Полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр свч. Перестраиваемый фильтр


преселектор - входной перестраиваемый фильтр приёмника или трансивера

«В описании присутствуют сцены табакокурения. Уведите детей от экрана монитора... И беременных женщин - тоже».

- Грустно, девицы, - буркнул я в сторону жены, выходя с сигаретой в подъезд, попутно провожая её с дочерью на дачу, - Буду мерить добротность, а прибора как не было, так и нет... Из открывшейся соседней двери показался мужик, поздоровался и, картинно наморщив нос, начал недовольно вращать ключами в замочных отверстиях. Мужик оказался - сосед. - Володь, у тебя в хозяйстве измерителя добротности не затерялось? - бодро поинтересовался я у него, отгоняя в сторону дым от сигареты. Сосед, потомственный филолог в третьем поколении, заподозрив надругательство над высокими традициями своих чувств, быстро нашёл нужные слова и грамотно расставил их в вопросительное предложение: - Ты чем папироску-то забил? Бросаешься на людей ни свет ни заря с абсолютно бессмысленными вопросами. - Эх, Владимир, толку от вас гуманитариев - как от заднего кармана на семейных трусах. Без ваших осмысленных вопросов жить можно и достойно и счастливо, а вот без измерителя добротности в хозяйстве жить сложно. И поскольку обсуждаемого прибора у меня на горизонте так же не прослеживалось, пришлось возвращаться домой, снимать с полок генератор с осциллографом, выискивать резистор редкого номинала и соединять все эти заготовки при помощи проводов, паяльника и оловянного припоя. Добротность катушки я померил, спаяв два резистора в соответствии со схемой, приведённой в конце страницы ссылка на страницу  на Рис.3.

Наблюдая на экране осциллографа прохождение разночастотных сигналов через образовавшуюся электрическую цепь, в мою, не сказать что светлую, но порой сообразительную голову закралась неожиданная мысль: "А ведь какой замечательный преселектор может получиться, если ...". А что, собственно говоря - если? Вот он - практически готовый преселектор! Перестраиваем ёмкость, или индуктивность - перестраиваем частоту.

Ну а теперь, нагоним глубокомыслия!

«Фильтры резонансной настройки (преселекторы) – наиболее совершенные селективные радиочастотные фильтры в любительских трансиверах. Обеспечиваемая ими избирательность может оказаться исключительно ценной для обеспечения «тихого», свободного от интермодуляционных искажений приёма даже в битком набитых в уикенд соревнований диапазонах» - пишет японский производитель профессионального и любительского радиооборудования про свои преселекторы для своих же трансиверов высшего класса.

Двухконтурные (или упаси нас Бог - многоконтурные) перестраиваемые преселекторы, так глубоко любимые отдельными радиолюбителями, не могут обеспечить приемлемого уровня подавления мешающих сигналов внутри отдельно взятого КВ диапазона. Возникает резонный вопрос: "С какого это бодунца?". Отвечу: "Происходит это из-за невозможности добиться приемлемого результата по сопряжению сдвоенных конденсаторов переменной ёмкости при значительной перестройке их по частоте, как не подгибай пластины плоскогубцами, пассатижами или иными шарнирно-губцевыми инструментами. В результате, для ослабления психопатологического синдрома и исключения образования провала между горбами графика АЧХ, возникает необходимость снижения добротности связанных контуров до значений не превышающих 100."

Для иллюстрации сказанного используем схематический пример.

Рис.1

Здесь красным цветом обозначена АЧХ двухконтурного преселектора, с добротностью катушек Q=100, а чёрным - АЧХ одноконтурного, собранного по вышеупомянутой схеме, с добротностью контура Q=1000. Графики приведены для диапазона частот 5-20 Мгц, центральная частота пропускания фильтров - 10 Мгц. Всё остальное, на мой взгляд, выглядит достаточно убедительно и в комментариях не нуждается. Остаётся, по сути, сущая ерунда - магическим ударом явить на свет катушку индуктивности с добротностью около 1000 единиц!

Однако, приступим наконец-то к выполнению своих непосредственных обязанностей и огласим схему принципиальную электрическую получившегося преселектора.

Рис.2

Давайте эту страницу будем считать вводной, а вскрывать тему, морщить лоб и избавляться от спокойно-безмятежного выражение лица приступим, начиная со следующей.

 

vpayaem.ru

перестраиваемый фильтр — с русского на английский

См. также в других словарях:

  • перестраиваемый фильтр — (МСЭ T G.671). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN tuneable filter …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый фильтр — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • акустооптический перестраиваемый фильтр — Перестраиваемый оптический фильтр, действие которого основано на использовании акустооптического взаимодействия в оптических анизотропных средах. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN acoustooptical tunable filter …   Справочник технического переводчика

  • электрооптический перестраиваемый фильтр — Перестраиваемый оптический фильтр, действие которого основано на использовании электрооптического взаимодействия в оптических анизотропных средах. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN electrooptical tunable filter …   Справочник технического переводчика

  • произвольно перестраиваемый фильтр — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN optional filter …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый оптический фильтр — перестраиваемый фильтр Устройство управления лазерным излучением, предназначенное для выделения или подавления одной или нескольких составляющих спектра лазерного излучения по заданному закону во времени. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное… …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый оптический фильтр — derinamasis optinis filtras statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. tunable optical filter vok. durchstimmbares optisches Filter, n rus. перестраиваемый оптический фильтр, m pranc. filtre optique accordable, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • волноводный перестраиваемый оптический фильтр — волноводный перестраиваемый фильтр Перестраиваемый оптический фильтр, в котором излучение распространяется в оптическом волноводе. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование Синонимы волноводный перестраиваемый фильтр EN waveguide tunable… …   Справочник технического переводчика

  • abstimmbares Filter — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • derinamasis filtras — statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • filtre accordable — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

translate.academic.ru

Полосовой перестраиваемый lc-фильтр

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр относится к радиоэлектронике и может использоваться для частотной селекции сигналов в радиоприемных устройствах. Достигаемый технический результат - улучшение избирательности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности перестройки по частоте. Полосовой перестраиваемый LC-фильтр содержит полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с общей шиной, а также третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы. 4 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в профессиональных радиоприемных устройствах.

Известно, что перестраиваемые фильтры могут быть выполнены на основе полосовых LC цепей, у которых изменяется одновременно значения всех емкостей или индуктивностей [1]. При выборке исходной схемы, содержащей минимальное число катушек индуктивности, можно получить перестраиваемые фильтры с лучшим коэффициентом передачи при синтезе узкополосных фильтров, перестраиваемых в широком диапазоне частот.

Нами в качестве прототипа выбран фильтр, содержащий первую катушку индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, ко второму выводу которого подключен второй конденсатор, который вторым своим выводом через вторую катушку индуктивности соединен с общей шиной [2]. Эта схема образует полосовую цепь первого класса по затуханию и по структуре наиболее близка к предлагаемому устройству.

Задача изобретения - улучшение избирательности исходной полосовой цепи и расширение ее функциональных возможностей - возможности перестройки ее по частоте.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с общей шиной, дополнительно введены шесть конденсаторов, при этом первый вывод третьего конденсатора подключен к входной потенциальной клемме устройства, второй его вывод соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, к первому выводу третьего конденсатора подключены четвертый и пятый конденсаторы, второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и с шестым конденсатором, второй вывод которого соединен с общей шиной, седьмой конденсатор первым выводом подключен ко второму выводу первого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и с первым выводом восьмого конденсатора, второй вывод которого подключен к общей шине, кроме того, первая и вторая катушки индуктивности содержат дополнительную обмотку подмагничивания, через которую пропускается постоянный ток от источника тока.

На фиг.1 приведена электрическая схема предложенного устройства. Оно состоит из первой катушки индуктивности 1, к первому выводу которой подключен первый конденсатор 2, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором 3, к которому подключена вторая катушка индуктивности 4, второй вывод которой соединен с общей шиной. Кроме того, в устройство дополнительно введены шесть дополнительных конденсаторов, из них третий конденсатор 5 подключен ко второму выводу первой катушки индуктивности, а вторым своим выводом соединен с входной потенциальной клеммой устройства. К входной потенциальной клемме подключены четвертый 6 и пятый 7 конденсаторы. Второй вывод четвертого конденсатора 6 соединен с общей шиной, второй вывод конденсатора 7 соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и шестым конденсатором 8, второй вывод которого соединен с общей шиной. К первому выводу второго конденсатора 3 подключен седьмой конденсатор 9, второй вывод которого соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и восьмым конденсатором 10.

Устройство работает следующим образом. При введении дополнительных конденсаторов 5, 6, 7, 8, 9 и 10 исходный полосовой фильтр 1-го класса по затуханию будет эквивалентен полосовому фильтру второго класса по затуханию, в котором можно реализовать два полюса затухания, расположенных на конечных частотах.

Для доказательства этого рассмотрим схему мостового фильтра, приведенного на фиг.2. В работе [3] показано, что элементы этого фильтра рассчитываются по формулам:

В случае, когда m<1, С3>С2 и емкость С2, как параллельную ветвь можно вынести за пределы моста и получить схему, приведенную на фиг.3.

Когда m>1, что соответствует частоте бесконечного затухания ω∝ ниже полосы пропускания, С3<С2, вынося емкость С2 как параллельную ветвь за пределы мостовой схемы, а затем емкость ΔС=C3-С2 как последовательную ветвь, получим схему, приведенную на фиг.4. На фиг.4 емкость , которую получим в ветви, содержащей индуктивность после выделения из нее емкости ΔС. Емкость C0 будет положительной при выполнении условия m2>1+2γ, где относительная ширина полосы пропускания.

Таким образом, приходим к схеме фиг.1, которая содержит два звена, реализует два полюса затухания (один выше, другой ниже полосы пропускания) и минимальное число индуктивностей. Одновременное изменение величин индуктивностей позволяет изменять среднюю частоту фильтра.

Величина индуктивности каждой из катушек индуктивности изменяется при изменении величины тока, протекающего через дополнительную обмотку подмагничивания.

Примером выполнения таких катушек индуктивности могут служить конструкции приведенные в источниках [4, 5].

Источники информации

1. Знаменский А.Е., Попов Е.С. Перестраиваемые электрические фильтры. Изд. «Связь», М., 1979.

2. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Гостехиздат УССР, Киев, 1959.

3. Великий Я.И., Гельмон З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. Изд. «Связь», М., 1966.

4. Патент №799028, опубл. 23.01.81. Бюл. №3.

5. Патент №866859, опубл. 23.09.81. Бюл. 35.

Полосовой перестраиваемый LC-фильтр, содержащий полосовую цепь, которая состоит из первой катушки индуктивности, к первому выводу которой подключен первый конденсатор, второй вывод которого соединен со вторым конденсатором, ко второму выводу которого подключена вторая катушка индуктивности, второй вывод второй катушки индуктивности соединен с общей шиной, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены шесть конденсаторов, при этом первый вывод третьего конденсатора подключен к входной потенциальной клемме устройства, второй его вывод соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, к первому выводу третьего конденсатора подключены четвертый и пятый конденсаторы, второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и с шестым конденсатором, второй вывод которого соединен с общей шиной, седьмой конденсатор первым выводом подключен ко второму выводу первого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора соединен с выходной потенциальной клеммой устройства и с первым выводом восьмого конденсатора, второй вывод которого подключен к общей шине, кроме того, первая и вторая катушки индуктивности содержат дополнительную обмотку подмагничивания, через которую пропускается постоянный ток от источника тока.

www.findpatent.ru

полосовой перестраиваемый фильтр свч - патент РФ 2065232

Использование: в приемниках спутникового телевидения, в перестраиваемых гетеродинных и других приемниках СВЧ с электрически перестраиваемой рабочей полосой частот. Сущность изобретения: устройство содержит резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов. Точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности. Первый вывод дополнительной квазисосредоточенной индуктивности подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. 7 ил. Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот, в частности, к частотным фильтрам СВЧ с перестраиваемой центральной частотой полосы пропускания и может быть использовано в приемниках СВЧ с электрически перестраиваемой рабочей полосой частот входных сигналов, например, в приемниках спутникового телевидения, в перестраиваемых гетеродинах, синтезаторах частот и т.п. Известны полосковые (микрополосковые) электрически перестраиваемые фильтры (ПФ) СВЧ диапазона. Такой фильтр состоит из полуволновых полосковых резонаторов с четвертьволновыми секциями электромагнитной связи между ними. Разомкнутые концы каждого резонатора через варакторный диод (варактор) замкнуты на заземленный проводник микрополосковой линии (МПЛ). К середине полоска каждого резонатора посредством навесного проводника подключен источник управляющего постоянного напряжения смещения варактора. Регулируя это напряжение, изменяют концевые емкости резонаторов, что приводит к изменению резонансной частоты резонаторов и смещению полосы пропускания фильтра (см. патент США N 4757287, опубл. 12.07.88, НКИ 333-205). Недостатком этого фильтра является то, что он имеет недостаточно широкий диапазон перестройки, а также то, что для осуществления фильтра требуется большое количество управляемых варакторов, равное 2N+2, где N количество резонаторов. Кроме того, диоды нуждаются в контакте с заземленным (экранным) проводником полосковой линии, для чего в диэлектрической подложке МПЛ необходимо сделать 2N+2 отверстия, что удорожает стоимость фильтра. Сложны по конструкции элементы заземления диодов. Из-за большого числа диодов и естественного разброса их параметров настройка ПФ очень трудоемка. Следует отметить и большие габариты фильтра, особенно в диапазоне метровых-дециметровых длин волн. Наиболее близким к предложенному ПФ является фильтр, описанный в патенте США N 2,892,163 МКИ: H01P 1/203, опубл. в 1959 г, который принят за прототип. Этот фильтр содержит резонансный контур (резонатор), состоящий из квазисосредоточенной индуктивности и двух Г-образных последовательно-параллельных цепочек из двух конденсаторов каждая. Точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, а точка соединения конденсаторов второй цепочки подключена ко второму выводу квазисосредоточенной индуктивности. Одинаковые параллельные конденсаторы (С2) и одинаковые последовательные конденсаторы (С1) Г-образных цепочек связаны с центральной частотой fo полосы пропускания фильтра соотношениями: C1 A(fo) и С2 В(fo), где А и В - сложные нелинейные функции от fo, ширины полосы пропускания, характеристического сопротивления и др. параметров фильтра. Таким образом, для перестройки центральной частоты фильтра fo нужно перестраивать емкости конденсаторов С1 и С2, причем емкость каждого нужно изменять в соответствии со сложной функциональной зависимостью от fo A(fo) или В(fo). Недостатками прототипа являются: практическая невозможность создания удовлетворительной конструкции перестраиваемого фильтра СВЧ, т.к. для каждого резонатора требуется 4 электрически управляемых диода (варактора), попарно идентичных по своим параметрам, управляемых сложными схемами; ограниченный диапазон перестройки из-за большой нелинейности коэффициентов А и В в формулах для С1 и С2; большие габариты, связанные с большим числом варакторов и цепей управления, особенно в многорезонаторных фильтрах. Изобретение решает задачу расширения диапазона перестройки рабочей полосы пропускания СВЧ фильтра. В качестве технического результата, достигаемого при использовании предлагаемого изобретения, можно рассматривать расширение диапазона перестройки при минимальном количестве перестраиваемых элементов (варакторных диодов). Дополнительным техническим результатом является уменьшение габаритов и массы, упрощение конструкции и эксплуатации. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом полосовом перестраиваемом фильтре СВЧ, содержащем резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов каждая, где точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, введены варакторный диод с цепью управления и дополнительная квазисосредоточенная индуктивность, первый вывод которой подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. В частном варианте исполнения фильтра цепи управления варактором выполнены в виде сосредоточенных СВЧ дросселей, первые выводы которых служат для подключения к концам квазисосредоточенных индуктивностей, к которым подключены Г-образные цепочки, а вторые выводы служат для подключения к источнику изменяемого напряжения постоянного тока. Сравнение заявленного фильтра с прототипом показывает, что он отличается введением в резонансный контур фильтра варакторного диода с цепью управления и квазисосредоточенной индуктивности, а также новыми соединениями, а именно, подключением первого вывода дополнительной квазисосредоточенной индуктивности к точке соединения конденсаторов второй Г-образной последовательно-параллельной цепочки, кроме того отличается местом включения варакторного диода последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей. В результате вышеописанного выполнения фильтра регулируемая емкость варактора включена в середине звена (контура) фильтра. Примыкающие к этой регулируемой емкости квазисосредоточенные индуктивности СВЧ выполнены в виде отрезков высокоомной полосковой линии, волновое сопротивление которой Z1 больше сопротивления нагрузки фильтра Zо, равного волновому сопротивлению тракта СВЧ. Поэтому при изменении емкости варакторного диода от 0 до Сmax приращение электрической длины отрезка полосковой линии передачи становится максимально возможным по сравнению с другими местами включения варактора в резонансный контур ПФ, а следовательно, возрастает широкодиапазонность (эффективность) перестройки. Вышеприведенное обоснование подтверждает новизну причинно-следственной связи между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом. Изобретение поясняется чертежами, где: Фиг. 1 Принципиальная схема однозвенного перестраиваемого фильтра СВЧ. Фиг. 2 Конструктивное осуществление ПФ в микрополосковом исполнении с сосредоточенными LC-параметрами. Фиг. 3 Конструктивное осуществление ПФ с квазисосредоточенными LC-параметрами. Фиг. 4 Принципиальная схема полузвена ПФ в режиме к.з. Фиг. 5 Схематическое изображение топологии ПФ с квазисосредоточенными параметрами. Фиг. 6 Конструктивное осуществление двухзвенного гибридно-интегрального ПФ дециметрового диапазона. Фиг. 7 Экспериментальные АЧХ двухзвенного предлагаемого ПФ. Предлагаемый перестраиваемый фильтр ПФ содержит резонансный контур, состоящий из квазисосредоточенной индуктивности 1, дополнительной квазисосредоточенной индуктивности 2 и двух Г-образных последовательно-параллельных цепочек из двух конденсаторов каждая, первая цепочка содержит соединенные между собой последовательно включенный конденсатор 3 и параллельно включенный конденсатор 4, вторая цепочка - соответственно конденсаторы 5 и 6, точка соединения конденсаторов 3 и 4 подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности 1, точка соединения конденсаторов 5 и 6 к первому выводу дополнительной квазисосредоточенной индуктивности 2, свободная обкладка конденсатора 3 является входной клеммой фильтра, свободная обкладка конденсатора 5 является выходной клеммой фильтра, свободные обкладки конденсаторов 4 и 6 подключены к общей заземленной шине, варакторный диод 7 включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей 1 и 2. К общей точке соединения конденсаторов 3,4 с квазисосредоточенной индуктивностью 1 подключен одним концом сосредоточенный СВЧ дроссель 8, другой конец которого заземлен, т.е. подключен к заземленной шине источника постоянного напряжения 9, к общей точке соединения конденсаторов 5,6 с дополнительной квазисосредоточенной индуктивностью 2 подключен второй сосредоточенный СВЧ дроссель 10, другой конец дросселя 10 соединен с клеммой + источника 9 и с конденсатором 11, который выполняет функцию блокировки. Дроссели 8 и 10 с источником 9 являются цепями управления смещением варактора 7. Напряжение источника 9 может регулироваться для обеспечения изменения емкости варактора. Конденсаторы 3,5, входящие в состав резонансного контура, одновремено являются цепями связи фильтра с внешними цепями (трактом СВЧ). Вышеприведенное описание относится к однозвенному (однорезонаторному) фильтру. Многозвенный фильтр может содержать два и более каскадно включенных звеньев. Варианты конструктивного осуществления ПФ приведены на Фг. 2,3,6. ПФ на чертеже Фиг. 2 содержит вышеуказанные элементы в следующем виде: квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 выполнены в виде двух планарных микрополосковых катушек прямоугольной спирали, расположенных на подложке МПЛ, конденсаторы 3,4,5,6 реализованы с помощью микроконденсаторов, 7 - бескорпусной варакторный диод, высокочастотные дроссели 8 и 9 выполнены в виде бескаркасных микроиндуктивностей, блокировочный конденсатор 11 в виде микроконденсатора. Эта конструкция удобна для применения в метровом и длинноволновом участке дециметрового диапазона СВЧ. Фрагмент другого варианта ПФ на МПЛ с планарной полосковой структурой, навесными варакторным диодом 7 и дросселями 8 и 10 показан на Фиг. 3. Здесь емкость конденсатора 3 (5) реализована в разрыве полосковых проводников; емкость конденсатора 4 (6) между прямоугольной площадкой на схемной стороне диэлектрической подложки и заземленным, экранным проводником МПЛ; квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 в виде высокоомной МПЛ "меандрового" типа. Эта конструкция ПФ удобна для применения в дециметровом и сантиметровом диапазонах. В сантиметровом диапазоне "меандровая" линия может выродиться в короткий отрезок МПЛ с высоким волновым сопротивлением Z1 (Z1> Zо), где Zо сопротивление нагрузок фильтра, равное волновому сопротивлению тракта СВЧ. Предлагаемый ПФ работает следующим образом. При подаче на варактор 7 через цепи управления 8, 10 напряжения U1=0В емкость варактора 7 оказывается максимальной и резонансная частота fo звена фильтра Фиг. 1 будет минимальной. Увеличение управляющего напряжения U до максимально допустимого для данного типа варактора U2=Umax уменьшает емкость варактора до минимального его значения и, соответственно, возрастает резонансная частота звена ПФ до fo max. При подаче на вход ПФ (клеммы 12,13) СВЧ сигнала с частотой foi, совпадающей со значением резонансной частоты ПФ, СВЧ сигнал без ослабления поступает на выход фильтра (клеммы 14,15). Если сигналы СВЧ имеют частоту, отличную от текущего значения резонансной частоты звена ПФ, то такие сигналы отражаются от входа и на выход фильтра передаются с большим ослаблением. Аналогично фильтр работает на всех частотах в диапазоне перестройки. Вышеописанная схема, состоящая из последовательно-параллельных цепочек конденсаторов, подключенных к первым выводам квазисосредоточенных индуктивностей 1 и 2, между вторыми выводами которых последовательно включена переменная емкость (емкость варакторного диода), работает как однозвенный полосно-пропускающий фильтр. Это вытекает из анализа схемы (Фиг. 1) методом "характеристических параметров". На резонансной частоте fo в середине СВЧ контура с разомкнутыми концами (в звене фильтра) имеет место узел напряжения резонансного колебания, что эквивалентно короткому замыканию в геометрической середине звена фильтра (Фиг. 1). Т.о. на частоте fo звено предложенного ПФ может быть представлено в виде двух полузвеньев (Фиг. 4,5), симметричных относительно середины звена. На Фиг. 4,5 низкочастотные цепи управления варактором не показаны, т. к. в анализе ПФ не участвуют. На Фиг. 5 показана топология такого полузвена, в котором индуктивность 1 выполнена в виде короткого отрезка высокоомной (Z1>Zo) полосковой линии и через удвоенную емкость варактора 7 (Сн=2Cваракт.) замкнута на заземленную экранную поверхность. При нагрузке отрезка линии передачи, имеющего геометрическую длину lг и волновое сопротивление Zi, емкостью Сн эквивалентная электрическая длина liэ отрезка линии возрастает на величину полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li,, т.е. liэ=lг+полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li.. Связь между электрическим удлинением li и параметрами Сн, Zi, fo определяется из соотношения (1) 2полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232foполосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232Ziполосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232Cн=tgполосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232(2полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li/полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232o). (1) При условии полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li/полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232 1, полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li определяется из соотношения (2)полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232 где с скорость света. Из (2) видно, что при заданном значении Сн удлинение полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li тем больше, чем выше значение Zi. В предложенном фильтре регулируемая емкость варакторный диод включена в середину звена (контура) фильтра. Примыкающие к этой регулируемой емкости квазисосредоточенные индуктивности СВЧ выполнены в виде отрезков высокоомной (Zi>Zo) полосковой линии. В результате при изменении емкости варактора от 0 до Cmax диапазон изменения полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232li становится максимально возможным по сравнению с любыми другими известными способами включения варакторов в звено ПФ. При этом максимально возможно изменяется liэ отрезка, и, соответственно, достигается максимальный диапазон перестройки fo фильтра. Т. о. перестройка частоты fo с помощью варактора в предложенном фильтре производится более эффективно, чем в прототипе и аналоге, в которых, к тому же, используется большее число варакторов, подключенных к оконечным элементам резонатора. ПФ с идеальными сосредоточенными LC-параметрами не имеет ложных полос пропускания. Однако поскольку у конструктивных вариантов ПФ (см. Фиг. 2,3) квазисосредоточенные LC-параметры осуществлены в виде коротких отрезков линии с высоким (квазисосредоточенная индуктивность) и низким (квазисосредоточенная параллельная емкость) волновым сопротивлением, то могут появиться ложные полосы. Но они расположены на частотах более высоких, чем ложные полосы прототипа и существенно более высоких, чем у аналога, поскольку длины полосковых резонаторов в последних существенно длиннее. Т. о. в.ч. полоса заграждения предложенного ПФ шире и фильтр лучше защищает радиоаппаратуру от внеполосного приема (передачи). Т.к. звено предложенного ПФ построено из элементов с квазисосредоточенными LC-параметрами, т.е. из коротких отрезков линий передачи (li полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232o/4, где (полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232o соответствует fо), и оно содержит меньшее число управляемых элементов (варакторов) и, соответственно, цепей управления, то габариты и масса предложенного фильтра меньше, чем у аналогов и прототипа. Отмеченные преимущества предложенного ПФ в части большей ширины диапазона перестройки, отсутствия ложных полос пропускания в более широкой полосе заграждения, а также существенно меньших габаритов и массы подтверждены и экспериментально. По приближенным формулам был расчитан (с оптимизацией параметров на ПЭВМ), изготовлен и настроен ПФ из двух одинаковых, каскадно включенных звеньев. Полоса пропускания полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 2065232f 40-60 МГц на уровне 1 дБ от уровня минимальных потерь. ПФ расчитан на перестройку в диапазоне от 0.9 до 1.6 ГГц. Фильтр реализован в гибридно-интегральном исполнении на диэлектрической подложке толщиной h 1 мм и Е 9.8. Тракт СВЧ с Zо=50Ом. Емкости 3 и 5 - микроиндуктивности типа К10-42, емкости 4 и 6 квадратные полосковые площадки размером 10полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 206523210 мм, квазисосредоточенные индуктивности 1 и 2 короткие изогнутые отрезки МПЛ длиной 11.9 мм и шириной 0.6 мм. Варакторные диоды 7 типа 3А619А-6 с коэффициентом перекрытия по емкости Кc=Cmax/Cmin=5.6. В.ч. дроссели 8 и 10 бескаркасные микроиндуктивности (L 260 нГ), блокировочный конденсатор 11 микроконденсатор (С 300 пФ) типа К10-17. Размеры платы двухзвенного ПФ менее 60полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 206523220полосовой перестраиваемый фильтр свч, патент № 20652321 мм. Топология ПФ показана на Фиг. 6, измеренные АЧХ на Фиг. 7. Как видно из Фиг. 7, при практически неизменных форме и параметрах АЧХ перестройка осуществлена в диапазоне с перекрытием Kf=fomax/fomin=1,6/0,86 1,86 при Кc диода равном 5.6. Реальный коэффициент эффективности перестройки получился равным Эп= Kf/Kc=0.332, что почти на 30 превышает эффективность перестройки любых перестраиваемых фильтров СВЧ, описанных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе. Фильтр в гибридно-интегральном исполнении предназначен для использования в радиоэлектронной аппаратуре, выпускаемой предприятием.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полосовой перестраиваемый фильтр СВЧ, содержащий резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов каждая, точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности, отличающийся тем, что в него введены варакторный диод с цепью управления и дополнительная квазисосредоточенная индуктивность, первый вывод которой подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей.

www.freepatent.ru

Перестраиваемый фильтр нижних частот

 

Изобретение относится к радиотехнике и может, использоваться в устр-вах частотной селекции. Цель изобретения - повышение точности формирования АЧХ и расширение диапазона ее перестройки., Фильтр содержит операционный у-ль 1, повторитель 2 напряжения , ключ 3, N масштабных резисторов 6, два N-канальньгх коммутатора 7 и 8, распределитель 10 импульсов , конденсатор 11. В устр-во для достижения цели введены регулируемый резистор (РР) 4, дополнительный резистор 5, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного у-ля, третий N-канальный коммутатор 9, N-1 конденсаторов 11. Порядок перестраиваемого фш1ьтра нижних частот (ПФНЧ) определяется и равен количеству конд-ров 11. Благодаря тому, что перестройка всех постоянных времени, участвующих в формировании АЧХ, производится одним РР4, в ПФНЧ снимаются ограничения на идентичность цепей перестройки, что позволяет перестраивать частоту среза более чем в 100 раз. При перестройке ПФНЧ частота коммутации t не изменяется, что облегчает подавление шумов дискретизации и дополнительных полос пропускания на частотах, кратных частоте коммутации . 3 ил. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ ,, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (50 4 II 03 Н 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4222760/24-09 (22) 06,04.87 (46 )15.11.88. Бюл. II - 42 (72) О.Х.Дадашев, В.И,Капустян и Ю.И.Чернышов (53) 621.372.542.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(- 1032593, кл. Н 03 Н II/12, 1982. (54) ПЕРЕСТРАИ АЕМЫЙ ФИЛЬТР НИЖНИХ

ЧАСТот (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устр-вах частотной селекции. Цель изобретения — повышение точности формирования АЧХ и расширение диапазона ее перестройки. Фильтр содержит операционный у-ль 1, повторитель 2 напряжения, ключ 3, И масштабных резисторов б, два N"Kàíàëüíûõ коммутатора 7 и 8, распределитель 10 импульсов, конденсатор 11. В устр-во для достижения цели введены регулируемый резистор (PP) 4, дополнительный резистор 5, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного у-ля, третий N-канальный коммутатор

9, N-1 конденсаторов 11. Порядок перестраиваемого фильтра нижних частот

{ПФНЧ) определяется и равен количеству конд-ров 11. Благодаря тому, что перестройка всех постоянных времени, участвующих в формировании АЧХ, производится одним РР4, в ПФНЧ снимаются ограничения на идентичность цепей перестройки, что позволяет перестраивать частоту среза более чем в

100 раз. При перестройке ПФНЧ частота коммутации „ ие изменяется, что облегчает подавление шумов дискретизации и дополнительных полос пропускания на частотах, кратных частоте коммутации. 3 ил.

1437967

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах частотной селекции.

Цель изобретения — повышение точ5 ности формирования амплитудно-частотной характеристики и.расширение диапазона ее перестройки.

На фиг,1 приведена функциональная электрическая схема предложенного пе-:10 рестраиваемого фильтра; на фиг.2— эпюры напряжения на выходах распределителя импульсов; на фиг.3 — распределитель импульсов.

Перестраиваемый фильтр нижних час- 1g тот содержит операционный усилитель

1, повторитель 2 напряжения, ключ 3, регулируемый резистор 4, дополнительный резистор 5, N масштабных резисторов 6, первый, второй и третий N-канальные коммутаторы 7 — 9, распределитель 10 импульсов, N конденсаторов 11, Распределитель 10 импульсов (фиг.3) содержит генератор 12 тактовых импульсов, счетчик 13 с коэффициентом25 деления N, ждущие мультивибраторы 14 и 15 °

Перестраиваемый фильтр нижних частот работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на первый 30 вход N-канального коммутатора 8, который в течение времени от 0 до Т (фиг.2б) соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 1. В это же время замкнуты первые капалы

N-канального коммутатора 7 и N-канального коммутатора 9. После окончания переходного процесса в момент времени замыкается ключ 3 (фиг.2а), и через замкнутый ключ 3, регулируемый ре-щ зистор 4 и замкнутый первый канал Nканального коммутатора 9 первый из N конденсаторов 11 заряжается до направления на выходе операционного усили- . теля 1, причем Х(

4, Cц — емкость конденсаторов 1!.

Поспе окончания момента времени Т размыкаются первые каналы N-канальных коммутаторов 7 †. 9 и на время от

Т до 2Т (фиг. 2в) замыкаются вторые каналы И-канальных коммутаторов 7 — 9.

Входной сигнал при этом отключается от неинвертирующего входа операционного усилителя 1 и к этому входу через замкнутый второй канал N-канального коммутатора 8 подключается первый из N конденсаторов 11, его напраФ

Ко Л Т(р) =1 c (p)— и .ч л

1+ Z.Î. 0 Т„ {p) 5 где Т„ (р)

+ рГ„ — передаточная функция звена; — пос-.оянная вре-.

R

К„ =.,/ „ + 1 — коэффициенты передач,"

Ко = О

v/

К у 3

Rg сопротивление резистора 5 и масштабных резисторов 6. и выразив его чеполучим:

Преобразовав (1) рез элементы схемы, жение суммируется с напряжением, поступающим через N-канальный коммутатор

7 с выхода повторителя 2 напряжения и после окончания переходных процессов через замкнутый ключ 3 (фиг,2а), регулируемый резистор 4 заряжает второй иэ N конденсаторов 11. Процесс заряда конденсаторов 11 продолжается аналогично путем до момента (N 1)Т.

В этот момент подключается последний из конденсаторов 11, и напряжение, до которого он зарядится, поступает на вход повторителя 2 напряжения, будет действовать на выходе N"канальногo коммутатора 7 следующие И тактов работы пересматриваемого фильтра нижних частот.

Перезаряд всех конденсаторов 11 происходит через один и тот же регулируемый резистор 4. Изменяя величину этого регулируемого резистора 4, одновременно изменяются все постоянные времени, что приводит к масштабной перестройке амплитудно-частотной zaрактеристики перестраиваемого фильтра нижних частот (ФНЧ).

Передаточная функция перестраиваемого фильтра нижних частот высокого порядка для частот коммутации 6 много больших частоты среза Е, åет вид

143796

Д (— + 1)

„ =g

У- .В -(,Ф

Г) (1+ры С„„)+Z - - Ц (- -+1)Д (! рК С„) Д

1, i=2 6 с, - 6 ь, ;= (— +1) б, Порядок перестраиваемого фильтра нижних частот определяется и равен количеству конденсаторов 11. Благодаря тому, что перестройка всех постоянных времени, участвующих в формировании амплитудно-частотной характеристики, производится одним регулируемым резистором 4, в перестраиваемом фильтре нижних частот снимаются ограничения на идентичность цепей перестройки, что позволяет перестраивать частоту среза более чем в 100 раз

При перестройке перестраиваемого фильтра нижних частот частота коммутации fr, не изменяется, что облегчает подавление шумов дискретизации и дополнительных полос пропускания на частотах, кратных частоте коммутации.

Первый ждущий мультивибратор 14 осуществляет задержку на время с, относительно начала импульса генератора

12, ждущий мультивибратор 15 осуществляет формирование импульса управления ключом 3. С выходов счетчика 13 с коэффициентом деленчл N импульсы (фиг.2б,в,г,д) подаются на управляющие входы N-канальных коммутаторов

7 — 9,,формула изобретения

Перестраиваемый фильтр нижних частот, содержащий последовательно соединенные операционный усилитель и ключ, повторитель напряжения, выход которого подключен к входу первого

N-канального коммутатора, Ивыходов которого подключены к первым выводам соответствующих N масштабных резистоI!

0 ров, вторые выводы которых объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, второй N-канальный коммутатор, первый вход которого является входом перестраиваемого фильтра нижних частот, конденсатор, первый вывод которого подключен к общей шине, а второй — к входу повторителя напряжения, а также распредели20 тель импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам перво", ro и второго N-канальных коммутаторов, а второй — к управляющему входу ключа, при этом выходом перестраивае2б мого фильтра нижних частот является выход повторителя напряжения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью

/ повышения точности формирования амп- . литудно-частотной характеристики и расширения диапазона ее перестройки, введены М-1 конденсаторов, первые выводы которых подключены к общей шине, вторые выводы подключены к N-! соответствующим входам второго N †канального коммутатора, выход которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, регулируемый резистор, третий N-канальный коммутатор, вход которого подключен к одному

40 выводу регулируемого резистора, другой вывод которого подключен к выходу ключа, причем N-выходов третьего Nканального коммутатора подключены к вторым выводам соответствующего из

N конденсаторов, а также дополнитель45 ный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя. 1437967 (N->)т AIT

T 2T

Составитель А,Меньшикова

РедактоР М.Циткина ТехРед М. Ходанич Корректор M.Âàñèëüåâà

Заказ 5967/54

Подписное

Тираж 929

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

jl3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Перестраиваемый фильтр нижних частот Перестраиваемый фильтр нижних частот Перестраиваемый фильтр нижних частот Перестраиваемый фильтр нижних частот 

www.findpatent.ru

Полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр свч

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в передающих системах для развязки передатчиков. Техническим результатом является расширение диапазона перестройки частоты и снижение потерь в полосе пропускания частот при уменьшении массогабаритных характеристик. Устройство содержит две линии передачи (ЛП) с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна из которых предназначена для входа СВЧ сигнала, другая - для выхода и, по меньшей мере, одно резонансное звено (РЗ) с полупроводниковым прибором, на который подают постоянное управляющее напряжение. Каждое РП снабжено вторым полупроводниковым прибором и содержит три отрезка ЛП: первый - длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению ЛП на входе, второй и третий - каждый длиной, равной четверти длины волны. В качестве полупроводниковых приборов использованы полевые транзисторы с барьером Шотки. Устройство снабжено также отрезком ЛП длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению ЛП на входе. Первый отрезок ЛП соединен с концами ЛП на входе и на выходе, или каскадно при помощи указанного отрезка ЛП с последующим РЗ, а второй и третий отрезка ЛП соединены с первым отрезком и со стоками первого и второго полевого транзистора с барьером Шотки, затворы которых соединены между собой и с источником постоянного управляющего напряжения, а их истоки заземлены. 3 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к полосно-пропускающим перестраиваемым фильтрам СВЧ.

Подобные фильтры СВЧ применяются в передающих системах для развязки передатчиков, работающих в различных диапазонах частот на одну антенну, а также для подавления высших гармоник на выходе широкополосных усилителей.

Полосно-пропускающие фильтры СВЧ разделяются на фильтры с фиксированной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и фильтры, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) которых перестраивается в пределах диапазона перестройки частоты.

Известен полосно-пропускающий фильтр СВЧ с электрической перестройкой частоты многозвенный, каждое звено которого содержит последовательный резонансный контур, представленный соединением емкости и перестраиваемой по частоте сферой из железо-итриевого граната (ЖИГ-сфера), и два параллельных резонансных контура, каждый из последних представляет собой параллельное соединение индуктивности и перестраиваемого по частоте варакторного диода [1, стр.242].

Наличие в данном фильтре СВЧ перестраиваемых по частоте ЖИГ-сфер и варакторных диодов, которые изменяют свои параметры соответственно под действием постоянного магнитного поля и постоянного управляющего напряжения, позволяет осуществить перестройку фильтра СВЧ в пределах диапазона перестройки частоты.

Однако в данном фильтре СВЧ диапазон перестройки частоты ограничен сверху

- во-первых, узким интервалом перестройки частоты ЖИГ-сфер,

- во-вторых, сравнительно малой величиной коэффициента перекрытия емкости варакторных диодов.

Кроме того, для перестройки частоты ЖИГ-сфер требуется изменять постоянное магнитное поле, а для перестройки частоты варакторных диодов требуется изменять постоянное электрическое поле или управляющее напряжение, что в целом приводит к усложнению конструкции данного фильтра СВЧ.

Кроме того, для подачи на варакторные диоды управляющих напряжений необходимо использовать цепи смещения, представляющие собой соединение емкости и индуктивности, что приводит как к усложнению конструкции, так и к значительному увеличению массогабаритных характеристик данного фильтра СВЧ.

Известен полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр СВЧ многозвенный, каждое звено которого содержит резонансный контур с квазисосредоточенной индуктивностью и двумя Г-образными последовательно-параллельными цепочками из двух конденсаторов каждая, точка соединения конденсаторов одной из цепочек подключена к первому выводу квазисосредоточенной индуктивности. Фильтр СВЧ содержит также варакторный диод с целью управления и дополнительную квазисосредоточенную индуктивность, первый вывод которой подключен к точке соединения конденсаторов второй цепочки, а варакторный диод включен последовательно между вторыми выводами квазисосредоточенных индуктивностей [2 - прототип].

Исключение из каждого резонансного звена данного фильтра СВЧ ЖИГ-сферы позволило упростить конструкцию, а включение варакторного диода каскадно относительно линий передачи на входе и выходе позволило несколько расширить диапазон перестройки частоты.

Следует отметить, что в случае многозвенного исполнения данного фильтра СВЧ с одной стороны улучшается его АЧХ, но с другой стороны сужается диапазон перестройки частоты вследствие трудности осуществления синхронного управления несколькими источниками управляющего напряжения.

Кроме того, включение варакторного диода каскадно относительно линий передачи на входе и выходе приводит к существенному повышению потерь в полосе пропускания частот фильтра СВЧ.

Кроме того, использование варакторных диодов приводит как к усложнению конструкции, так и к значительному увеличению массогабаритных характеристик из-за того, что:

во-первых, как сказано выше, для подачи на варакторные диоды управляющих напряжений необходимо использовать цепи смещения, представляющие собой соединение емкости и индуктивности,

во-вторых, в случае реализации достаточно широкого диапазона перестройки частоты необходимо на варакторные диоды подавать более высокие напряжения, изменяющиеся до десятков вольт.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение диапазона перестройки частоты и снижение потерь в полосе пропускания частот при уменьшении массогабаритных характеристик.

Указанный технический результат достигается заявленным полосно-пропускающим перестраиваемым фильтром СВЧ, содержащим две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ сигнала, другая - для выхода, по меньшей мере, одно резонансное звено с полупроводниковым прибором, на который подают постоянное управляющее напряжение.

В котором каждое резонансное звено фильтра СВЧ содержит три отрезка линии передачи: первый - длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, второй и третий - длиной каждый, равной четверти длины волны, и дополнительно второй полупроводниковый прибор, в качестве полупроводниковых приборов использованы полевые транзисторы с барьером Шотки.

При этом один из концов первого отрезка линии передачи каскадно соединен с концом линии передачи на входе и с одним из концов второго отрезка линии передачи, другой конец первого отрезка линии передачи соединен с концом линии передачи на выходе, либо - каскадно с последующим резонансным звеном посредством отрезка линии передачи длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе и с одним из концов третьего отрезка линии передачи, другие концы второго и третьего отрезков линии передачи соединены каждый со стоком первого и второго полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно, затворы которых соединены между собой и соединены с источником постоянного управляющего напряжения, а их истоки заземлены, при этом длина волны соответствует верхней частоте диапазона перестройки частоты.

Заявленная совокупность существенных признаков, а именно:

каждое резонансное звено содержит три отрезка линии передачи, первый длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, второй и третий - длиной каждый, равной четверти длины волны и предложенное соединение элементов фильтра СВЧ, когда первый отрезок линии передачи соединен каскадно относительно линий передачи на входе и выходе, а второй и третий одинаковые отрезки линии передачи длиной каждый, равной четверти длины волны и оба полевых транзистора с барьером Шотки - параллельно позволят:

во-первых, расширить диапазон перестройки частоты:

а) за счет замены в каждом звене фильтра СВЧ индуктивности и емкости на более широкополосные упомянутые отрезки линии передачи,

б) благодаря параллельно включенным отрезкам линии передачи - второго и третьего каждый длиной, равной четверти длины волны, трансформировать к каскадно включенному отрезку линии передачи - первому сопротивления оптимальной величины в различных частях диапазона перестройки частоты при изменении постоянного управляющего напряжения на затворах полевых транзисторов с барьером Шотки;

во-вторых, включение полевых транзисторов с барьером Шотки параллельно относительно линий передачи на входе и выходе в отличие от последовательно включенного варакторного диода обеспечит существенное снижение потерь в полосе пропускания частот фильтра СВЧ.

Кроме того, использование полевого транзистора с барьером Шотки, который являясь трехэлектродным полупроводниковым прибором содержит внутреннюю развязку по току, в отличие от варакторного диода, позволит исключить цепь смещения, представляющую собой, как указано выше, соединение емкости и индуктивности, и тем самым обеспечит:

- дополнительное расширение диапазона перестройки частоты фильтра СВЧ,

- упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик.

Итак, заявленная совокупность признаков реализует указанный технический результат, а именно расширение диапазона перестройки частоты и снижение потерь в полосе пропускания частот при уменьшении массогабаритных характеристик.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 дана топология заявленного полосно-пропускающего перестраиваемого фильтра СВЧ, содержащего два резонансных звена, где

- две линии передачи, одна предназначена для входа сигнала СВЧ - 1, другая - для выхода - 2,

- три отрезка линии передачи, первый - 3 длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, второй и третий - 4 и 5 соответственно длиной каждый, равной четверти длины волны,

- два полупроводниковых прибора - два полевых транзистора с барьером Шотки - 6 и 7 соответственно,

- отрезок линии передачи длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе - 8, для соединения резонансных звеньев,

- источник постоянного управляющего напряжения - 9.

На фиг.2 дана электрическая схема заявленного полосно-пропускающего перестраиваемого фильтра СВЧ.

На фиг.3 даны зависимости его амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) от постоянного управляющего напряжения.

При этом кривые 1 указанных зависимостей измерены при подаче на затворы полевых транзисторов с барьером Шотки постоянного управляющего напряжения, равного 0 В, а кривые 2 - равному напряжению отсечки Uотс.

Примеры конкретного выполнения заявленного фильтра СВЧ.

Пример 1 рассмотрен для случая, когда заявленный фильтр СВЧ содержит два резонансных звена.

При этом оба резонансных звена выполнены аналогично.

Каждое звено фильтра СВЧ выполнено в монолитно интегральном исполнении на полупроводниковой подложке из арсенида галлия толщиной равной 0,1 мм с использованием классической тонкопленочной технологии.

Две линии передачи, предназначенные для входа 1 и для выхода 2 сигнала СВЧ выполнены с одинаковыми волновыми сопротивлениями равными 50 Ом, что соответствует ширине проводников 0,08 мм.

Три отрезка линии передачи:

- первый - 3 выполнен шириной 0,08 мм и длиной 1,75 мм, что соответствует менее одной восьмой части длины волны, и волновому сопротивлению, равному волновому сопротивлению линии передачи на входе,

- второй и третий - 4 и 5 выполнены одинаковыми шириной 0,08 мкм и длиной 3,5 мм, что соответствует четверти длины волны.

Полевые транзисторы с барьером Шотки 6 и 7 выполнены каждый с длиной затвора, равной 0,4 мкм, шириной затвора, равной 300 мкм, одинаковыми длинами стока и истока, равными 20 мкм, имеют напряжение отсечки Uотс., равное - 2,0 В.

Диапазон перестройки частоты изменяется от 5 ГГц до 20 ГГц.

При этом один из концов первого отрезка линии передачи 3 соединен с концом линии передачи на входе 1 и с одним из концов второго отрезка линии передачи 4, другой конец первого отрезка линии передачи 3 соединен со вторым резонансным звеном посредством отрезка линии передачи 8 шириной, равной 0,08 мкм и длиной - 1,75 мм, что соответствует одной восьмой части длины волны и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе и с одним из концов третьего отрезка линии передачи 5, другие концы второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи соединены каждый со стоком первого 6 и второго 7 полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно, их затворы соединены между собой и соединены с одним источником постоянного управляющего напряжения 9, а их истоки заземлены.

Пример 2.

Заявленный фильтр СВЧ выполнен аналогично описанному в примере 1, но первый отрезок линии передачи - 3 выполнен шириной 0,08 мм и длиной 1,75 мм, что соответствует одной восьмой части длины волны, и волновому сопротивлению, равному волновому сопротивлению линии передачи на входе.

Заявленный фильтр СВЧ работает следующим образом.

При подаче на затвор каждого полевого транзистора с барьером Шотки 6 и 7 управляющего напряжения величиной, равной - 2,0 В, от источника постоянного управляющего напряжения 9 полевые транзисторы с барьером Шотки становятся закрытыми.

В результате этого полевые транзисторы с барьером Шотки имеют большое сопротивление Zзакр. Поскольку их стоки соединены с одними концами второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи соответственно, поэтому на этих концах будет большое сопротивление Zзакр., во много раз превышающее волновое сопротивление Z этих отрезков линии передачи.

Поскольку длины второго 4 и третьего 5 отрезков равны четверти длины волны, а длина волны соответствует нижней частоте f1 диапазона перестройки частоты, то на частоте f1 и частоте, равной 3 f1, сопротивление будет равно

Z1=Z2/Zзакр., где

Z1 - сопротивление на других концах второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи каждого соответственно,

Z2 - квадрат волнового сопротивления этих отрезков линии передачи,

Zзакр. - сопротивление каждого полевого транзистора с барьером Шотки в закрытом состоянии.

Сопротивление Z1 будет существенно меньше, чем волновое сопротивление линии передачи на входе фильтра Z0.

В этом случае на частотах f1 и f3 прошедший через фильтр сигнал СВЧ будет сильно ослабленным, а выраженная в децибелах величина АЧХ фильтра СВЧ будет иметь большую отрицательную величину ослабления.

На частоте f2, равной 2 f1, на других концах второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи сопротивление будет равно

Z2=Zзакр., где

Zзакр. - сопротивление каждого полевого транзистора с барьером Шотки в закрытом состоянии.

Сопротивление Z2 будет существенно больше, чем волновое сопротивление линии передачи на входе фильтра Z0.

В этом случае на частоте f2 прошедший через фильтр сигнал СВЧ практически не будет изменяться, а выраженная в децибелах величина АЧХ фильтра СВЧ будет иметь малую величину, то есть малую величину потерь.

При подаче на затвор каждого полевого транзистора с барьером Шотки 6 и 7 управляющего напряжения величиной, равной - 0 В, от источника постоянного управляющего напряжения 9 полевые транзисторы с барьером Шотки становятся открытыми.

В результате этого полевые транзисторы с барьером Шотки имеют малое сопротивление Zоткр. Их стоки соединены с одними концами второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи соответственно, поэтому на этих концах будет малое сопротивление Zоткр., во много раз меньшее волнового сопротивления Z этих отрезков линии передачи.

Поскольку длины второго 4 и третьего 5 отрезков равны четверти длины волны, а длина волны соответствует нижней частоте f1 требуемого диапазона перестройки частоты, то на частоте О на других концах второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи сопротивление будет равно

Z1=Z2/Zоткр., где

Z1 - сопротивление на других концах второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи каждого соответственно,

Z2 - квадрат волнового сопротивления этих отрезков линии передачи соотвественно,

Zоткр. - сопротивление каждого полевого транзистора с барьером Шотки в открытом состоянии.

Сопротивление Z1 будет существенно больше, чем волновое сопротивление этих отрезков линии передачи Z.

В этом случае на частоте f3 прошедший через фильтр сигнал СВЧ практически не будет изменяться, а выраженная в децибелах величина АЧХ фильтра СВЧ будет иметь малую величину - малую величину потерь.

На частоте f2 и частоте f4, равной 4 f1, на других концах второго 4 и третьего 5 отрезков линии передачи сопротивление будет равно

Z2=Zоткр., где

Zoткр. - сопротивление полевого транзистора с барьером Шотки в окрытом состоянии.

Сопротивление Z2 будет существенно меньше, чем волновое сопротивление линии передачи на входе фильтра Z0.

В этом случае на частотах f2 и f4 прошедший через фильтр сигнал СВЧ будет сильно ослабленным, а выраженная в децибелах величина АЧХ фильтра СВЧ будет иметь большую отрицательную величину ослабления.

Отметим, что в многозвенном фильтре СВЧ малая величина потерь будет реализована не на одной частоте, а в полосе пропускания, причем, чем больше звеньев в фильтре СВЧ, тем шире полоса пропускания и круче перепад АЧХ между большой величиной ослабления и малой величиной потерь, а АЧХ имеет вид, близкий к прямоугольной форме.

Таким образом, в предложенном фильтре СВЧ при изменении постоянного управляющего напряжения от - 2,0 В до 0 В от одного источника напряжения реализуется малая величина потерь в диапазоне частот от f1 до f4, равной 4 f1. Относительный диапазон перестройки частоты рассчитывается по формуле

Df/f=2(f4-f1)/(f4+f1)=1.2.

На образцах заявленного фильтра СВЧ были измерены величины изменения их амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) при изменении управляющего напряжения от 0 В до - 2,0 В.

Результаты даны на фиг.3.

При этом дана зависимость амплитудно-частотной характеристики образца заявленного фильтра СВЧ, выполненного по примеру 1, поскольку величины их АЧХ (по примерам 1 и 2) очень близки.

Как видно:

- амплитудно-частотная характеристика заявленного фильтра СВЧ имеет форму, близкую к прямоугольной,

- диапазон перестройки частоты изменяется от 5 ГГц до 20 ГГц,

- относительный диапазон перестройки частоты равен 120%, что в 2 раза превышает диапазон перестройки частоты прототипа,

- потери в диапазоне перестройки частоты не превышают 1 дБ, что в 1,5 раз меньше, чем в прототипе.

Таким образом, заявленный полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр СВЧ позволит по сравнению с прототипом:

- расширить диапазон перестройки частоты примерно в 2 раза,

- снизить потери в полосе пропускания частот в 1,5 раза,

- уменьшить массогабаритные характеристики.

Указанные преимущества полосно-пропускающего

перестраиваемого фильтра СВЧ особенно актуальны при создании миниатюрных как отдельных приборов СВЧ, так и радиоэлектронных устройств СВЧ различного назначения и, особенно, в монолитно интегральном исполнении.

Источники информации

1. Широкополосные радиопередающие устройства. Под ред. О.В.Алексеева. М.: Связь. 1978.

2. Патент РФ №2065232, МПК H01P 1/203, приоритет 1991.02.22, опубл. 1996.08.10 - прототип.

Полосно-пропускающий перестраиваемый фильтр СВЧ, содержащий две линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна предназначена для входа СВЧ-сигнала, другая - для выхода, по меньшей мере, одно резонансное звено с полупроводниковым прибором, на который подают постоянное управляющее напряжение, отличающийся тем, что каждое резонансное звено фильтра СВЧ содержит три отрезка линии передачи, первый -длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе, второй и третий - каждый длиной, равной четверти длины волны, и дополнительно второй полупроводниковый прибор, в качестве полупроводниковых приборов использованы полевые транзисторы с барьером Шотки, при этом один из концов первого отрезка линии передачи соединен с концом линии передачи на входе и с одним из концов второго отрезка линии передачи, другой конец первого отрезка линии передачи соединен с концом линии передачи на выходе, либо каскадно с последующим резонансным звеном посредством отрезка линии передачи длиной, равной одной восьмой части длины волны и менее, и волновым сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи на входе и с одним из концов третьего отрезка линии передачи, другие концы второго и третьего отрезков линии передачи соединены каждый со стоком первого и второго полевых транзисторов с барьером Шотки соответственно, затворы которых соединены между собой и соединены с источником постоянного управляющего напряжения, а их истоки заземлены, при этом длина волны соответствует верхней частоте требуемого диапазона перестройки рабочей полосы частот.

www.findpatent.ru

перестраиваемый фильтр - это... Что такое перестраиваемый фильтр?

 перестраиваемый фильтр agile filter, tunable filter, variable filter

Англо-русский словарь технических терминов. 2005.

  • перестраиваемый умножитель частоты
  • перестраивание

Смотреть что такое "перестраиваемый фильтр" в других словарях:

  • перестраиваемый фильтр — (МСЭ T G.671). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN tuneable filter …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый фильтр — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • акустооптический перестраиваемый фильтр — Перестраиваемый оптический фильтр, действие которого основано на использовании акустооптического взаимодействия в оптических анизотропных средах. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN acoustooptical tunable filter …   Справочник технического переводчика

  • электрооптический перестраиваемый фильтр — Перестраиваемый оптический фильтр, действие которого основано на использовании электрооптического взаимодействия в оптических анизотропных средах. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN electrooptical tunable filter …   Справочник технического переводчика

  • произвольно перестраиваемый фильтр — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN optional filter …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый оптический фильтр — перестраиваемый фильтр Устройство управления лазерным излучением, предназначенное для выделения или подавления одной или нескольких составляющих спектра лазерного излучения по заданному закону во времени. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное… …   Справочник технического переводчика

  • перестраиваемый оптический фильтр — derinamasis optinis filtras statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. tunable optical filter vok. durchstimmbares optisches Filter, n rus. перестраиваемый оптический фильтр, m pranc. filtre optique accordable, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • волноводный перестраиваемый оптический фильтр — волноводный перестраиваемый фильтр Перестраиваемый оптический фильтр, в котором излучение распространяется в оптическом волноводе. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование Синонимы волноводный перестраиваемый фильтр EN waveguide tunable… …   Справочник технического переводчика

  • abstimmbares Filter — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • derinamasis filtras — statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

  • filtre accordable — derinamasis filtras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. tunable filter vok. abstimmbares Filter, n rus. перестраиваемый фильтр, m pranc. filtre accordable, m …   Automatikos terminų žodynas

dic.academic.ru