RU2444839C2

RU2444839C2 - Piezoelectric band filter

Info

Publication number: RU2444839C2
Application number: RU2010119767/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Ясинский (RU); Игорь Михайлович Ясинский; Андрей Николаевич Яковлев (RU); Андрей Николаевич Яковлев; Дмитрий Селиверстович Рябоконь (RU); Дмитрий Селиверстович Рябоконь; Александр Вячеславович Половнев (RU); Александр Вячеславович Половнев; Лилия Владиславовна Насонова (RU); Лилия Владиславовна Насонова
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2012-03-10
Also published as: RU2010119767A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: filter comprises two piezoelectric resonators, four capacitors, two inductance coils. The first outputs of the first and second capacitors are connected to each other and connected to the first output of the first piezoelectric resonator, the second output of which is connected to the common bus. The second piezoelectric resonator with its outputs is connected to the second outputs of the first and second capacitors. The third capacitor and the first inductance coil, the second output of which is the input potential terminal of the filter are connected to the second output of the first capacitor. The fourth capacitor and the second inductance coil, the second output of which is the output potential terminal of the filter are connected to the second output of the second capacitor. The second outputs of the third and fourth capacitors are connected to the common bus.

EFFECT: invention provides for a symmetrical amplitude-frequency characteristic of the filter and expanded bandwidth.

2 dwg

Description

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

Известно достаточно большое количество типов полосовых пьезоэлектрических фильтров, из которых наиболее близким к предлагаемому устройству является лестничный фильтр, описанный в [1] и выбранный нами в качестве прототипа. Этот фильтр содержит первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к первому пьезорезонатору, второй вывод которого соединен с общей шиной. Данный фильтр является фильтром первого класса по сопротивлению и первого класса по затуханию. Он обеспечивает полюс затухания амплитудно-частотной характеристики, расположенный ниже средней частоты фильтра. При использовании нескольких каскадно соединенных звеньев такого типа можно реализовать полосовой фильтр с достаточно крутым низкочастотным скатом амплитудно-частотной характеристики. Недостатком фильтра-прототипа является то, что он имеет асимметричную характеристику затухания и реализует полосы пропускания в пределах 10÷20% от ширины частотного промежутка используемого пьезорезонатора.A fairly large number of types of piezoelectric bandpass filters are known, of which the closest to the proposed device is the ladder filter described in [1] and selected by us as a prototype. This filter contains first and second capacitors, the first terminals of which are connected to the first piezoresonator, the second terminal of which is connected to a common bus. This filter is a first class filter for resistance and a first class for attenuation. It provides an attenuation pole for the amplitude-frequency response located below the average frequency of the filter. When using several cascade-connected links of this type, a band-pass filter with a fairly steep low-frequency slope of the amplitude-frequency characteristic can be implemented. The disadvantage of the prototype filter is that it has an asymmetric attenuation characteristic and implements a passband within 10 ÷ 20% of the width of the frequency gap of the piezoelectric resonator used.

Задача изобретения - обеспечение симметричной амплитудно-частотной характеристики фильтра и расширение полосы пропускания.The objective of the invention is the provision of a symmetric amplitude-frequency characteristic of the filter and the expansion of the passband.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий первый и второй конденсаторы, к первым выводам которых подключен первый пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с общей шиной, согласно изобретению дополнительно вводится второй пьезорезонатор, третий и четвертый конденсаторы, первая и вторая катушки индуктивности, при этом второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выводу второго конденсатора подключены четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с выходной клеммой фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.The problem is solved in that in the filter containing the first and second capacitors, the first terminals of which are connected to the first piezoresonator, the second terminal of which is connected to a common bus, according to the invention, a second piezoresonator, third and fourth capacitors, first and second inductors are additionally introduced, at this second piezoelectric resonator is connected to the second terminals of the first and second capacitors, the third capacitor and the first inductor are connected to the second terminal of the first capacitor, the second terminal otorrhea connected to the potential input terminal of the filter, to the second terminal of the second capacitor and a fourth capacitor connected to the second inductor, the second terminal of which is connected to the common bus coupled to the filter output terminal, the second terminals of the third and fourth capacitors.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены второй пьезорезонатор, третий и четвертый конденсаторы, первая и вторая катушки индуктивности, причем второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор и первая катушка индуктивности, второй вывод которой является потенциальным входом фильтра, ко второму выводу второго конденсатора подключены четвертый конденсатор и вторая катушка индуктивности, второй вывод которой является потенциальным выходом фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in that a second piezoelectric resonator, a third and fourth capacitors, a first and second inductor are additionally introduced into the device, the second piezoelectric resonator connected to the second terminals of the first and second capacitors, connected to the second terminal of the first capacitor the third capacitor and the first inductor, the second output of which is a potential input of the filter, are connected to the second output of the second capacitor The Fourth capacitor and a second inductor, a second terminal which is a potential output filter, the second terminals of the third and fourth capacitors connected to the common bus.

При сравнении заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.When comparing the inventive device 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 1 и второго 2 конденсаторов, к первым выводам которых подключен первый пьезорезонатор 3, второй вывод которого соединен с общей шиной, дополнительно введенных второго пьезорезонатора 4, третьего 5 и четвертого 6 конденсаторов, первой катушки индуктивности 7 и второй катушки индуктивности 8. При этом второй пьезорезонатор подключен ко вторым выводам первого и второго конденсаторов, ко второму выводу первого конденсатора подключены третий конденсатор 5 и первая катушка индуктивности 7, второй вывод которой является входной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выводу второго конденсатора 2 подключены четвертый конденсатор 6 и вторая катушка индуктивности 8, второй вывод которой является выходной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы третьего и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной.Figure 1 shows the electrical diagram of the proposed device. The device consists of the first 1 and second 2 capacitors, the first terminals of which are connected to the first piezoresonator 3, the second terminal of which is connected to a common bus, additionally introduced the second piezoresonator 4, the third 5 and fourth 6 capacitors, the first inductor 7 and the second inductor 8. In this case, the second piezoelectric resonator is connected to the second terminals of the first and second capacitors, the third capacitor 5 and the first inductor 7 are connected to the second terminal of the first capacitor, the second terminal of which is Xia potential input terminal of the filter, to the second terminal of the second capacitor 2 connected to the fourth capacitor 6 and the second inductance coil 8, a second terminal which is an output terminal of the filter potential, the second terminals of the third and fourth capacitors connected to the common bus.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поскольку схема фильтра симметрична, она в соответствии с теоремой Бартлетта [2] может быть представлена симметричным мостовым эквивалентом. На фиг.2 показаны частотные зависимости реактивных сопротивлений ветвей этого моста для случая, когда частота ω₃, расположенная выше средней частоты фильтра, является частотой совпадения последовательных резонансов сопротивлений Z_а и Z_в эквивалентного моста. В этом варианте выбора резонансных частот сопротивлений Z_а и Z_в фильтр образует полосу пропускания, расположенную между частотами ω₁ и ω₂, имеет второй класс по затуханию и первый по характеристическому сопротивлению. Максимальная ширина полосы пропускания равна частотному промежутку используемых в схеме пьезорезонаторов. Оба полюса затухания могут быть расположены симметрично относительно средней частоты, и их положение определяется выбором соответствующих значений конденсаторов 1, 2, 5, 6. Варьируя при расчете схемы частотой ω₃, можно получить заданное значение характеристического сопротивления на частоте ω₀ и тем самым обеспечить согласование фильтра с нагрузочными сопротивлениями.Since the filter circuit is symmetrical, in accordance with Bartlett's theorem [2], it can be represented by a symmetric bridge equivalent. Figure 2 shows the frequency dependence of the reactance of the branches of this bridge for the case when the frequency ω ₃ located above the average filter frequency is the frequency of coincidence of the successive resonances of the resistances Z _a and Z _{in the} equivalent bridge. In this embodiment, the choice of the resonant frequencies of the resistances Z _a and Z _{to the} filter forms a passband located between the frequencies ω ₁ and ω ₂ , has a second class in attenuation and a first in characteristic resistance. The maximum bandwidth is equal to the frequency span of the piezoresonators used in the circuit. Both poles of the attenuation can be located symmetrically with respect to the average frequency, and their position is determined by the choice of the corresponding values of the capacitors 1, 2, 5, 6. Varying when calculating the circuit frequency ω ₃ , you can get a given value of the characteristic impedance at a frequency ω ₀ and thereby ensure coordination filter with load resistances.

Таким образом, представленная схема фильтра позволяет реализовать симметричную амплитудно-частотную характеристику фильтра и более широкую полосу пропускания по сравнению не только с прототипом, но и с другими типами лестничных пьезоэлектрических фильтров.Thus, the presented filter circuit allows you to implement a symmetric amplitude-frequency characteristic of the filter and a wider passband compared to not only the prototype, but also to other types of ladder piezoelectric filters.

Источники информации.Information sources.

1. Великий Я.Ю., Гельмонт З.Я., Зелях Э.З. Пьезоэлектрические фильтры. Изд. «Связь», М. 1966, стр.1781. The Great Y. Yu., Helmont Z. Ya., Zelyakh EZ Piezoelectric filters. Ed. “Communication”, M. 1966, p. 178

2. Гиллемин Е.А. Синтез пассивных цепей. Изд. «Связь», М. 1970, стр.170.2. Gillemin E.A. Synthesis of passive circuits. Ed. “Communication”, M. 1970, p. 170.

Claims

A band-pass piezoelectric filter containing the first and second capacitors, the first terminals of which are connected to each other and connected to the first terminal of the first piezoresonator, the second terminal of which is connected to a common bus, characterized in that the filter further comprises a second piezoelectric resonator, a third and fourth capacitors, the first and second inductors, while the second piezoresonator is connected with its findings to the second terminals of the first and second capacitors, the third conde is connected to the second terminal of the first capacitor Sator and the first inductor, the second terminal of which is the potential input terminal of the filter, to the second terminal of the second capacitor and a fourth capacitor connected to the second inductor, a second terminal which is an output terminal of the filter potential, the second terminals of the third and fourth capacitors connected to the common bus.