RU2239279C1 - Piezoelectric band filter handling complex loads - Google Patents
Piezoelectric band filter handling complex loads Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239279C1 RU2239279C1 RU2003115040A RU2003115040A RU2239279C1 RU 2239279 C1 RU2239279 C1 RU 2239279C1 RU 2003115040 A RU2003115040 A RU 2003115040A RU 2003115040 A RU2003115040 A RU 2003115040A RU 2239279 C1 RU2239279 C1 RU 2239279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- filter
- terminal
- piezoelectric
- inductance
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/542—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material including passive elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в трактах промежуточных частот (ПЧ) радиоприемных устройств.The invention relates to electronics and can be used in the paths of intermediate frequencies (IF) of radio receivers.
В современных профессиональных радиоприемных устройствах в трактах ПЧ используются, как правило, полосовые кварцевые фильтры, обладающие высокой временной и температурной стабильностью, малыми потерями в полосе пропускания и обеспечивающие высокий уровень затухания в полосе задерживания. Одна из схем такого фильтра приведена в работе [1] стр.124, рис.3.10, она является наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству и выбрана в качестве прототипа.In modern professional radio receivers in IF paths, as a rule, bandpass quartz filters are used, which have high time and temperature stability, low losses in the passband and provide a high level of attenuation in the delay band. One of the schemes of such a filter is given in [1] p. 124, Fig. 3.10, it is the closest in technical essence to the claimed device and is selected as a prototype.
Эта схема позволяет достаточно точно реализовать все требуемые электрические параметры в том случае, когда фильтр на входе и выходе нагружен на активные сопротивления. В то же время часто требуется согласовывать фильтр с комплексными нагрузками, в частности с нагрузками, представленными параллельным соединением резистора и конденсатора.This scheme allows you to accurately implement all the required electrical parameters in the case when the filter at the input and output is loaded with active resistances. At the same time, it is often required to coordinate the filter with complex loads, in particular with the loads represented by the parallel connection of the resistor and capacitor.
Недостатком известной схемы является то, что при введении в состав нагрузок емкостной составляющей может значительно деформироваться частотная характеристика фильтра (ухудшается неравномерность, коэффициент передачи, затухание в полосе задерживания).A disadvantage of the known circuit is that when the capacitive component is introduced into the loads, the frequency response of the filter can be significantly deformed (unevenness, transmission coefficient, attenuation in the delay band worsen).
Задачей изобретения является создание пьезоэлектрического фильтра, обеспечивающего необходимые требования при заданных комплексных значениях нагрузочных эквивалентов.The objective of the invention is the creation of a piezoelectric filter that provides the necessary requirements for a given complex values of load equivalents.
Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем первую индуктивность с отводом, соединенным с общей шиной, к первому потенциальному выводу которой подключен первый пьезоэлектрический резонатор и первый конденсатор, а второй потенциальный вывод первой индуктивности соединен с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первого пьезоэлектрического резонатора и второго конденсатора соединены между собой, кроме того фильтр содержит вторую индуктивность с отводом, соединенным с общей шиной, к первому потенциальному выводу которой подключен второй пьезоэлектрический резонатор и третий конденсатор, а второй потенциальный вывод второй индуктивности подключен к первому выводу четвертого конденсатора, причем вторые выводы второго пьезоэлектрического резонатора и четвертого конденсатора соединены между собой, к первому потенциальному выводу первой индуктивности подключен пятый конденсатор, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый потенциальный вывод второй индуктивности через шестой конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, при этом вторые выводы первого и второго пьезоэлектрического резонатора подключены к первому выводу седьмого конденсатора второй вывод которого соединен с общей шиной, вторые выводы первого и третьего конденсаторов соединены с общей шиной, кроме того, к входной потенциальной клемме фильтра подключен восьмой конденсатор, к выходной клемме фильтра подключен девятый конденсатор, вторые выводы восьмого и девятого конденсаторов подключены к общей шине.The problem is solved in that in a filter containing a first inductance with a tap connected to a common bus, the first piezoelectric resonator and the first capacitor are connected to the first potential terminal, and the second potential terminal of the first inductance is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminals of the first piezoelectric the resonator and the second capacitor are interconnected, in addition, the filter contains a second inductance with a tap connected to a common bus to the first potential where the second piezoelectric resonator and the third capacitor are connected, and the second potential terminal of the second inductance is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminals of the second piezoelectric resonator and the fourth capacitor connected to each other, the fifth capacitor connected to the first potential terminal of the first inductance, the second terminal of which is connected to the input potential terminal of the filter, the first potential output of the second inductance through the sixth capacitor is connected to the output a potential terminal of the filter, while the second terminals of the first and second piezoelectric resonator are connected to the first terminal of the seventh capacitor, the second terminal of which is connected to a common bus, the second terminals of the first and third capacitors are connected to a common bus, in addition, the eighth capacitor is connected to the input potential terminal of the filter , the ninth capacitor is connected to the output terminal of the filter, the second conclusions of the eighth and ninth capacitors are connected to a common bus.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое технической решение отличается от прототипа тем, что в устройство введены новые связи элемента: к первому потенциальному выводу первой индуктивности подключен пятый конденсатор, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый потенциальный вывод второй индуктивности через шестой конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, при этом вторые выводы первого и второго пьезоэлектрического резонатора подключены к первому выводу седьмого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, вторые выводы первого и третьего конденсаторов соединены с общей шиной, кроме того, к входной потенциальной клемме фильтра подключен восьмой конденсатор, к выходной клемме фильтра подключен девятый конденсатор, вторые выводы восьмого и девятого конденсаторов подключены к общей шине.Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in that new element connections are introduced into the device: the fifth capacitor is connected to the first potential output of the first inductance, the second output of which is connected to the input potential terminal of the filter, the first potential output of the second inductance is connected through the sixth capacitor with the output potential terminal of the filter, while the second terminals of the first and second piezoelectric resonator are connected to the first terminal of the seventh to the capacitor, the second terminal of which is connected to the common bus, the second terminals of the first and third capacitors are connected to the common bus, in addition, the eighth capacitor is connected to the input potential terminal of the filter, the ninth capacitor is connected to the output terminal of the filter, the second conclusions of the eighth and ninth capacitors are connected to the common to the bus.
При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными 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 solutions in science and technology, no solutions are found that have similar characteristics.
На фиг.1а приведена электрическая схема предложенного устройства. Фильтр состоит из первой индуктивности 1, имеющей отвод, соединенный с общей шиной, первого пьезоэлектрического резонатора 2, соединенного с первым потенциальным выводом первой индуктивности и первым конденсатором 3, второй вывод которого подключен к общей шине, ко второму потенциальному выводу первой индуктивности подключен второй конденсатор 4, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого пьезоэлектрического резонатора, фильтр содержит также вторую индуктивность 5, имеющую отвод, соединенный с общей шиной, к первому потенциальному выводу которой подключены второй пьезоэлектрический резонатор 6 и третий конденсатор 7, второй вывод которого подключен к общей шине, ко второму потенциальному выводу второй индуктивности подключен четвертый конденсатор 8, второй вывод которого соединен со вторым выводом второго пьезоэлектрического резонатора, к первому потенциальному выводу первой индуктивности подключен пятый конденсатор 9, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, к первому выводу второй индуктивности подключен шестой конденсатор 10, второй вывод которого соединен с выходной клеммой фильтра, вторые выводы первого 2 и второго 6 пьезоэлектрических резонаторов подключены к первому выводу седьмого конденсатора 11, второй вывод которого соединен с общей шиной, между входной клеммой фильтра и общей шиной включен восьмой конденсатор 12, а между выходной потенциальной клеммой и общей шиной подключен девятый конденсатор 13.On figa shows an electrical diagram of the proposed device. The filter consists of a
Фильтр работает следующим образом. Схема, представленная на фиг.1а, если не учитывать подключенных к ней конденсаторов 9, 10, 11, 12, 13, представляет собой двухзвенный полосовой фильтр, каждому звену которого можно поставить в соответствие симметричный мостовой эквивалент, в одной паре ветвей которого включены пьезоэлектрические резонаторы, а во второй конденсаторы [1]. Подключив последовательно с резонаторами и конденсаторами две емкости равной величины, одна из которых будет положительной, а другая отрицательной, вынесем из мостовой схемы емкости, имеющие положительный знак, а оставшиеся отрицательные емкости объединим соответственно с резонатором и емкостью ветвей мостовой схемы. В случае, когда значение отрицательной емкости С больше, чем значение параллельной статической емкости резонатора и больше номинала емкости, включенной в противоположной паре ветвей мостового эквивалента, получим новые реализуемые значения параметров резонатора и емкости исходной схемы. Частота последовательного резонанса пьезоэлектрического резонатора будет определяться выражениемThe filter works as follows. The circuit shown in figa, if you do not take into account the capacitors 9, 10, 11, 12, 13 connected to it, is a two-band bandpass filter, each link of which can be associated with a symmetrical bridge equivalent, in one pair of branches of which piezoelectric resonators are included , and in the second, capacitors [1]. By connecting in series with resonators and capacitors two capacitors of equal magnitude, one of which will be positive and the other negative, we take out the capacitors that have a positive sign from the bridge circuit, and combine the remaining negative capacities with the resonator and the capacitance of the branches of the bridge circuit. In the case when the value of the negative capacitance C is greater than the value of the parallel static capacitance of the resonator and greater than the nominal value of the capacitance included in the opposite pair of bridge equivalent branches, we obtain new realizable values of the parameters of the resonator and the capacitance of the original circuit. Series Resonance Frequency the piezoelectric resonator will be determined by the expression
а его динамическая индуктивность будет равнаand its dynamic inductance will be equal to
где Where
fq - частота последовательного резонанса исходного пьезоэлектрического резонатора;f q is the frequency of the series resonance of the original piezoelectric resonator;
Ср - статическая емкость резонатора;With p is the static capacitance of the resonator;
С - динамическая емкость резонатора;C is the dynamic capacitance of the resonator;
Сн - величина последовательно подключенной отрицательной емкости;With n - the value of the series-connected negative capacitance;
- отношение отрицательной и статической емкостей. - the ratio of negative and static capacities.
В дальнейшем вынесенная из мостовой схемы последовательная емкость Сн и часть емкости С0, включенной параллельно с катушкой индуктивности, образует цепь, которая при подключении к ней идеального трансформатора (см. фиг.2а) может быть заменена при использовании известного преобразования Нортона [2] цепью, показанной на фиг.2б.Subsequently, the serial capacitance C n and part of the capacitance C 0 , connected in parallel with the inductor, removed from the bridge circuit, forms a circuit that, when an ideal transformer is connected to it (see Fig. 2a), can be replaced using the well-known Norton transform [2] the circuit shown in figb.
На фиг.2 представлена часть схемы со стороны выходной нагрузки. При этом коэффициент трансформации определяется выражением , а величины С1 и С2 рассчитываются по формуламFigure 2 presents part of the circuit from the side of the output load. In this case, the transformation coefficient is determined by the expression , and the values of C 1 and C 2 are calculated by the formulas
С1=Сн+С0, C 1 = C n + C 0 ,
Таким образом, выделяя из первоначальной схемы последовательные конденсаторы Сн, а затем подбирая необходимую для согласования фильтра с нагрузкой величину емкости С0, заменяя далее цепочку конденсаторов Сн и С0 на цепь, состоящую из конденсаторов С1 и С2, а также переходя от мостовой схемы каждого из звеньев к их дифференциально-мостовым эквивалентам, получим схему, показанную на фиг.1а.Thus, isolating the series capacitors C n from the initial circuit, and then selecting the capacitance C 0 necessary for matching the filter with the load, then replacing the chain of capacitors C n and C 0 with a circuit consisting of capacitors C 1 and C 2 , as well as passing from the bridge circuit of each link to their differential bridge equivalents, we obtain the circuit shown in figa.
Можно отметить, что получающаяся Т-образная схема, состоящая из трех конденсаторов, включенных между первым и вторым звеном фильтра, как правило, может быть заменена одним конденсатором. Следовательно, предлагаемая схема фильтра эквивалентна схеме выбранного прототипа и отличается тем, что позволяет согласовать исходный фильтр с комплексными нагрузками, не деформируя при этом частотную характеристику фильтра.It can be noted that the resulting T-shaped circuit, consisting of three capacitors connected between the first and second links of the filter, as a rule, can be replaced by one capacitor. Therefore, the proposed filter scheme is equivalent to the selected prototype scheme and is characterized in that it allows matching the initial filter with complex loads without distorting the frequency response of the filter.
В том случае, когда требуется получить более широкие полосы пропускания, параллельно конденсаторам 4 и 8 включаются пьезорезонаторы (см. схему, показанную на фиг.1б).In the case when it is required to obtain wider bandwidths, piezoresonators are switched on in parallel with capacitors 4 and 8 (see the circuit shown in Fig. 1b).
Для узкополосных фильтров высокого порядка между первым и вторым звеньями могут быть включены лестничные звенья, как показано на фиг.1в. Первое и последнее звенья фильтра служат при этом для обеспечения согласования с заданными комплексными нагрузками.For high-order narrow-band filters, ladder links may be included between the first and second links, as shown in FIG. The first and last links of the filter serve to ensure consistency with the given complex loads.
Источники информацииSources of information
1. Великий Я.И., Гельмонт З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. - М.: Связь, 1966.1. The Great Ya.I., Helmont Z.Ya., Zelyakh E.V. Piezoelectric filters. - M.: Communication, 1966.
2. Пшесмыцкий О. Проектирование электрических лестничных фильтров. - М.: Связь, 1968.2. Pshesmytsky O. Design of electric stair filters. - M .: Communication, 1968.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003115040A RU2239279C1 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Piezoelectric band filter handling complex loads |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003115040A RU2239279C1 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Piezoelectric band filter handling complex loads |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2239279C1 true RU2239279C1 (en) | 2004-10-27 |
RU2003115040A RU2003115040A (en) | 2004-12-10 |
Family
ID=33538010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003115040A RU2239279C1 (en) | 2003-05-20 | 2003-05-20 | Piezoelectric band filter handling complex loads |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239279C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522295C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Piezoelectric band-pass filter |
-
2003
- 2003-05-20 RU RU2003115040A patent/RU2239279C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВЕЛИКИЙ Я.И. и др. Пьезоэлектрические фильтры. - М.: Связь, 1966, с.124, рис. 3.10. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522295C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | Piezoelectric band-pass filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7468642B2 (en) | Multi band pass filters | |
US20040051601A1 (en) | Integrated filter and impedance matching network | |
CN107078717A (en) | HF wave filters | |
EP2337219A1 (en) | Digital attenuator having small phase variation | |
RU2453985C1 (en) | Highly selective band-pass tuneable lc filter | |
CN106716828B (en) | Tunable HF filter with series resonators | |
CN109672422B (en) | filter circuit and multiplexer | |
RU2380825C2 (en) | Tunable band filter | |
RU2459349C2 (en) | Tunable lc band-pass filter | |
CN106326542A (en) | Design method of low-pass filter based on DGS (Defected Ground Structure) | |
RU2516707C1 (en) | Tunable band-pass lc-filter | |
JPS6134288B2 (en) | ||
US6593678B1 (en) | Surface acoustic wave filter having diminished bandwidth and method of operating the same | |
US6549100B2 (en) | Surface acoustic wave lattice filter with different lattice and series arm capacitance ratios and communication device using same | |
RU2402159C2 (en) | Band-pass tunable self-consistent lc-filter | |
RU2372711C1 (en) | Bandpass high-selectivity lc-filter | |
RU2239279C1 (en) | Piezoelectric band filter handling complex loads | |
RU2429560C1 (en) | Band-pass piezoelectric filter | |
US20220337223A1 (en) | Hybrid resonators | |
RU133668U1 (en) | BAND ACTIVE FILTER | |
RU2466494C1 (en) | Narrow-band tunable lc-filter | |
RU156095U1 (en) | BAND ROTARY FILTER | |
RU2396704C1 (en) | Multi-channel filtration unit | |
JP2664675B2 (en) | Bandpass filter | |
RU2236081C2 (en) | High-selectivity piezoelectric band filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20131003 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160521 |