Многоканальный блок фильтрации
Владельцы патента RU 2396704:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (RU)
Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве преселектора профессиональных радиоприемных устройств. Технический результат изобретения - увеличение коэффициента передачи системы. Многоканальный блок фильтрации, содержащий дифференциальную систему, в которую входит дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого имеет два вывода, являющиеся входом блока фильтрации, а вторичная дифференциальная обмотка имеет три вывода, первый вывод этой обмотки является первым выходом дифференциальной системы, ко второму выводу подключен балансный резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, третий вывод дифференциальной обмотки является вторым выходом дифференциальной системы, к первому выходу дифференциальной системы подключено N полосовых фильтров первой группы, ко второму выходу дифференциальной системы подключено М полосовых фильтров второй группы, выходы фильтров первой и второй групп являются выходами блока фильтрации, при этом параллельно балансному резистору подключена катушка индуктивности. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве преселектора профессиональных радиоприемных устройств.
В качестве преселекторов зачастую применяют наборы полосовых фильтров, которые с помощью коммутирующих цепей поочередно подключаются ко входу усилителя радиочастоты.
В ряде случаев используются две группы полосовых фильтров, выходы которых являются выходами преселектора, входы фильтров первой и второй группы полосовых фильтров соединены параллельно и подключены к первому и второму выходам дифференциальной системы, содержащей дифференциальный трансформатор, балансный резистор, подключенный к среднему выводу вторичной дифференциальной обмотки системы, первичная обмотка которой является входом устройства [1]. Это устройство является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и выбрано в качестве прототипа. По сравнению с существующими аналогами оно позволяет реализовать одновременную обработку сигналов на разных частотах. Недостатком этого решения является то, что дополнительное затухание, вносимое дифференциальной системой, составляет в реальных условиях 5-6 дБ.
Задача изобретения - увеличение коэффициента передачи системы. Поставленная задача решается тем, что в известную схему многоканального блока фильтрации, содержащего входную дифференциальную систему, в которую входит дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого является входом устройства, вторичная обмотка дифференциального трансформатора содержит три вывода, два из которых являются выходами дифференциальной системы, к среднему выводу вторичной обмотки подключен балансный резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к выходам дифференциальной системы подключены две группы полосовых фильтров, выходные выводы которых являются выходами устройства, дополнительно введена катушка индуктивности, подключенная параллельно балансному резистору.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введена катушка индуктивности, которая включена параллельно балансному резистору.
При сравнении заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями известными в науке и технике, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.
На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из дифференциальной системы 1, в которую входит дифференциальный трансформатор 2, первичная обмотка которого имеет два вывода, являющиеся входом блока фильтрации, вторичная обмотка имеет три вывода, первый вывод которой является первым выходом дифференциальной системы, ко второму выводу подключен балансный резистор 3, второй вывод которого соединен с общей шиной, третий вывод дифференциальной обмотки является вторым выходом дифференциальной системы, к первому выходу дифференциальной системы подключено N полосовых фильтров 4, ко второму выходу дифференциальной системы подключено М полосовых фильтров 5, выходы полосовых фильтров являются независимыми выходами блока фильтрации, кроме того, устройство содержит катушку индуктивности 6, включенную параллельно балансному резистору 3.
Устройство работает следующим образом.
Как показано в [1], дифференциальная система обеспечивает «развязку» двух групп полосовых фильтров, включенных по входу параллельно. При этом реальная дифференциальная система вносит дополнительное затухание, примерно равное 5-6 дБ. Помимо этого каждый из полосовых фильтров имеет вносимое затухание от 2 до 3 дБ (а когда и больше) в зависимости от требований к его частотной характеристике. Этот параметр будет особенно критичным при относительных полосах пропускания 3÷5%. В этом случае в качестве полосовых применяют пьезоэлектрические фильтры, имеющие более высокую стабильность и сравнительно небольшое вносимое затухание (как правило, не более 2 дБ). Для реализации таких фильтров используются схемы, входное сопротивление которых в полосах задерживания имеет емкостной характер (на частотах как ниже, так и выше полосы пропускания).
При таком построении фильтров емкостные составляющие каждой группы фильтров суммируются и в полосах пропускания фильтров, включенных в противоположную группу, могут быть представлены некоторой усредненной емкостью С0.
При анализе дифференциальной системы, применяемой, в частности, для обеспечения параллельной работы двух групп фильтров [2], показано, что входное сопротивление дифференциальной системы со стороны первой группы фильтров Z1, выражается формулой
где
Z3 - сопротивление нагрузки системы со стороны второй группы фильтров;
Z4 - сопротивление балансного резистора;
Z2 - сопротивление источника, подключенного к входным клеммам системы.
Это выражение справедливо, когда n=0,5 (в [2] n - коэффициент трансформации дифференциального трансформатора). При n=0,5 все три обмотки трансформатора будут одинаковыми.
Если в выражении для Z1 величины сопротивлений положить равными: Z1=Z2=R, 
и вычислить значение Z4, то получим 
где Y4 - комплексная проводимость балансной нагрузки дифференциальной системы.
При этом 
т.е. получим цепь, состоящую из параллельного соединения резистора, равного 
и индуктивности L0, численно равной C0R2.
Таким способом обеспечивается согласование первой группы фильтров с нагрузкой в реальной схеме, когда фильтры второй группы имеют емкостное сопротивление на частотах, близких к средним частотам первой группы. Если фильтры первой группы имеют также емкостное входное сопротивление с эквивалентной емкостью, близкой к значению С0 на средних частотах фильтров второй группы, то в силу симметрии схемы получим точно такое же комплексное балансное сопротивление. Сравнивая предлагаемую дифференциальную систему с известными [1, 2], можно отметить, что входное сопротивление на первом и втором выходах дифференциальной системы равно сопротивлению генератора, подключенного ко входу системы (в известных системах оно выбирается равным удвоенному значению сопротивления генератора), а величина балансного резистора в три раза меньше сопротивления генератора (в известных системах оно равно сопротивлению генератора), мощность, рассеиваемая на балансном резисторе, в этом случае меньше, и коэффициент передачи дифференциальной системы увеличивается.
Поскольку в реальных условиях на частотах полос пропускания фильтров первой группы входное сопротивление фильтров 2-й группы может быть емкостным на всех этих частотах и при этом, исходя из приведенной выше формулы, для входного сопротивления фильтров первой группы может быть обеспечено условие их согласования с системой, то предлагаемое устройство позволяет уменьшить вносимое системой затухание при прочих равных условиях.
Источники информации
1. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Гостехиздат УССР, Киев, 1957 г., стр.338.
2. Плешков Н.Е., Зингеренко A.M., Лавриш B.C., Климович В.Ф., Изаксон Б.К., Техника дальней связи. Изд. ВКАС, Ленинград, 1951 г., стр.101-105.
Многоканальный блок фильтрации, содержащий дифференциальную систему, в которую входит дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого имеет два вывода, являющиеся входом блока фильтрации, а вторичная дифференциальная обмотка имеет три вывода, первый вывод этой обмотки является первым выходом дифференциальной системы, ко второму выводу подключен балансный резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, третий вывод дифференциальной обмотки является вторым выходом дифференциальной системы, к первому выходу дифференциальной системы подключено N полосовых фильтров первой группы, ко второму выходу дифференциальной системы подключено М полосовых фильтров второй группы, выходы фильтров первой и второй групп являются выходами блока фильтрации, отличающийся тем, что параллельно резистору подключена катушка индуктивности.
