Полосовой высокоизбирательный lc-фильтр второго порядка

Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Достигаемый технический результат - увеличение избирательности фильтра путем реализации двух полюсов затухания на конечных частотах и обеспечения улучшения прямоугольности характеристик затухания. Полосовой высокоизбирательный LC-фильтр содержит две катушки индуктивности и восемь конденсаторов, которые соединены так, что образуют два звена, при этом первое звено обеспечивает реализацию полюса затухания ниже средней частоты, второе звено образует полюс затухания выше средней частоты. 5 ил.

 

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

Известен ряд полосовых LC-фильтров, применяемых в технике радиосвязи [1], среди которых имеется фильтр, содержащий первый конденсатор, первый вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности [1]. Данная схема позволяет реализовывать полосовой фильтр первого класса по затуханию с полюсом бесконечного затухания на конечной частоте и получать наиболее технологичные значения элементов. Этот тип фильтра является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и выбран в качестве прототипа.

Недостатком фильтра прототипа является недостаточно высокая избирательность на частотах от нуля до нижней границы полосы пропускания.

Задачей изобретения является увеличение избирательности фильтра.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, первый вывод 1-го конденсатора соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первой катушкой индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.

Сопоставительный анализ показывает, что заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.

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

На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого конденсатора 1, к первому выводу которого подключен второй конденсатор 2 и первая катушка индуктивности 3, которая через третий конденсатор 4 соединена с общей шиной. Второй вывод второго конденсатора 2 соединен со второй катушкой индуктивности 5, четвертый дополнительный конденсатор 6 подключен к первому конденсатору 1 и входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной. Пятый дополнительный конденсатор 7 подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор 8, второй вывод шестого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым конденсатором 9 и восьмым конденсатором 10, второй вывод которого соединен с первым выводом второй катушки индуктивности. Вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр можно представить в виде двух звеньев, первое звено включает в себя катушку индуктивности 3 и конденсаторы 1, 2, 4, 6 и часть конденсатора 7. Оставшуюся часть схемы представляет втрое звено. Каждое из этих звеньев потенциально-эквивалентно симметричной мостовой схеме, приведенной на фиг.2а.

В соответствии с фиг.2б, где показаны частотные зависимости сопротивления ветвей Z1 и Z2 схемы, приведенной на фиг.2а, эта схема представляет собой фильтр с полосой пропускания между частотами ω1 и ω2, одним полюсом затухания на частоте ωx.

Элементы этой схемы могут быть рассчитаны по формулам [2]:

L 1 = Z m m 2 Δ ω ω 2 2 ω 0 2 ω 0 2 ω 1 2 , C 1 = 2 Δ ω Z m ω 0 2 m ω 0 2 ω 1 2 ω 2 2 ω 0 2 , C 2 = m Z m ω 0 ω 0 2 ω 1 2 ω 2 2 ω 0 2 , C 3 = 1 Z m ω 0 m ω 0 2 ω 1 2 ω 2 2 ω 0 2 , m 1 = C 2 C 3 = ω 2 2 ω x 2 ω 1 2 ω x 2 , Δ ω = ω 2 ω 1 , ω 0 = ω 1 ω 2 , Z m = 1 ω 0 C 2 C 3 ω 0 2 ω 1 2 ω 2 2 ω 0 2 , ω 1 2 = 1 L 1 C 1 , ω 2 2 = C 1 + C 3 L 1 C 1 C 3 . ( 1 )

Здесь Zm - номинальное характеристическое сопротивление;

ω0 - средняя частота фильтра;

Δω - ширина полосы пропускания.

Величина m, характеризующая положение частоты бесконечного затухания ωx, может быть больше единицы при 0<ωx1, или же m<1 при ω2x<∞. Из (1) следует, что С23·m2, поэтому в первом случае С23, во втором С23. В первом случае С3 выносим за пределы мостовой цепи и получаем схему, приведенную на фиг.3, в которой как последовательная ветвь вынесена емкость ΔС=С23. В этом случае емкость С1 может быть представлена последовательным соединением емкости ΔС и C 0 = C 1 Δ C 2 Δ C C 1 . Емкость С0 будет положительной, если С123. Чтобы С1 была меньше чем С23 необходимо выполнить следующее условие:

m2>1+2γ, где γ = Δ ω ω 0 ,

которое следует из соотношений (1). Это означает, что данная схема реализуется не при всех значениях m. Для фильтров с относительными полосами пропускания более, например, 20% величина m должна быть более 1,1. Это ограничение не является критичным для фильтров с относительной полосой пропускания менее 20%.

Во втором случае, когда m<1 и С23, выносим емкость С2 за пределы моста и приходим к схеме, приведенной на фиг.4.

Включая каскадно схемы, приведенные на фиг.3 и фиг.4, получим схему предлагаемого устройства. Отметим, что оба звена имеют одинаковые характеристические сопротивления и их характеристические затухания суммируются. Первое звено обеспечивает реализацию полюса затухания ниже средней частоты, второе - выше средней частоты фильтра.

Предлагаемая схема полосового фильтра имеет минимально-возможное число индуктивных элементов и позволяет реализовать два полюса затухания на конечных частотах и, следовательно, обеспечивает лучшую прямоугольность характеристики затухания.

На фиг.5 приведена АЧХ фильтра, схема которого соответствует предложенному варианту, на частоту 15 МГц, с полосой пропускания 370 кГц. При использовании катушек индуктивности с дробностью 200 вносимое затухание в полосе пропускания равно 2,5 дБ. Коэффициент прямоугольности по уровням 20 дБ/3 дБ равен 3,5.

Источники информации

1. Черне Х.И. Индуктивные связи и трансформации в электрических фильтрах. М.: Связьиздат, 1962, 318 стр.

2. Великий Я.И., Гельмонт З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. М.: Связь, 1966, 396 стр.

Полосовой LC-фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, первый вывод 1-го конденсатора соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй его вывод соединен с первым выводом второго конденсатора и первой катушкой индуктивности, второй вывод которой через третий конденсатор соединен с общей шиной, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, отличающийся тем, что в схему дополнительно введены четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, при этом четвертый конденсатор подключен к входной потенциальной клемме фильтра, второй его вывод соединен с общей шиной, пятый конденсатор подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, ко второму выводу которой подключен шестой конденсатор, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, а также с седьмым и восьмым конденсаторами, вторые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в приемно-передающих профессиональных устройствах связи.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве входного устройства профессионального радиоприемника. Технический результат заключается в обеспечении электронно-перестраиваемой полосы режекции в рабочем диапазоне частот.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технике связи и измерительной технике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано как входное устройство в профессиональных радиоприемниках. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах для селекции частоты. .

Изобретение относится к способу и устройству видеообработки для выполнения операции упрощенной фильтрации, которая адаптивно применяется к видеоизображению. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в профессиональных радиоприемных устройствах, в измерительной технике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике. .

Заявленное устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве селекторов профессиональных приемопередающих устройств. Технический результат - улучшение коэффициента стоячей волны на входе фильтра в полосах задерживания. Полосовой LC-фильтр с постоянным входным сопротивлением в полосах задерживания содержит первую катушку индуктивности, первый вывод которой соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод катушки индуктивности соединен с первым конденсатором, ко второму выводу которого подключены второй и третий конденсаторы, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй катушкой индуктивности, ко второму выводу которой подключены четвертый и пятый конденсаторы, второй вывод пятого конденсатора подключен к третьей катушке индуктивности, второй вывод которой является потенциальным выходом фильтра, вторые выводы второго и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной, также устройство содержит дополнительную цепь, которая состоит из четвертой катушки индуктивности, первый вывод которой соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, параллельно четвертой катушке индуктивности подключен шестой конденсатор, второй вывод четвертой катушки индуктивности соединен с резистором и пятой катушкой индуктивности, ко второму выводу которой подключен седьмой конденсатор, вторые выводы седьмого конденсатора и резистора соединены с общей шиной. 6 ил.

Заявленное устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве входных селектирующих цепей профессиональных радиоприемных устройств. Технический результат - улучшение коэффициента стоячей волны на входе полосовой цепи в полосах задерживания. Полосовой LC-фильтр с компенсацией отражений в полосе задерживания, содержащий несколько каскадно включенных, идентичных по структуре звеньев, каждое из которых имеет первую катушку индуктивности, первый вывод которой является входом звена, второй ее вывод подключен к первому конденсатору, второй вывод которого соединен со вторым и третьим конденсаторами, второй вывод второго конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй катушкой индуктивности, второй вывод которой является выходом данного звена, при этом к первому выводу первой катушки индуктивности первого звена подключены четвертый конденсатор и третья катушка индуктивности, причем второй вывод четвертого конденсатора через первый резистор соединен с общей шиной, а второй вывод третьей катушки индуктивности через второй резистор соединен с общей шиной. 4 ил.

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр относится к радиоэлектронике и может быть использован для частотной селекции сигналов в аппаратуре связи. Достигаемый технический результат - получение более высокой избирательности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности перестройки по частоте. Полосовой перестраиваемый LC-фильтр содержит фильтр нижних частот, состоящий из первой, второй, третьей катушки индуктивности, первый конденсатор, полосовую цепь, состоящую из четвертой катушки индуктивности, пятой катушки индуктивности, шестой катушки индуктивности, второй конденсатор, который подключен к выходу полосовой цепи, а также седьмую и восьмую катушки индуктивности, первый и второй варикапы, при этом седьмая катушка индуктивности одним выводом подключена к входной потенциальной клемме, а вторым подключена к общей шине, восьмая катушка индуктивности подключена к выходу фильтра нижних частот, второй ее вывод соединен с выходной потенциальной клеммой устройства, первый варикап подключен параллельно первому конденсатору, второй варикап подключен параллельно второму конденсатору. 8 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. Технический результат заключается в повышении избирательности фильтра. Высокоизбирательный узкополосный LC-фильтр содержит два идентичных по структуре звеньев полосовых фильтра, каждый из которых состоит из трех конденсаторов и катушки индуктивности, одиннадцать конденсаторов, две катушки индуктивности, входную и выходную потенциальные клеммы и общую шину. 6 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фильтрах гармоник усилителей мощности широкодиапазонных радиопередатчиков. Достигаемый технический результат - обеспечение согласования во всем рабочем диапазоне частот радиопередатчика при упрощении процессов настройки. Фильтр гармоник коротковолновогопередатчика содержит N переключаемых по входу и выходу при помощи входных и выходных переключателей LC-фильтров, каждый из которых содержит первую и вторую катушки индуктивности в продольных плечах, соединенные между собой, и конденсатор, включенный между точкой соединения катушек индуктивности и общей шиной, а также конденсатор переменной емкости, общий для всех LC-фильтров, а в каждый LC-фильтр введена дополнительная индуктивность, подключенная параллельно конденсатору и одновременно подключенная к конденсатору переменной емкости через один из N дополнительно введенных переключателей, а в каждом LC-фильтре первая катушка индуктивности индуктивно связана со второй катушкой индуктивности, причем магнитные потоки индуктивно связанных катушек индуктивности направлены навстречу друг другу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при вобуляции периода повторения зондирующих импульсов. Технический результат заключается в повышении эффективности выделения сигналов движущихся целей. Указанный результат достигается тем, что адаптивный режекторный фильтр содержит первый, второй и третий основные блоки задержки, первый, второй и третий комплексные перемножители, блок измерения фазы, основной весовой блок, блок весовых коэффициентов, основной сумматор, синхрогенератор, первый и второй дополнительные блоки задержки, дополнительный сумматор, дополнительный весовой блок и коммутатор, определенным образом соединенные между собой и осуществляющие когерентную обработку исходных отсчетов. 15 ил.
Наверх