RU2780811C1 - Tunable band notch filter - Google Patents

Tunable band notch filter Download PDF

Info

Publication number
RU2780811C1
RU2780811C1 RU2021136533A RU2021136533A RU2780811C1 RU 2780811 C1 RU2780811 C1 RU 2780811C1 RU 2021136533 A RU2021136533 A RU 2021136533A RU 2021136533 A RU2021136533 A RU 2021136533A RU 2780811 C1 RU2780811 C1 RU 2780811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
notch filter
terminating resistor
series
Prior art date
Application number
RU2021136533A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Матвеевич Савченко
Николай Николаевич Прокопенко
Дарья Юрьевна Денисенко
Александр Андреевич Любшов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО"
Application granted granted Critical
Publication of RU2780811C1 publication Critical patent/RU2780811C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering and can be used to suppress unwanted signals (interference) in communication and radar systems, incl. in the functional units of power amplifiers. In particular cases, digitally controlled resistors or digital potentiometers can be used as these auxiliary resistors. A notch filter with a tunable bandwidth contains an input (1) and an output (2) of the device, a terminating resistor (3), a series LC oscillatory circuit (4) with the first (5) and second (6) outputs, including a frequency-setting capacitor (7) and inductance (8), wherein the first output of the terminating resistor (3) is connected to the input (1) of the device, and its second output is connected to the output of the device (2) and is connected to the first output (5) of the series LC oscillatory circuit (4). The second output of the terminating resistor (3) is connected to the output of the device (2) through the first (9) buffer amplifier, the output (2) of the device is connected through an additional voltage divider (10) to the input of the second (11) buffer amplifier, the output of which is connected to the second output (6) series LC oscillating circuit (4).
EFFECT: creation of a notch filter, which provides for bandwidth adjustment not by changing the parameters of the frequency-setting inductance 8 or capacitor 7, but by controlling the resistance of auxiliary resistors.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для подавления нежелательных сигналов (помех) в системах связи и радиолокации, в т.ч. в функциональных узлах усилителей мощности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to suppress unwanted signals (interference) in communication and radar systems, incl. in the functional units of power amplifiers.

В настоящее время режекторные фильтры [1-8] реализуются как на основе операционных усилителей [2], так и в виде пассивных (LC) ВЧ и СВЧ устройств частотной селекции [5-8].Currently, notch filters [1–8] are implemented both on the basis of operational amplifiers [2] and in the form of passive (LC) RF and microwave frequency selection devices [5–8].

Современные ВЧ и СВЧ усилители мощности для систем связи с амплитудной модуляцией имеют повышенные требования к уровню нелинейных искажений. Для обеспечения контроля уровня нелинейных искажений в режиме эксплуатации целесообразно использовать встроенный детектор мощности с предлагаемым режекторным фильтром, который устраняет сигнал основной гармоники на входе детектора мощности. Это позволяет определить уровень мощности нелинейных гармонических искажений. СВЧ усилители мощности выполняются чаще всего на основе GaAs технологических процессов, поэтому актуальной задачей является разработка схемотехники режекторных фильтров и их активных (усилительных) элементов с учетом специфики GaAs технологических процессов.Modern RF and microwave power amplifiers for communication systems with amplitude modulation have increased requirements for the level of non-linear distortion. To ensure control of the level of non-linear distortions in the operating mode, it is advisable to use the built-in power detector with the proposed notch filter, which eliminates the fundamental harmonic signal at the input of the power detector. This allows you to determine the power level of harmonic distortion. Microwave power amplifiers are most often made on the basis of GaAs technological processes, therefore, the development of circuitry for rejection filters and their active (amplifying) elements, taking into account the specifics of GaAs technological processes, is an urgent task.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является классический режекторный фильтр фиг. 1, опубликованный на сайте «Практическая электроника» (URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC). Данное схемотехническое решение представлено также в большом количестве статей и профильных монографий, например, [2,8]. Он содержит вход 1 и выход 2 устройства, согласующий резистор 3, последовательный LC колебательный контур 4 с первым 5 и вторым 6 выводами, включающий частотозадающие конденсатор 7 и индуктивность 8, причем первый вывод согласующего резистора 3 соединен со входом 1 устройства, а его второй вывод связан с выходом устройства 2 и подключен к первому выводу 5 последовательного LC колебательного контура 4.The closest prototype of the proposed device is the classical notch filter of Fig. 1 published on the Practical Electronics website (URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC). This circuit solution is also presented in a large number of articles and specialized monographs, for example, [2,8]. It contains an input 1 and an output 2 of the device, a terminating resistor 3, a series LC oscillating circuit 4 with the first 5 and second 6 outputs, including a frequency-setting capacitor 7 and an inductance 8, the first output of the terminating resistor 3 is connected to input 1 of the device, and its second output connected to the output of device 2 and connected to the first output 5 of the serial LC of the resonant circuit 4.

Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что перестройка полосы пропускания в нем может быть реализована только за счет изменения параметров или индуктивности 8 или конденсатора 7. Это ограничивает области использования известной схемы РФ, которая не может использоваться как IP модуль с цифровым управлением.A significant disadvantage of the known device of FIG. 1 is that bandwidth tuning in it can be realized only by changing the parameters or inductance 8 or capacitor 7. This limits the scope of the known RF circuit, which cannot be used as a digitally controlled IP module.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании режекторного фильтра, в котором предусмотрена регулировка полосы пропускания не за счет изменения параметров частотозадающей индуктивности 8 или конденсатора 7, а за счет управления сопротивлением включаемых в схему вспомогательных резисторов. В частных случаях в качестве данных вспомогательных резисторов могут использоваться цифро-управляемые резисторы или цифровые потенциометры.The main objective of the proposed invention is to create a notch filter, which provides for bandwidth adjustment not by changing the parameters of the frequency-setting inductance 8 or capacitor 7, but by controlling the resistance of the auxiliary resistors included in the circuit. In particular cases, digitally controlled resistors or digital potentiometers can be used as these auxiliary resistors.

Поставленная задача достигается тем, что в режекторном фильтре фиг. 1, содержащем вход 1 и выход 2 устройства, согласующий резистор 3, последовательный LC колебательный контур 4 с первым 5 и вторым 6 выводами, включающий частотозадающие конденсатор 7 и индуктивность 8, причем первый вывод согласующего резистора 3 соединен со входом 1 устройства, а его второй вывод связан с выходом устройства 2 и подключен к первому выводу 5 последовательного LC колебательного контура 4, предусмотрены новые элементы и связи - второй вывод согласующего резистора 3 связан с выходом устройства 2 через первый 9 буферный усилитель, выход 2 устройства соединен через дополнительный делитель напряжения 10 со входом второго 11 буферного усилителя, выход которого связан со вторым выводом 6 последовательного LC колебательного контура 4.The task is achieved by the fact that in the notch filter of FIG. 1, containing input 1 and output 2 of the device, a terminating resistor 3, a series LC oscillatory circuit 4 with the first 5 and second 6 outputs, including a frequency-setting capacitor 7 and an inductance 8, the first output of the terminating resistor 3 is connected to input 1 of the device, and its second the output is connected to the output of device 2 and is connected to the first output 5 of the serial LC oscillatory circuit 4, new elements and connections are provided - the second output of the terminating resistor 3 is connected to the output of device 2 through the first 9 buffer amplifier, the output 2 of the device is connected through an additional voltage divider 10 with the input of the second 11 buffer amplifier, the output of which is connected to the second output 6 of the serial LC oscillatory circuit 4.

На фиг.1 представлен классический режекторный фильтр - прототип, опубликованный, например, на сайте «Практическая электроника» (URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC).Figure 1 shows a classic notch filter - a prototype, published, for example, on the site "Practical Electronics" (URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC).

На фиг. 2 показана схема заявляемого устройства в соответствии с п. 1 и п. 2 формулы изобретения.In FIG. 2 shows a diagram of the claimed device in accordance with paragraph 1 and paragraph 2 of the claims.

На фиг. 3 приведена схема режекторного фильтра фиг. 2 в среде моделирования MicroCap для частного случая выбора численных значений индуктивности 8 и конденсатора 7.In FIG. 3 is a diagram of the notch filter of FIG. 2 in the MicroCap simulation environment for the particular case of choosing the numerical values of inductance 8 and capacitor 7.

На фиг. 4 представлены амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики предлагаемого режекторного фильтра фиг. 3.In FIG. 4 shows the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the proposed notch filter of FIG. 3.

Режекторный фильтр с перестраиваемой полосой пропускания фиг. 2 содержит вход 1 и выход 2 устройства, согласующий резистор 3, последовательный LC колебательный контур 4 с первым 5 и вторым 6 выводами, включающий частотозадающие конденсатор 7 и индуктивность 8, причем первый вывод согласующего резистора 3 соединен со входом 1 устройства, а его второй вывод связан с выходом устройства 2 и подключен к первому выводу 5 последовательного LC колебательного контура 4. Второй вывод согласующего резистора 3 связан с выходом устройства 2 через первый 9 буферный усилитель, выход 2 устройства соединен через дополнительный делитель напряжения 10 со входом второго 11 буферного усилителя, выход которого связан со вторым выводом 6 последовательного LC колебательного контура 4.The tunable notch filter of FIG. 2 contains input 1 and output 2 of the device, a terminating resistor 3, a series LC oscillatory circuit 4 with the first 5 and second 6 outputs, including a frequency-setting capacitor 7 and an inductance 8, the first output of the terminating resistor 3 is connected to input 1 of the device, and its second output is connected to the output of device 2 and is connected to the first output 5 of the serial LC oscillatory circuit 4. The second output of the terminating resistor 3 is connected to the output of device 2 through the first 9 buffer amplifier, the output 2 of the device is connected through an additional voltage divider 10 to the input of the second 11 buffer amplifier, the output which is connected to the second output 6 of the serial LC oscillatory circuit 4.

На фиг. 2, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, дополнительный делитель напряжения 10 реализован на первом 12 и втором 13 вспомогательных резисторах, общий узел которых соединен со входом второго 11 буферного усилителя.In FIG. 2, in accordance with paragraph 2 of the claims, an additional voltage divider 10 is implemented on the first 12 and second 13 auxiliary resistors, the common node of which is connected to the input of the second 11 buffer amplifier.

На фиг. 2 между входом 1 устройства и общей шиной источника питания 15 включен источник сигнала 14.In FIG. 2, signal source 14 is connected between input 1 of the device and the common bus of power supply 15.

Работа схемы фиг. 2 и ее соответствие заявляемым свойствам подтверждается результатами компьютерного моделирования в среде MicroCap, представленными на фиг. 4. Как следует из фиг. 4, за счет изменения сопротивления резистора R5, входящего в структуру дополнительного делителя напряжения 10, в схеме фиг. 2 при постоянных номиналах частотозадающих конденсатора 7 и индуктивности 8 изменяется полоса пропускания режекторного фильтра.The operation of the circuit of Fig. 2 and its compliance with the claimed properties is confirmed by the results of computer simulation in the MicroCap environment presented in FIG. 4. As shown in FIG. 4 by changing the resistance of the resistor R5 included in the structure of the additional voltage divider 10 in the circuit of FIG. 2 at constant values of the frequency-setting capacitor 7 and inductance 8, the bandwidth of the notch filter changes.

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом и может использоваться в устройствах частотной селекции с цифровым управлением.Thus, the claimed device has significant advantages in comparison with the prototype and can be used in frequency selection devices with digital control.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКREFERENCES

1. Практическая электроника: сайт. - URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC.1. Practical electronics: site. - URL: https://www.ruselectronic.com/passive-filters/#LC.

2. Лоскутов, Е.Д. Схемотехника аналоговых электронных устройств: учебное пособие / Е.Д. Лоскутов. - Саратов: Вузовское образование, 2016. - 264 с. - Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. - URL: https://www.iprbookshop.ru/44037.html (дата обращения: 17.09.2021). - Режим доступа: для авторизир. пользователей - Рис. 8.212. Loskutov, E.D. Circuitry of analog electronic devices: study guide / E.D. Loskutov. - Saratov: Higher education, 2016. - 264 p. - Text: electronic // Electronic library system IPR BOOKS: [website]. - URL: https://www.iprbookshop.ru/44037.html (date of access: 09/17/2021). - Access mode: for authorization. users - Fig. 8.21

3. Патент RU 2520422, 2014 г.3. Patent RU 2520422, 2014

4. Патент SU 1417178, 1988 г.4. Patent SU 1417178, 1988

5. Электрические LC-фильтры: сайт.- URL: http://bourabai.kz/toe/filters.htm. - Рис. 6.5. Electric LC filters: website. - URL: http://bourabai.kz/toe/filters.htm. - Rice. 6.

6. https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/need-matlab-code-one-rlc-filter-instructions-want-lanalyzing-frequency-response-circuit-bo-q193963046. https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/need-matlab-code-one-rlc-filter-instructions-want-lanalyzing-frequency-response-circuit-bo-q19396304

7. https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/experiment-52-rlc-filters-function-generator-figure-54-experiment-52-rlc-band-pass-filter--q323363527. https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/experiment-52-rlc-filters-function-generator-figure-54-experiment-52-rlc-band-pass-filter- -q32336352

8. Современная теория фильтров и их проектирование / под ред. Г. Темеша и С.Митра: пер. с англ. / под ред. канд. техн. наук И.Н. Теплюка с предисловием д-ра техн. наук А.А. Ланнэ. - Изд-во «Мир», Москва, 1977. - 560 с.8. Modern theory of filters and their design / ed. G. Temesha and S. Mitra: per. from English. / ed. cand. tech. Sciences I.N. Teplyuk with a preface by Dr. tech. Sciences A.A. Lanne. - Publishing house "Mir", Moscow, 1977. - 560 p.

Claims (2)

1. Режекторный фильтр с перестраиваемой полосой пропускания, содержащий вход (1) и выход (2), согласующий резистор (3), последовательный LC колебательный контур (4) с первым (5) и вторым (6) выводами, включающий частотозадающие конденсатор (7) и индуктивность (8), причем первый вывод согласующего резистора (3) соединен с входом (1), а его второй вывод связан с выходом (2) и подключен к первому выводу (5) последовательного LC колебательного контура (4), отличающийся тем, что второй вывод согласующего резистора (3) связан с выходом (2) через первый (9) буферный усилитель, выход (2) соединен через дополнительный делитель напряжения (10) с входом второго (11) буферного усилителя, выход которого связан со вторым выводом (6) последовательного LC колебательного контура (4).1. A notch filter with a tunable bandwidth, containing an input (1) and an output (2), a terminating resistor (3), a series LC oscillatory circuit (4) with the first (5) and second (6) terminals, including a frequency-setting capacitor (7 ) and inductance (8), wherein the first terminal of the terminating resistor (3) is connected to the input (1), and its second terminal is connected to the output (2) and connected to the first terminal (5) of the series LC oscillatory circuit (4), characterized in that that the second output of the terminating resistor (3) is connected to the output (2) through the first (9) buffer amplifier, the output (2) is connected through an additional voltage divider (10) to the input of the second (11) buffer amplifier, the output of which is connected to the second output (6) series LC oscillating circuit (4). 2. Режекторный фильтр с перестраиваемой полосой пропускания по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный делитель напряжения (10) содержит первый (12) и второй (13) вспомогательные резисторы, общий узел которых соединен с входом второго (11) буферного усилителя.2. A notch filter with a tunable bandwidth according to claim 1, characterized in that the additional voltage divider (10) contains the first (12) and second (13) auxiliary resistors, the common node of which is connected to the input of the second (11) buffer amplifier.
RU2021136533A 2021-12-09 Tunable band notch filter RU2780811C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780811C1 true RU2780811C1 (en) 2022-10-04

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1518915A2 (en) * 1988-01-08 1989-10-30 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Device for receiving frequency-phase-manipulated signals
RU28797U1 (en) * 2002-09-27 2003-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" COMPENSATION DIRECTOR FILTER
US20050040909A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Waight Matthew Glenn Broadband integrated digitally tunable filters
GB2478585A (en) * 2010-03-11 2011-09-14 Stephen Anthony Gerard Chandler An RF amplifier linearised by RF feedback, and having a loop filter resonator of enhanced Q
RU2520422C1 (en) * 2012-12-25 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Rejection lc-filter
US20150084713A1 (en) * 2013-03-15 2015-03-26 Rf Micro Devices, Inc. Filtering characteristic adjustments of weakly coupled tunable rf filters
RU2738030C2 (en) * 2015-11-23 2020-12-07 Анлотек Лимитед Tunable filter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1518915A2 (en) * 1988-01-08 1989-10-30 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Device for receiving frequency-phase-manipulated signals
RU28797U1 (en) * 2002-09-27 2003-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" COMPENSATION DIRECTOR FILTER
US20050040909A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Waight Matthew Glenn Broadband integrated digitally tunable filters
GB2478585A (en) * 2010-03-11 2011-09-14 Stephen Anthony Gerard Chandler An RF amplifier linearised by RF feedback, and having a loop filter resonator of enhanced Q
RU2520422C1 (en) * 2012-12-25 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Rejection lc-filter
US20150084713A1 (en) * 2013-03-15 2015-03-26 Rf Micro Devices, Inc. Filtering characteristic adjustments of weakly coupled tunable rf filters
RU2738030C2 (en) * 2015-11-23 2020-12-07 Анлотек Лимитед Tunable filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6978714B2 (en) Variable gain power amplifier
WO2009077856A2 (en) Variable inductor
EP0579875A1 (en) Quality factor tuning system
US7417517B2 (en) Method and apparatus for a communications filter
Koton et al. Voltage-mode multifunction filter with mutually independent Q and ω _0 ω 0 control feature using VDDDAs
Kumngern et al. Four-input one-output voltage-mode universal filter using simple OTAs
Çam Taşkıran et al. A new PID controller circuit design using CFOAs
KR20040033047A (en) Active tunable filter circuit
Sacu et al. Low-power OTA-C based tuneable fractional order filters
RU2780811C1 (en) Tunable band notch filter
Biswal et al. Re-configurable band-stop and all-pass filter using fractional-order topology
RU2656728C1 (en) Arc-filter of bottom frequencies with an independent setting of main parameters
CN106533387B (en) Differential miller band-pass filter and signal filtering method
Bhaskar et al. Novel current feedback operational amplifier‐based configuration that realizes a single‐input multiple‐output‐type universal active filter and a single‐resistance‐controlled oscillator
US6756863B2 (en) High-frequency oscillator of frequency switching type and high-frequency oscillation method
Aghaei Jeshvaghani et al. A low-power multi-mode and multi-output high-order CMOS universal Gm-C filter
Sotner et al. Arbitrarily Tunable Phase Shift in Low-Frequency Multiphase Oscillator
US20010048345A1 (en) Active isolated-integrator low-pass filter with attenuation poles
RU156095U1 (en) BAND ROTARY FILTER
RU2779632C1 (en) Sallen-ki class rejector filter
Chhabra et al. Realisation of CBTA based current mode frequency agile filter
Wang et al. Chebyshev Bandpass Filter Using Resonator of Tunable Active Capacitor and Inductor.
Jerabek et al. Experimental verification of pseudo-differential electronically controllable multifunction filter using modified current differencing/summing units
KR100422505B1 (en) LC tank Voltage Controlled Push-Push Oscillator with Differential Configuration
KR101662563B1 (en) Gaussian filter array using a variable component and method for tunning the same