Широкополосный пьезоэлектрический фильтр с комплексными нагрузками

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Технический результат, заключающийся в улучшении характеристик фильтра полосе задерживания, а также в полосе пропускания, в том числе при различных условиях эксплуатации, достигается путем использования широкополосных пьезоэлектрический фильтров с комплексными нагрузками, которые содержат пьезоэлектрический резонатор с параллельно подключенными к нему катушкой индуктивности и конденсатором, к первому выводу пьезорезонатора подключены вторая катушка индуктивности и второй конденсатор, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ко второму выводу пьезорезонатора подключены третья катушка индуктивности и третий конденсатор, вторые выводы которых подключены к общей шине, дополнительно введены четвертый, пятый, шестой и седьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор включен между первым выводом пьезорезонатора и входной потенциальной клеммой фильтра, пятый конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной, шестой конденсатор включен между вторым выводом пьезорезонатора и выходной потенциальной клеммой фильтра, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов.

Известен широкополосный пьезоэлектрический фильтр [1], содержащий пьезоэлектрический резонатор с параллельно подключенными к нему катушкой индуктивности и конденсатором, к первому выводу пьезорезонатора подключены вторая катушка индуктивности и второй конденсатор, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ко второму выводу пьезорезонатора подключены третья катушка индуктивности и третий конденсатор, вторые выводы которых подключены к общей шине.

Этот фильтр является наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству и выбран в качестве прототипа.

Его недостатком является недостаточно высокое затухание в полосе задерживания и нестабильность характеристики затухания при эксплуатации, вызванная изменением емкостей входного и выходного параллельных контуров при подключении наряду с активными нагрузками паразитных или нагрузочных емкостей и их изменением в температуре и во времени, что приводит к изменению частоты настройки упомянутых параллельных контуров.

Задача изобретения - улучшение характеристики фильтра как в полосе задерживания, так и в полосе пропускания, в том числе при различных условиях эксплуатации. Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем пьезоэлектрический резонатор с параллельно подключенными к нему катушкой индуктивности и конденсатором, к первому выводу пьезорезонатора подключены вторая катушка индуктивности и второй конденсатор, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ко второму выводу пьезорезонатора подключены третья катушка индуктивности и третий конденсатор, вторые выводы которых подключены к общей шине, дополнительно введены четвертый, пятый, шестой и седьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор включен между первым выводом пьезорезонатора и входной потенциальной клеммой фильтра, пятый конденсатор включен между входной потенциальной клеммы фильтра и общей шиной, шестой конденсатор включен между вторым выводом пьезорезонатора и выходной потенциальной клеммой фильтра, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в фильтр дополнительно введены четвертый, пятый, шестой и седьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор включен между первым выводом пьезорезонатора и входной потенциальной клеммой фильтра, пятый конденсатор включен между входной потенциальной клеммы фильтра и общей шиной, шестой конденсатор включен между вторым выводом пьезорезонатора и выходной потенциальной клеммой фильтра, шестой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной.

При сравнении заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.

На фигуре 1 приведена электрическая схема прелагаемого устройства.

Устройство состоит из пьезоэлектрического резонатора 1 с параллельно подключенными к нему катушкой индуктивности 2 и конденсатором 3, к первому выводу пьезорезонатора подключены вторая катушка индуктивности 4 и второй конденсатор 5, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ко второму выводу пьезорезонатора подключены третья катушка индуктивности 6 и третий конденсатор 6, вторые выводы которых подключены к общей шине, четвертый конденсатор 7 включен между первым выводом пьезорезонатора и входной потенциальной клеммой фильтра, пятый конденсатор 8 включен между входной потенциальной клеммы фильтра и общей шиной, шестой конденсатор 9 включен между вторым выводом пьезорезонатора и выходной клеммой фильтра, седьмой конденсатор 10 включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной.

Устройство работает следующим образом: полосовой фильтр-прототип с подключенными к его входу и выходу четвертым и шестым конденсаторами представляет собой эквивалент симметричной мостовой схемы, частотные зависимости реактивных сопротивлений ветвей которой Za и Zb показаны на фигуре 2.

Эта эквивалентная схема получается при использовании теоремы перегиба. Для нее были получены формулы расчета элементов, которые подтверждают «реализуемый» эквивалентный переход от расчетной мостовой структуры к предлагаемой лестничной при определенных соотношениях элементов схемы.

Данная схема имеет более высокий класс по затуханию (третий) по сравнению со схемой прототипа и, кроме того, пара конденсаторов (четвертый конденсатор и часть емкости входного параллельного контура) на входе фильтра и аналогичная пара конденсаторов на выходе фильтра позволяют используя преобразования Нортона [2] согласовать данный фильтр с низкоомными нагрузками. При этом появляются дополнительные конденсаторы (пятый и шестой), как показано на фигуре 1. Часть емкости пятого и седьмого конденсаторов могут быть отнесены к эквивалентной нагрузке на входе и выходе, подключенных параллельно активным нагрузочным резисторам, одновременно влияние емкостного эквивалента на настройку параллельных контуров уменьшается благодаря четвертому и шестому конденсаторам.

Источник информации

1. Великин Я.И., Гельмонт З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. - М.: Связь, 1966. - 396 с.

2. Пшесмыцкий О.П. Проектирование электрических лестничных фильтров. - М.: Связь, 1968. - 520 с.

Широкополосный пьезоэлектрический фильтр с комплексными нагрузками, содержащий пьезоэлектрический резонатор с параллельно подключенными к нему катушкой индуктивности и конденсатором, к первому выводу пьезорезонатора подключены вторая катушка индуктивности и второй конденсатор, вторые выводы которых соединены с общей шиной, ко второму выводу пьезорезонатора подключены третья катушка индуктивности и третий конденсатор, вторые выводы которых подключены к общей шине, отличающийся тем, что в схему фильтра дополнительно введены четвертый, пятый, шестой и седьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор включен между первым выводом пьезорезонатора и входной потенциальной клеммой фильтра, пятый конденсатор включен между входной потенциальной клеммы фильтра и общей шиной, шестой конденсатор включен между вторым выводом пьезорезонатора и выходной потенциальной клеммой фильтра, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и общей шиной.