Звено полосового фильтра

(19) (111 3(511 Н 03 Н 11 12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ЗВЕНО ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА,содержащее параллельно соединенныекатушку индуктивности и резистор,одна иэ точек соединения которыхявляется входом звена полосовогоФильтра, а другая подключена к общей шине, конденсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового Фильтра, и варикап, один изэлектродов которого подключен к источнику управляющего напряжения через КС-Фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью уменьшения искажений сигнала за счет стабилизации амплитудно-частотных и Фазо-частотной характерис тик. введен дифференциальный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены второй вывод конденсатора и другой электрод вари. капа, а также последовательно соединенные и включеннные между входом звена полосового фильтра и общей шиной дополнительный конденсатор и переменный резистор, отвод которого подключен к инвертирующего входу диф. ференциального усилителя, а точкаС соединения дополнительного конденса- Ф тора и переменного резистора соедине на с выходом дифференциального усилителя,Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для построения полосовых фильтров сосредоточенной избирательности,Известен полосовой Фильтр, содержащий четыре каскадно соединенных звена, перестраиваемых по частоте с помощью варикапов 1,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсязвено полосового Фильтра, содержащее 10параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, одна из точек соединения которых является вхо -дом звена полосового фильтра, а другая подключена к общей шине, конденсатор, одним выводом подключенный к входу звена полосового фильтра и варикап, один из электродовкоторого подключен к источнику управляющего напряжения через С-Фильтр 7 Онижних частот, причем другой выводконденсатора соединен с общей шиной 2,Однако в известных звеньях полосовых фильтров при малых уровнях 25управляющего напряжения на варикапахиз-за их нелинейности происходитискажение амплитудно-частотной ифаэо-частотной характеристик (АЧХи ФЧХ) . 30Цель изобретения - уменьшение иска,жений сигнала за счет стабилизацииамплитудно-частотной и Фаза-частотной характеристик,Поставленная цель достигается тем,35что в звено полосового фильтра, со-.держащее параллельно соединенные катушку индуктивности и резистор, однаиз точек соединения которых являетсявходом звена полосового Фильтра, а 4 Одругая подключена к общей шине, конденсатор, одним выводом подключенныйк входу звена полосового фильтра, иварикап, один из электродов которогоподключен к источнику управляющего 45напряжения через КС-фильтр нижнихчастот, введен дифференциальный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены второй вывод конденсатора и другой электрод варикапа, а также последовательно соединенные и включенные между входом звенаполосового фильтра и общей шиной дополнительный конденсатор и переменный резистор, отвод которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а точка соединения дополнительного конденсатора ипеременного резистора соединена свыходом дифференциального усилителя.На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предложенного звена полосового фильтра,Звено полосового фильтра содержиткатушку 1 индуктивности, конденсатор 2, варикап 3, резистор 4 допол- б 5 нительный конденсатор 5, переменный резистор б, дк,еренциальный усили тель 7, К С-фильтр нижних частот, состоящий из резистора 8 и конденсатора 9, источник 10 управляющего напряжения,Звено полосового фильтра работает следующим образом.При каскадном соединении такихзвеньев образуется полосовой фильтрсосредоточенной избирательности .Источник 10 управляющего напряжения служит в качестве датчика переменного управляющего напряжения для варикапов 3, что обеспечивает перестройку полосового фильтра по частоте, Этот датчик является общим длявсех звеньев полосового фильтра, что облегчает обеспечение согласованнойнастройки. Согласованность настройки всех звеньев полосового Фильтрапри перестройке сохраняется, в основном, за счет предварительной подстрой. ки сердечников катушек 1 индуктивности на одной иэ граничных частот диапазона перестройки и регулировки коэф. фициентов усиления дифференциальных усилителей 7 с помощью переменного резистора б на другом конце диапазона перестройки. КС-фильтры нижнихчастот обеспечивают развязку звеньев полосового фильтра при этом емкость конденсатора 9 выбирается достаточно большой, по сравнению с емкостью емкостной ветви звена полосового Фильтра, образованной элементами 2, 3, 5, б, 7, Полоса пропускания дифференциального усилителя 7 выбирается больше диапазона перестройки, Резистор связи 11 между звеньями и резистор 4 звена полосового Фильтра. При рациональном выборе обеспечивают коррекцию закона изменения полосы пропускания полосового фильтра при перестройке. Яля случая двух одинковых звеньев и использования резисторов в качестве двухполюсников связи, передаточная функция фильтра в операторной формевы (Р)КР 1 =О зх (Р 1К, р - КлР Р 1 ф 4 Ы 1 Ф43 1 Р Р - ЫГ Р - Ы30 ьЛ 855 настроики полосо коэффициент усил ференциального у льтра; о К диф еля в 2,ил С,С 3,р авэо (о гЯ= -фа(,г емкости кондеи варикапа 3резонансное с звена;добротность кдуктивности; нсатор отнвление ш и Ио Ъ= О ко - ф -бротности звень К-С окС 5 щдС редложен Из вы- ЗОетстожноастоасО ве веФференциальныхуровнем собстыть обеспеченое динамического О ИИПИ Заказ 102 од,ул.Проектная где г,4 - сопротивление и индуктивность катушки 1 индукт вности;, - сопротивление резистора 11связи, резистора 4. Из выражений для 6 и ( видно,что при рациональном выборе номиналов ) и К 4 можно обеспечить коррекцию в желаемом направлении законаизменения добротности звеньев, а,следовательно, полосы пропусканияфильтра, от частоты настройки.ражения для 0 видно, что соотввующим выбором величин (, и С 5 мсместить диапазон перестройки чты звеньев в желаемую область чтот,В полосовом фильтре, образованном из предложенных звеньев обеспечивается достижение следующего положительного эффекта, по отношениюко всем известным фильтрам, перестраиваемым по частоте с помощьюварикапов. В таких полосовых Фильтрах при больших амплитудах входногосигнала возникают искажения АЧХи ФЧХобусловленные появлением нелинейной зависимости емкости варикапа 3от амплитуды действующего на немнапряжения, являющегося суммой управляющего напряжения и сигнала. В радиоприемных устройствах, принимающихсигналы в широком динамическом диапазоне амплитуд, воэможность перегрузки полосового фильтра сигналами высоких уровней существует всегда и особенно на нижнем конце диапазонаперестройки (т,е, при малых управляющих напряжениях на варикапах).В известном устройстве на варикапедействует полное переменное напряжение звена, в предложенном устройстве, вследствие последовательного соединения конденсатора 2 и варикапа 3,на варикапе 3 действует напряжение Филиал ППП "Патент",г,ужго в (1+С/С 2 ) раэ меньше, чем в иэвест. ном, и, следовательно, искажения АЧХ и ФЧХ соответственно меньше. При этом введение дифференциального усилителя 7 не приводит к дополнительным искажениям АЧХ и ФЧХ фильтра, так как линейный динамический диапазон современных дифференциальных усилителей, по крайней мере, на порядок шире, чем у варикапов 3. Уменьшенные искажения АЧХ и ФЧХ обеспечивают уменьшение искажений формы сигнала на выходе полосового фильтра и паразитных фазовых сдвигов в сигнале, а также улучшают эффективную избирательность - повышается помехоустойчивость к внутриполосным помехам, возникающим иэ-эа эффекта взаимной модуляции помех на нелинейности варикапов в полосовом фильтре,Количественную оценку выигрыша целесообразно проводить при одинаковой ширине диапазона перестройки по частоте, для чего необходимо выполнение условия К- С яо (С 5 (фСэ во С 1 С 5+С ъах (и э вест ное ), С 5С гп При этом, если в качестве критерия при сравнении принять дополнительный параэитный фазовый сдвиг в динамическом диапазоне входных сигналов (что является, важнейшей харак. теристикай, например, радиоприемных устройств приемоиндикаторов фазовых и импульсно-Фазовых радионавигационных систем), то имеющий место в иэ - вестном устройстве фазовый сдвиг при ль 0,3 наблюдается в предложенномВхлишь при = 3, т, е. верхний преЕ 1 Цкдел динамического диапазона увеличивается в 10 раэ. Анализ показывает также, что уровень собственных шумов в предложенном устройстве у чивается, по сравнению с известным, незначительно - не более, чем в 1,5 раза, т,е, обеспечивается у личение динамического диапазОна по входным сигналам не менее, чем в 7 раэПри примечении диусилителей с меньшимвенных шумов может бдальнейшее увеличенидиапазона ираж 936 Подписное