RU2199817C1

RU2199817C1 - Piezoelectric filter

Info

Publication number: RU2199817C1
Application number: RU2001114904A
Authority: RU
Inventors: З.С. Афонина; Л.В. Насонова; И.М. Ясинский
Original assignee: Государственное унитарное предприятие - Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: radio electronics; frequency selection of signals. SUBSTANCE: filter has piezoelectric resonators 1- 4, series-connected capacitors 6-10, inductance coils 5, 11; additional capacitors 12-14 and capacitor 6 are parallel-connected between common bus and point of connection of capacitor 12 and piezoelectric resonator 1; inductance coil 11 and capacitor 10 are parallel-connected between common bus and point of connection of piezoelectric resonator 4 and capacitor 13. Capacitors 7, 8, 9 are connected between common bus and respective leads of piezoelectric resonators 2, 3. Capacitor 14 is connected between first lead of piezoelectric resonator 2 and second lead of piezoelectric resonator 3. In addition series-connected inductance coil 15, capacitor 16 and inductance coil 17, capacitor 18 are inserted between common bus and capacitor 14. EFFECT: improved filter selectivity. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. The invention relates to electronics and can be used for frequency selection of signals.

Известен полосовой пьезоэлектрический фильтр [1], содержащий первый, второй, третий и четвертый пьезорезонаторы, соединенные последовательно, при этом первый вывод первого пьезорезонатора соединен последовательно с одним из выводов первой катушки индуктивности и первым конденсатором, к точке соединения первого и второго пьезорезонаторов подключен второй конденсатор, к точке соединения второго и третьего пьезорезонаторов подключен третий конденсатор, к точке соединения третьего и четвертого пьезорезонаторов подключен четвертый конденсатор, второй вывод четвертого пьезорезонатора соединен с пятым конденсатором и первым выводом второй катушки индуктивности, вторые выводы первого, второго, третьего, четвертого и пятого конденсаторов соединены с общей шиной, который позволяет реализовать высококачественные характеристики затухания. Known band-pass piezoelectric filter [1], containing the first, second, third and fourth piezoresonators connected in series, while the first output of the first piezoresonator is connected in series with one of the terminals of the first inductor and the first capacitor, the second capacitor is connected to the connection point of the first and second piezoresonators , the third capacitor is connected to the connection point of the second and third piezoresonators, the fourth cond is connected to the connection point of the third and fourth piezoresonators The sensor, the second terminal of the fourth piezoresonator is connected to the fifth capacitor and the first terminal of the second inductor, the second terminals of the first, second, third, fourth and fifth capacitors are connected to a common bus, which allows for high-quality attenuation characteristics.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и выбрано в качестве прототипа. This device is the closest in technical essence to the claimed and selected as a prototype.

Однако при жестких требованиях к прямоугольности фильтра данное устройство не обеспечивает необходимую точность настройки полюсов затухания на частотах, расположенных выше полосы пропускания. However, with stringent requirements on the rectangularity of the filter, this device does not provide the necessary accuracy for tuning the attenuation poles at frequencies above the passband.

Цель изобретения - улучшение избирательности фильтра и одновременно упрощение его настройки в процессе производства. The purpose of the invention is to improve the selectivity of the filter and at the same time simplify its adjustment during production.

Данная цель достигается тем, что в схему введены дополнительно шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, причем шестой конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной, а также тем, что в некоторых случаях в схему вводятся третья катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь с первой катушкой индуктивности, первый вывод которой соединен с общей шиной, а второй через девятый конденсатор соединен с вторым выводом первого пьезорезонатора, и четвертая катушка индуктивности, имеющая индуктивную связь с второй катушкой индуктивности, первый вывод четвертой катушки индуктивности соединен с общей шиной, а второй ее вывод через десятый конденсатор соединен с первым выводом четвертого пьезорезонатора. This goal is achieved by the fact that an additional sixth, seventh and eighth capacitors are introduced into the circuit, with the sixth capacitor connected between the input potential terminal of the filter and the first output of the first piezoresonator, the seventh capacitor connected between the output potential terminal of the filter and the second output of the fourth piezoresonator, the eighth capacitor is connected between the second conclusion of the first and first conclusion of the fourth piezoresonators, the second conclusions of the first and second inductors are connected to a common bus, as well as the fact that in some cases, a third inductor is connected to the circuit inductively with the first inductor, the first terminal of which is connected to a common bus, and the second through the ninth capacitor is connected to the second terminal of the first piezoresonator, and the fourth inductor is inductively connected to the second inductor , the first output of the fourth inductor is connected to a common bus, and its second output through the tenth capacitor is connected to the first output of the fourth piezoresonator.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в схему введены дополнительно шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, причем шестой конденсатор включен между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора, седьмой конденсатор включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов, вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной. Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in that an additional sixth, seventh and eighth capacitors are introduced into the circuit, with the sixth capacitor connected between the input potential terminal of the filter and the first output of the first piezoresonator, the seventh capacitor included between the output potential terminal of the filter and the second the output of the fourth piezoresonator, the eighth capacitor is connected between the second output of the first and the first output of the fourth piezoresonator, the second conclusions of the first and a second inductor connected to a common bus.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. When comparing the proposed solution not only with the prototype, but also with other well-known technical solutions in science and technology, no solutions are found that have similar characteristics.

На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого, второго, третьего и четвертого пьезорезонаторов 1-4, соединенных последовательно, при этом вывод первого пьезорезонатора 1 соединен с одним из выводов первой катушки индуктивности 5 и первым конденсатором 6, к точке соединения первого и второго пьезорезонаторов подключен второй конденсатор 7, к точке соединения второго и третьего пьезорезонаторов подключен третий конденсатор 8, к точке соединения третьего и четвертого пьезорезонаторов подключен четвертый конденсатор 9, второй вывод четвертого пьезорезонатора подключен к пятому конденсатору 10 и второй катушке индуктивности 11, вторые выводы первого, второго, третьего, четвертого и пятого конденсаторов, а также вторые выводы первой и второй катушек индуктивности соединены с общей шиной. Кроме того, между входной потенциальной клеммой фильтра и первым выводом первого пьезорезонатора включен шестой конденсатор 12, седьмой конденсатор 13 включен между выходной потенциальной клеммой фильтра и вторым выводом четвертого пьезорезонатора, восьмой конденсатор 14 включен между вторым выводом первого и первым выводом четвертого пьезорезонаторов. Figure 1 shows the electrical diagram of the proposed device. The device consists of the first, second, third and fourth piezoresonators 1-4 connected in series, while the output of the first piezoresonator 1 is connected to one of the terminals of the first inductor 5 and the first capacitor 6, the second capacitor 7 is connected to the connection point of the first and second piezoresonators, the third capacitor 8 is connected to the connection point of the second and third piezoresonators, the fourth capacitor 9 is connected to the connection point of the third and fourth piezoresonators, the second output of the fourth piezoresonator pa is connected to the fifth capacitor 10 and the second inductor 11, the second terminals of the first, second, third, fourth and fifth capacitors, as well as the second terminals of the first and second inductors are connected to a common bus. In addition, the sixth capacitor 12 is connected between the input potential terminal of the filter and the first output of the first piezoresonator, the seventh capacitor 13 is connected between the potential output terminal of the filter and the second output of the fourth piezoresonator, the eighth capacitor 14 is connected between the second output of the first and first output of the fourth piezoresonators.

На фиг. 2 приведена электрическая схема фильтра, отличающаяся от схемы, приведенной на фиг. 1, тем, что она содержит дополнительную третью катушку индуктивности 15, индуктивно связанную с первой катушкой индуктивности. Первый вывод ее соединен с общей шиной, а второй вывод через девятый конденсатор 16 подключен к второму выводу первого пьезорезонатора, а также четвертую катушку индуктивности 17, имеющую индуктивную связь со второй катушкой индуктивности, первый вывод ее соединен с общей шиной, а второй через десятый конденсатор 18 соединен с первым выводом четвертого пьезорезонатора. In FIG. 2 shows an electric circuit of the filter, different from the circuit shown in FIG. 1, in that it comprises an additional third inductor 15 inductively coupled to the first inductor. Its first output is connected to a common bus, and the second output through the ninth capacitor 16 is connected to the second output of the first piezoresonator, as well as the fourth inductor 17, which is inductively coupled to the second inductor, its first output is connected to the common bus, and the second through the tenth capacitor 18 is connected to the first terminal of the fourth piezoresonator.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Если представить схему фильтра в виде трех каскадно соединенных звеньев, как показано на фиг.3, можно показать, что первое звено совместно с третьим представляет симметричный полосовой фильтр третьего класса по затуханию и второго по характеристическому сопротивлению. При этом со стороны выходных зажимов 1-го звена и входных зажимов 3-го звена характеристическое сопротивление будет сопротивлением 1-го класса. Второе звено фильтра будет также соответствовать (при соответствующем выборе значений элементов) симметричному полосовому фильтру первого класса по характеристическому сопротивлению и второго класса по затуханию. Включение второго звена между первым и третьим звеньями фильтра при равенстве их характеристических сопротивлений позволяет получить суммарную характеристику фильтра, соответствующую пятому классу по затуханию и второму классу по характеристическому сопротивлению. If we present the filter circuit in the form of three cascade-connected links, as shown in Fig. 3, it can be shown that the first link together with the third represents a symmetric band-pass filter of the third class in attenuation and the second in characteristic resistance. Moreover, from the side of the output clamps of the 1st link and input clamps of the 3rd link, the characteristic resistance will be the resistance of the 1st class. The second filter link will also correspond (with an appropriate choice of element values) to a symmetric bandpass filter of the first class in terms of characteristic impedance and second class in attenuation. The inclusion of the second link between the first and third links of the filter with the equality of their characteristic resistances allows you to get the total filter characteristic corresponding to the fifth class in attenuation and the second class in characteristic resistance.

По сравнению со схемой, выбранной в качестве прототипа, предлагаемый фильтр имеет более высокий класс по затуханию и по характеристическому сопротивлению (фильтр-прототип имеет 4-й класс по затуханию и 1-й по характеристическому сопротивлению). Compared with the circuit selected as a prototype, the proposed filter has a higher class of attenuation and characteristic resistance (filter prototype has a 4th class of attenuation and 1st class of characteristic resistance).

В то же время один из полюсов затухания 2-го звена может быть реализован ниже полосы пропускания, в схеме-прототипе полюса затухания, определяемые вторым звеном (третий и четвертый пьезорезонаторы), могут быть расположены только выше полосы пропускания и при этом достаточно близко к краю полосы пропускания. At the same time, one of the attenuation poles of the 2nd link can be implemented below the passband; in the prototype circuit, the attenuation poles defined by the second link (third and fourth piezoresonators) can only be located above the passband and at the same time close enough to the edge bandwidth.

При необходимости иметь дополнительные свободно варьируемые в широких пределах полюса затухания (например, для лучшего подавления "паразитных" полос пропускания) в схему вводятся две дополнительные индуктивности и два конденсатора (в соответствии со схемой, приведенной на фиг.2), которые образуют в первом и третьем звеньях фильтра параллельный канал, что позволяет провести на их выходах вычитание напряжений, поступающих на вход звеньев по обоим каналам, практически на любых частотах полосы задерживания и тем самым получить на этих частотах полюсы затухания амплитудно-частотной характеристики. If necessary, to have additional attenuation poles freely variable over a wide range (for example, for better suppression of "spurious" passbands), two additional inductors and two capacitors (in accordance with the circuit shown in Fig. 2) are introduced into the circuit, which form the first and the third links of the filter have a parallel channel, which allows the subtraction of the voltages supplied to the input of the links on both channels at almost any frequency of the delay band at their outputs, and thereby get at these often ah attenuation poles of frequency response.

Схема предложенного устройства была проверена экспериментально и позволила реализовать ряд фильтров на частотах 60-130 МГц с затуханием в полосе задерживания 80 дБ и коэффициентом прямоугольности 5-6 (для фильтров с относительными полосами пропускания от 0,02 до 0,06%) и коэффициентом прямоугольности 3-4 (для фильтров с относительными полосами пропускания 0,1-0,2%). The scheme of the proposed device was tested experimentally and allowed to implement a number of filters at frequencies of 60-130 MHz with attenuation in the delay band of 80 dB and a rectangularity factor of 5-6 (for filters with relative passbands from 0.02 to 0.06%) and a rectangular coefficient 3-4 (for filters with relative bandwidths of 0.1-0.2%).

Источник информации. Sourse of information.

1. А.с. 1373280, кл. Н 03 Н 9/54, 09.07.86 г. Пьезоэлектрический фильтр. Д.С. Рябоконь, В.Б. Грузиненко, Р.Д. Корнеева, Р.Т. Санникова. 1. A.S. 1373280, class Н 03 Н 9/54, July 9, 86. Piezoelectric filter. D.S. Ryabokon, V.B. Gruzinenko, R.D. Korneeva, R.T. Sannikov.

Claims

1. A piezoelectric filter containing the first, second, third and fourth piezoresonators connected in series, the first output of the first piezoresonator connected in series with one of the terminals of the first inductor and the first capacitor, the second capacitor connected to the connection point of the first and second piezoresonators, to the point the third capacitor is connected to the connection of the second and third piezoresonators, the fourth capacitor is connected to the connection point of the third and fourth piezoresonators, the second output d of the fourth piezoresonator is connected to the fifth capacitor and the first terminal of the second inductor, the second terminals of the first, second, third, fourth and fifth capacitors are connected to a common bus, characterized in that an additional sixth, seventh and eighth capacitors are introduced into the circuit, and the sixth capacitor is included between the input potential terminal of the filter and the first output of the first piezoresonator, a seventh capacitor is connected between the output potential terminal of the filter and the second output of the fourth piezoresonator, the eighth capacitor is connected between the second terminal of the first and the first terminal of the fourth piezoresonators, the second terminals of the first and second inductors are connected to a common bus.

2. The piezoelectric filter according to claim 1, characterized in that an additional third inductor is introduced into the circuit, inductively connected to the first inductor, the first terminal of which is connected to a common bus, and the second through the ninth capacitor is connected to the second terminal of the first piezoelectric resonator, and the fourth inductor having inductive coupling with the second inductor, the first output of the fourth inductor is connected to a common bus, and its second output through the tenth capacitor is connected to the first output ohm of the fourth piezoresonator.