Управляемый аттенюатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 7341 19) (11 1 Р 12 51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКО ВИДЕТЕЛЬ зированньтроники е аттен,74 76.СР ТОРно для ис- змерительах, а также ых зоне вносимых ослабл известноование по ольшой динако недо- является клона ФЧХ ий,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Томский институт автоматисистем управления и радиоэлек(72) В, Н. Ил ьюшен ко и О, В. Стук(57) Изобретение предназначпользования в многоканальныхн и радиоприемных устройст Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах и системах с повышенными требованиями к стабильности фазочастотных характеристик.Известны управляемые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные диоды. Недостатком этих аттенюаторов является большая величина изменения наклона фазочастотной характеристики (ФЧХ), возникающего при регулировке вносимого ослабления.Известны управляемые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные управляемые и корректирующие элементы. Корректирующие элементы (конденсаторы и катушки индуктивности) в известных аттенюаторах позволяют в 2 - 3 раза уменьшить изменение наклона ФЧХ, Однако это уменьшение достигается в несистемах с повышенными требованиями к стабильности фазочастотных характеристик. Цель изобретения - уменьшение зависимости фазового сдвига от уровня вносимого ослабления. Эта цель достигается введением в аттенюатор Т-образного фильтра нижних частот, совмещенного в себе функции линии задержки и цепи, компенсирующей влияние на фазочастотную характеристику аттенюатора паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением. Управляемый аттенюатор содержит элементы с управляемым сопротивлением 1,2,3 и 4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки индуктивности 8 и 9, 6 ил. большом диапа ении(6 - 7 дБ),Наиболее близким к предлагаемому аттенюатору являе 1 ся управляемый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между входом и выходом первый ивторой элементы с управляемым сопротивлением, первый и второй резисторы. первые двыводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертыиэлементы с упрввпяемым сопротивлением,первые выводы которых подключены к общей шине. Положительными свойствами го аттенюатора являются соглас входу и выходу и относительно б апазон вносимых ослаблений. Од статком этого аттенюатора большая величин)изменения на в диапазоне внослмых ослабленгде 2 э, Ер - полные сопротивления элементов с управляемым сопротивлением соответственно в последовательном и параллельном плечах; индексы гтги и гпах 5 соответствуют минимальному и максимальному значениям резистивной составляющей полного сопротивления элемента с управляемым сопротивлением;- частота.Из последнего выражения следует, чтофазовый сдвиг в управляемом аттенюаторе Целью изобретения является уменьшение зависимости фазового сдвига от вносимых ослаблений в широком диапазоне этихослаблений.Для достижения поставленной цели в 5управляемый аттенюатор, содержащийвключенные последовательно между входом и выходом первый и второй элементы суправляемым сопротивлением, первый ивторой резисторы, первые выводы которых 10подключены соответственно к входу и выходу, третий и четвертый элементы с управляемым сопротивлением, первые выводыкоторых подключены к общей шине, введенТ-образный фильтр нижних частот, состоящий из конденсатора и идентичных первойи второй катушек индуктивности, при этомконденсатор подключен к точке соединенияпервого и второго элементов с управляемым сопротивлением и общей шине, первые выводы и второй катушек индуктивности подключены к точке соединения первого и второго элементов с управляемымсопротивлением, д вторые их выводы соответственно соединены с вторыми выводами 25первого и второго резисторов и с вторымивыводами третьего и четвертого элементовс управляемым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора с и индуктивностипервой и второй катушек индуктивности выбраны из соотношенийг- с 1/4;21;с=2 с,где с 1, 1, г соответственно емкость, индуктивность и сопротивление в закрытом состоянии первого элемента с управляемымсопротивлением,Использование Т-образных фильтров 40нижних частот (ФНЧ) является известным,Их используют, например, в качестве согласующе-трансформирующих цепей в усилителях и других устройствах. В предложенном решении ФНЧ совмещает в себе дву 45функции: во-первых, является звеном задержки, связывающим параллельные и последовательные плечи аттенюатора; вовторых, конденсатор и катушки индуктивности ФНЧ являются корректирующими элементами, то есть вносимый фильтромфазовый сдвиг равен по величине и противоположен по направлению изменению фазового сдвига аттенюатора, обусловленному влиянием паразитных реактивностей 5элементов с управляемым сопротивлением,Аналогичные решения авторам неизвестны,В связи с тем, что предложенное решениеследует считать соответствующим критерию "существенные отличия",На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема управляемого аттенюатора; на фиг. 2 - пример управляемого аттенюатора при использовании в нем ри диодов в качестве элементов с управляемым сопротивлением (в аттенюаторе могут использоваться также переменные резисторы, оптроны, тоанзисторы в режиме управляемого сопротивления); на фиг. 3 - эквивалентная схема предложенного аттенюатора с учетом паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением; на фиг. 4, 5 - эквивалентные схемы аттенюдтора в режимдх минимдльного и мдксимального ослаблений соответственно; на фиг, 6 - фазовая характеристика передаточной функции аттенюатора,Управляемый аттенюатор (фиг,3) содержит элементы с управляемым сопротивлением 1,2 и 3,4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки 8,9 индуктивности,Управляемый аттенюатор работает следующим образом, В режиме минимального ослабления сопротивления элементов 1 и 2 имеют наименьшие значения, а элементов 3 и 4 - наибольшие, По мере увеличения сопротивлений элементов 1 и 2 и уменьшения сопротивлений элементов 3 и 4 ослабление, вносимое аттенюатором, увеличивается. Сопротивления резисторов 5 и 6 выбираются равными соответственно сопротивлениям источника сигнала и нагрузки, что обеспечивает согласован е аттенюатора по входу и выходу в процессе регулирования при соответствующем соотношении сопротивления элементов в последовательном и параллельном плечах,Покажем, что предложенная схема управляемого аттенюатора отличается от известных малой зависимостью фазового сдвига от вносивого ослабления,Фазовый сдвиг выходного сигнала аттенюатора относительно входного в диапазоне ослаблений определяется следующим соотношением Р(Ъ р ) =Р(зппп 2 ргпах ) . ф ( Я гпах, Ер гпи, ),б 1734144 случае по мере увеличения затухания на его значение начинает влиять и второй путь передачи сигнала со входа на выход - Вб,в, Ст,9, В 6, задержка сигнала по которому 5 больше, чем по вышеописанному, так как СС 7/2/С 2 С 7/2,10 7 зад = 17 С 15 20 Щф =зад б Ф . о где 1 и С - паразистные индуктивность и емкость элемента с управляемым сопротивлением, При В,7 р характеролного сопротивления управляемого элемента индуктивный, а при Вп р - емкостной (фиг.4,5). В диапазоне ослаблений 6-8 дБ введение конденсатора 7 и индуктивностей 8 и 9 приводит к образованию дву/, Г-образных звеньев ФНЧ Ь, С 7/2 и Ы, С 7/2, При этом индуктивности 8 и9 (фиг.4) включаются параллельно индуктивностям О и2 соответственно через малые сопротивления В 1+ + В 5 и В 2+Вб, что повышает верхнюю граничную частоту аттенюатора, а это, в свою очередь, эквивалентно уменьшению изменения фазового сдвига при регулировании. Таким образом, в указанном диапазоне ослаблений происходит компенсация паразитных40 индуктивностей диодов Ь и2.При затуханиях больше б - 8 дБ причина уменьшения изменения фазового сдвига заключается в следующем, При минимальном ослаблении (фиг.4) сигнал от входа к выходу аттенюатора поступает по цепи В 1, Ь, С 7,2, В 2 и фазовая характеристика передаточной функции аттенюатора, определаяемая как отношение выходного напряжения к вход-, ному, изображена на фиг. б (г/ъач ). По мере увеличения затухания характер реактивного сопротивления последовательно включенных элементов с управляемым сопротивлением изменяется с индуктивного на емкостный, а параллельно включенных - с емкостного на индуктивный. В этом случае в известном аттенюаторе (Ы=Ы= сО,С 7=0) фазовая характеристика переместилась бы в положение ъх (в сторону уменьшения величины фазового сдвига). Однако в данном Ь//С 1 = Ео.(4) С 7 = 2 С 1,зависит от частоты, а также от уровня вносимого ослабления и определяется соотношениями между реактивной и резистивной составляющими полных сопротивлений управляемых элементов. Изменен 7 ие фазового сдвига тем меньше, чем меньше отношение реактивной составляющей полного сопротивления управляемого элемента к резистивной. Уменьшение изменения фазового сдвига в предложенном устройстве достигается следующим образом.Граничным значением (фиг, 4,5), определяющим переход от диапазона минимального ослабления к максимальному является равенство характеристического сопротивления р элемента с управляемым сопротивлением его резистивной составляющей В, то есть СС 7/2 О С 7/2 или поскольку задержка сигнала определяетсяпо формуле Увеличение времени задержки сигналаприводит к увеличению фазового сдвига дозначения рг (фиг,б), так как Таким образом, происходит компенсация фазового сдвига рвах за счет (р 2 и ФЧХ остается практически в первоначальном положении онач,Определим, каким условиям должны удовлетворять элементы 7,8 и 9 для обеспечения минимума изменения фазового сдвига.Для элементов с управляемым сопротивлением, используемых в аттенюаторах, обычно выполняется соотношение Кроме того, для обеспечения согласования в схеме для последовательного канала передачи сигнала должно выполняться ра- венство С С 7/2 =2 о (3) Сравнивая выражения 2 и 3, получим 2 О/С 7=О/С 1 что также следует и из условия минимальности фазового сдвига.Индуктивности фильтра 1.8 и В должны выбираться так, чтобы не ограничивать полосу рабочих частот аттенюатора. Для этого частота среза вф фильтра8 Ы Ст должнабыть не меньше верхней граничной частоты . последовательного канала аттенюаторасо,;0 вмф (5)Верхняя граничная частота йЪ определяется следующим образом2В - С где В- - сопротивление управляемого элемента в закрытом состоянии, С 1 - емкость диода, Частота среза фильтра соф определяется следующим образом где -- . (7)ГВС 7/2 К 9 С 7/1Подставляя выражения б и 7 в 5, получим, с учетом выражения 4.8 = 1 9 ИВ- С 1/4.Совместно с выражением 1 получаем условие выбора индуктивностей 1 8 и Ы ЬВ - С/4,28)11, Обычно 1 8=(3 - 5) 1,Таким образом, в предложенной совокупности признаков элементы введенного Т-образного фильтра нижних частот совмещаютфункции компенсации паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением и фазового сдвига аттенюатора, Это обеспечивает уменьшение изме- кения фазового сдвига во всем диапазоне вносимых аттенюаторов ослаблений, что недостижимо в прототипе и других известных устройствах,5 Формула изобретенияУправляемый аттенюатор, содержащийвключенные последовательно между его входом и выходом первый и второй элементы с управляемым сопротивлением, первый 10 и второй резисторы, первые выводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертый элементы с управляемым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения зависимости фазового сдвига от вносимого ослабления, введен Т-образный фильтр нижних частот, состоящий из конденсатора и.дентичных первой и вто рой катушек индуктивности, при этом конденсатор подключен к точке соединения первого и второго элементов с управляемым сопротивлением и общей шине, первые выводы первой и второй катушек индуктивно сти подключены к точке соединения первогои второго элементов с управляемым сопротивлением, а вторые их выводы соответственно соединены с вторыми выводами первого и второго резисторов и с вторыми 30 выводами третьего и четвертого элементовс управляемым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора С и индуктивности 1 первой и второй катушек индуктивности выбраны из соотношений 35 1 В- С 1/4;Ь;С =2 С 1,где С 1, О, В - соответственно емкость, индуктивность и сопротивление в закрытом 40 состоянии первого элемента с управляемымсоп ротивлением.1734144 1 б 15 30 35 40 45 50 Составитель В,ИльюшенкоРедактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор О,Кундрик Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1673 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб,. 4/5