последовательно соединенные и включеннные между входом звена полосового фильтра и общей шиной дополнительный конденсатор и переменный резистор, отвод которого подключен к инвертирующего входу дифференциального усилителя, а точка 2 соедин ени я дополнительного конде нс а- g тора и переменного резистора соедине на с выходом дифференциального усилителя, 1062855
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для построения полосовых фильтров сосредоточенной избирательности, Известен полосовой фильтр, содержащий четыре каскадно соединенных звена, перестраиваемых по частоте с помощью варикапов L1, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является звено полосового фильтра, содержащее параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, одна из точек соединения KQTîðûõ является BxQ— дом звена полосового фильтра, а другая подключена к общей шине, кон- t5 денсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового фильтра и варикап, один из электродов которого подключен к источнику управляющего напряжения через gC-фильтр 7р нижних частот, причем другой вывод конденсатора соединен с общей шиной (2f .
Однако в известных звеньях полосовых фильтров при малых уровнях 25 управляющего напряжения на варикапах из-за их нелинейности происходит искажение амплитудно-частотной и фаэо-частотной характеристик (АЧХ и ФЧХ) . 3Р
Цель изобретения — уменьшение иска, жений сигнала за счет стабилизации амплитудно-частотной и фаза-частот— ной характеристик.
Поставленная цель достигается тем,35 что в звено полосового фильтра, со-. держащее параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, одна из точек соединения которых является входом звена полосового Фильтра, à 4р другая подключена к общей шине, кон— денсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового фильтра, и варикап, один из электродов которого подключен к источнику управляющего 45 напряжения через RC-фильтр нижних частот, введен дифференциальный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены второй вывод конденсатора и другой электрод варикапа, а также последовательно соединенные и включенные между входом звена полосового фильтра и общей шиной дополнительный конденсатор и переменный резистор, отвод которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а точка соединения дополнительного конденсатора и переменного резистора соединена с выходом дифференциального усилителя.
На чертеже приведена электричес- 6Р кая принципиальная схема предложенного звена полосового фильтра.
Звено полосового фильтра содержит катушку 1 индуктивности, конденса тор 2, варикап 3, резистор 4,, допол- 65 нительный конденсатор 5, переменный резистор 6, дифференциальный усили-тель 7, Я С-фильтр нижних частот, состоящий из резистора 8 и конденсатора 9, источник 10 управляющего напряжения.
Звено полосового фильтра работает следующим образом.
При каскадном соединении таких з веньев образуется полосовой фильтр сосредоточени ой и збирательн ости .
Источник 10 управляющего напряжения служит в качестве датчика переменного управляющего напряжения для варикапов 3, что обеспечивает перестройку полосового фильтра по частоте ° Этот датчик является общим для всех звеньев полосового фильтра, что облегчает обеспечение согласованной настройки. Согласованность настройки всех звеньев полосового фильтра при перестройке сохраняется, в основном, за счет предварительной подстройки сердечников катушек 1 индуктивности на одной иэ граничных частот диапазона перестройки и регулировки коэффициентов усиления дифференциальных усилителей 7 с помощью переменного резистора 6 на другом конце диапазона перестройки. КС-фильтры нижних частот обеспечивают развязку звеньев полосового фильтра при этом емкость конденсатора 9 выбирается достаточно большой, по сравнению с емкостью емкостной ветви звена полосового
Фильтра, образованной элементами
2, 3, 5, 6, 7, Полоса пропускания дифференциального усилителя 7 выбирается больше диапазона перестройки, Резистор связи 11 между звеньями и резистор 4 звена полосового
Фильтра. При рациональном выборе обеспечивают коррекцию закона изменения полосы пропускания полосового фильтра при перестройке. Яля случая двух одинковых звеньев и использования резисторов в качестве двухполюсников связи, передаточная функция фильтра в операторной форме выл(Р1 Р1 =
ua ,v+ Pi, û„ R 1РР— ы Lp p — )062855 C2@5C3 i q o (. о р Q=— « о( г к-с, x/С, (< С max(Cg (предложенн ое) К-С min (С <4Сэ min (С С5+ С õ ) С5 СЗ п п J (известное), ВНИИПИ Заказ 10260/58 Тираж 936 Подписное Филиал ППП "Патент",r.ужгород,ул.Проектная,4 где ),(, — сопротивление и индуктивность катушки 1 индукт) вности; «>)«4 — сопротивление резистора 11 связи, резистора 4. EJp-5 настройки полосового фильтра; коэффициент усиления дифференциального усилителя 7; о емкости конденсаторов 2, 5 и варикапа 3; резонансное сопротивление звена; 15 добротность катушки 1 индуктивности; ()оL « )о« ,, „,я „„о 20 добротности звеньев, Из выражений для Q и Ц видно что при рациональном выборе номина- 25 лов g„ и R4 можно обеспечить коррекцию в желаемом направлении закона изменения добротности звеньев, а, следовательно, полосы пропускания фильтра, от частоты настройки . Из вы- 3р ражения для («)О видно, что соответствующим выбором величин L и С5 можно сместить диапазон перестройки частоты звеньев в желаемую область частот. B полосовом фильтре, образованном из предложенных звеньев обеспечивается достижение следующего положительного эффекта, по отношению ко всем известным фильтрам, перестраиваемым по частоте с помощью варикапов. В таких полосовых фильтрах при больших амплитудах входного сигнала возникают искажения АЧХ и ФЧХ,,обусловленные появлением нелинейной зависимости емкости варикапа 345 от амплитуды действующего на нем напряжения, являющегося суммой управ. ляющего напряжения и сигнала. B радиоприемных устройствах, принимающих сигналы в широком динамическом диапа-5Р зоне амплитуд, воэможность перегрузки полосового фильтра сигналами высоких уровней существует всегда и особенно на нижнем конце диапазона перестройки (т,е. при малых управ- 55 ляющих напряжениях на варикапах). В известном устройстве на варикапе действует полное переменное напряжение звена, в предложенном устройстве, вследствие последовательного сое 6р динения конденсатора 2 и варикапа 3, на варикапе 3 действует напряжение в (1+С /C2 ) раэ меньше, чем в известномм, и, следов ат ель но, и скаже ни я АЧХ и ФЧХ соответственно меньше. При этом введение дифференциального усилителя 7 не приводит к дополнительным искажениям АЧХ и ФЧХ фильтра, так как линейный динамический диапазон современных дифференциальных усилителей, по крайней мере, на порядок шире, чем у варикапов 3. Уменьшенные искажения АЧХ и ФЧХ обеспечивают уменьшение искажений формы сигнала на выходе полосового фильтра и паразитных фазовых сдвигов в 1 сигнале, а также улучшают эффективную избирательность — повышается помехоустойчивость к внутриполосным помехам, возникающим иэ-эа эффекта взаимной модуляции помех на нелинейности варикапов в полосовом фильтре. Количественную оценку выигрыша целесообразно проводить при одинаковой ширине диапазона перестройки по частоте, для чего необходимо выполнение условия При этом, если в качестве критерия при сравнении принять дополнительный параэитный фазовый сдвиг в динамическом диапазоне входных сигналов (что является, важнейшей характеристикой, например, радиоприемных устройств приемоиндикаторов фазовых и импульсно-фазовых радионавигационных систем), то имеющий место в иэ— вестном устройстве фазовый сдвиг при - Ь = О, 3 наблюдается в предложенном Е+Чк устройстве, как показывает анализ, 0цх лишь при = 3, т.е. верхний преЕ«Ц к дел динамического диапазона увеличивается в 10 раэ. Анализ показывает также, что уровень собственных шумов в предложенном устройстве увеличивается, по сравнению с известным, незначительно — не более, чем в 1,5 раза, т.е. обеспечивается увеличение динамического диапазОна по входным сигналам не менее, чем в 7 раэ. При примечении дифференциальных усилителей с меньшим уровнем собственных шумов может быть обеспечено дальнейшее увеличение динамического диапазона.
