RU2544769C2 - Bandpass filter - Google Patents

Bandpass filter Download PDF

Info

Publication number
RU2544769C2
RU2544769C2 RU2013109331/08A RU2013109331A RU2544769C2 RU 2544769 C2 RU2544769 C2 RU 2544769C2 RU 2013109331/08 A RU2013109331/08 A RU 2013109331/08A RU 2013109331 A RU2013109331 A RU 2013109331A RU 2544769 C2 RU2544769 C2 RU 2544769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
partial
parallel
frequency
parallel circuits
Prior art date
Application number
RU2013109331/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013109331A (en
Inventor
Артём Александрович Абросимов
Владимир Павлович Разинкин
Али Джаванширович Мехтиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет"
Priority to RU2013109331/08A priority Critical patent/RU2544769C2/en
Publication of RU2013109331A publication Critical patent/RU2013109331A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544769C2 publication Critical patent/RU2544769C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to radio electronics and can be used for partial selection of high-frequency signals in radio devices, television, communication systems and radio links for transmitting telecommunication data. The bandpass filter comprises first and second parallel circuits with partial inductive connection at the input and output of the filter, respectively, the resonance frequency f0 of which is equal to the band centre f0, a series communication circuit, also connected to the first and second parallel circuits with partial inductive connection; the input and output of the bandpass filter are connected in parallel to balancing capacitors, and the capacitance of the series communication circuit is equal to the capacitance of the parallel circuits with partial inductive connection.
EFFECT: reduced non-uniformity of frequency response in the filter band pass.
3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции высокочастотных сигналов в радиотехнических устройствах, телевидении, системах связи и радиоканалах передачи телекоммуникационных данных.The invention relates to electronics and can be used for frequency selection of high-frequency signals in radio devices, television, communication systems and radio channels for transmitting telecommunication data.

Известен полосно-пропускающий фильтр, выполненный на основе параллельных колебательных контуров с внешними индуктивными или внешними емкостными связями (см. книгу Алексеев Л.В., Знаменский А.Е., Лоткова Е.Д. Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов. - М.: Связь, 1976, 280 с.; рис.3.1, а, б, стр.85). Эти фильтры содержат несколько связанных параллельных колебательных контуров и широко применяются в метровом и дециметровом диапазоне частот (до 1500 МГц). Основным недостатком данного фильтра является плохая физическая реализуемость элементов параллельных колебательных контуров при узкой полосе пропускания. В соответствии с теорией фильтров соотношение, которое определяет емкость конденсаторов параллельных контуров, имеет видKnown band-pass filter made on the basis of parallel oscillatory circuits with external inductive or external capacitive coupling (see book Alekseev L.V., Znamensky A.E., Lotkova E.D. Electric filters of meter and decimeter ranges. - M. : Communication, 1976, 280 p .; Fig. 3.1, a, b, p. 85). These filters contain several connected parallel oscillatory circuits and are widely used in the meter and decimeter frequency ranges (up to 1500 MHz). The main disadvantage of this filter is the poor physical feasibility of elements of parallel oscillatory circuits with a narrow passband. In accordance with the theory of filters, the ratio that determines the capacitance of the capacitors of parallel circuits has the form

C k = α k 2 π Δ f R ,                                               ( 1 )

Figure 00000001
C k = α k 2 π Δ f R , ( one )
Figure 00000001

где k - номер параллельного контура фильтра; αk - k-ый элемент низкочастотного нормированного прототипа; Δf - полоса пропускания фильтра; R - сопротивление нагрузки для фильтра по входу и выходу.where k is the number of the parallel filter loop; α k - k-th element of the low-frequency normalized prototype; Δf is the passband of the filter; R - load resistance for the filter at the input and output.

Как следует из (1), в узкополосных фильтрах при уменьшении полосы пропускания Δf существенно увеличивается требуемая емкость конденсаторов параллельных контуров Ck, что при неизменной резонансной частоте контуров вызывает уменьшение их индуктивностей. В результате чего добротность таких параллельных контуров оказывается низкой. Это приводит к значительному возрастанию прямых потерь в полосе пропускания фильтра.As follows from (1), in narrow-band filters, with a decrease in the passband Δf, the required capacitance of the parallel circuit capacitors C k increases significantly, which at a constant resonant frequency of the circuits causes a decrease in their inductances. As a result, the quality factor of such parallel loops is low. This leads to a significant increase in direct losses in the passband of the filter.

Несколько меньшими прямыми потерями обладает полосно-пропускающий фильтр, выполненный на основе последовательных колебательных контуров с внутренними емкостными или внутренними индуктивными связями (см. книгу Алексеев Л.В., Знаменский А.Е., Лоткова Е.Д. Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов. - М.: Связь, 1976, 280 с.; рис.3.1, в, г, стр.85). Величина индуктивности последовательных колебательных контуров определяется следующим известным соотношением:A bandpass filter made on the basis of successive oscillatory circuits with internal capacitive or internal inductive couplings has somewhat lower direct losses (see the book Alekseev L.V., Znamensky A.E., Lotkova E.D. Electric filters of meter and decimeter ranges . - M .: Communication, 1976, 280 p .; fig. 3.1, c, d, p. 85). The magnitude of the inductance of successive oscillatory circuits is determined by the following well-known relation:

L k = α k R 2 π Δ f .                                            ( 2 )

Figure 00000002
L k = α k R 2 π Δ f . ( 2 )
Figure 00000002

В соответствии с (2) при уменьшении полосы пропускания Δf существенно возрастает индуктивность Lk, что приводит к уменьшению собственной добротности последовательных колебательных контуров. Это связано с тем, что последовательные колебательные контуры с большой индуктивностью (большим количеством витков) и малой емкостью за счет проявления поверхностного эффекта на высоких частотах обладают низкой добротностью и соответственно достаточно большими прямыми потерями в полосе пропускания фильтра.In accordance with (2), with a decrease in the passband Δf, the inductance L k increases substantially, which leads to a decrease in the intrinsic Q factor of successive oscillatory circuits. This is due to the fact that successive oscillatory circuits with a large inductance (a large number of turns) and low capacitance due to the manifestation of the surface effect at high frequencies have a low Q factor and, accordingly, rather large direct losses in the filter passband.

Известен также полосно-пропускающий фильтр, являющийся прототипом предлагаемого изобретения (см. книгу Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: 1990 - 256 с., стр.40, рис.1.45, схема в нижнем левом углу) и содержащий первый и второй параллельные контуры с частичным индуктивным включением соответственно по входу и выходу, последовательный контур связи, подключенный также к параллельным контурам с частичным индуктивным включением и настроенный, как и первый и второй параллельные контуры с частичным индуктивным включением на центральную частоту полосы пропускания, при этом коэффициент индуктивного включения последовательного контура связи выбран таким образом, что емкость последовательного контура связи равна емкости параллельных контуров с частичным индуктивным включением.Also known is a band-pass filter, which is the prototype of the invention (see the book Red E. Reference manual on high-frequency circuitry: Circuits, blocks, 50 ohm technology: Translated from German.- M .: 1990 - 256 p., P. 40, Fig. 1.45, diagram in the lower left corner) and containing the first and second parallel circuits with partial inductive switching, respectively, at the input and output, a serial communication circuit connected also to parallel circuits with partial inductive switching and configured as the first and second parallel loops with partial inductive switching on to the central frequency of the passband, while the inductive switching coefficient of the serial communication loop is selected so that the capacity of the serial communication loop is equal to the capacity of the parallel circuits with partial inductive switching.

Положительным свойством прототипа является хорошая физическая реализуемость катушек индуктивности и конденсаторов параллельных контуров с частичным индуктивным включением за счет того, что при частичном включении емкость конденсаторов параллельных контуров существенно уменьшается и соответственно равнаA positive property of the prototype is the good physical realizability of the inductors and capacitors of the parallel circuits with partial inductive inclusion due to the fact that when partially switched on, the capacitance of the capacitors of the parallel circuits is significantly reduced and accordingly equal

C k = α k p L k 2 2 π Δ f R ,                                             ( 3 )

Figure 00000003
C k = α k p L k 2 2 π Δ f R , ( 3 )
Figure 00000003

где p L k

Figure 00000004
- коэффициент индуктивного включения параллельного контура ( p L k < < 1 )
Figure 00000005
.Where p L k
Figure 00000004
- coefficient of inductive inclusion of a parallel circuit ( p L k < < one )
Figure 00000005
.

Анализ соотношений (1) и (3) показывает, что в узкополосных фильтрах ( Δ f f 0 0 , 1 ÷ 0 , 01

Figure 00000006
, здесь f0 - центральная частота полосы пропускания фильтра) выбор малого значения коэффициента включения p L k
Figure 00000007
позволяет за счет трансформирующих свойств параллельных контуров существенно уменьшить емкость конденсаторов Ck и получить высокую добротность параллельных контуров с частичным индуктивным включением в метровом и дециметровом диапазоне длин волн. Это в свою очередь обеспечивает малую величину прямых потерь фильтра. Однако частичное включение параллельных контуров обладает существенной частотной дисперсией трансформирующих свойств. Идеальная трансформация сопротивлений осуществляется только на резонансной частоте параллельного колебательного контура с частичным как индуктивным, так и емкостным включением. Поэтому в полосно-пропускающем фильтре (прототипе), в котором используется частичное индуктивное включение параллельных контуров по входу и выходу и частичное индуктивное включение контура связи, существенно искажается форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). При этом, чем больше полоса пропускания фильтра, тем сильнее искажается форма АЧХ. Таким образом, основным недостатком прототипа является большая неравномерность АЧХ в полосе пропускания.An analysis of relations (1) and (3) shows that in narrow-band filters ( Δ f f 0 0 , one ÷ 0 , 01
Figure 00000006
, here f 0 is the central frequency of the filter passband) selection of a small value of the switching coefficient p L k
Figure 00000007
due to the transforming properties of the parallel loops, it is possible to significantly reduce the capacitance C k and to obtain a high quality factor of the parallel loops with partial inductive inclusion in the meter and decimeter wavelength ranges. This in turn provides a small amount of direct filter loss. However, the partial inclusion of parallel circuits has a significant frequency dispersion of transforming properties. An ideal transformation of resistances is carried out only at the resonant frequency of a parallel oscillatory circuit with partial inductive and capacitive switching. Therefore, in the band-pass filter (prototype), which uses a partial inductive connection of parallel circuits at the input and output and a partial inductive connection of the communication circuit, the shape of the amplitude-frequency characteristic (AFC) is significantly distorted. In this case, the greater the passband of the filter, the more distorted the shape of the frequency response. Thus, the main disadvantage of the prototype is the large non-uniformity of the frequency response in the passband.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение неравномерности амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания фильтра.The task of the invention is to reduce the unevenness of the amplitude-frequency characteristics in the passband of the filter.

Поставленная задача достигается тем, что в известном фильтре параллельно входу и выходу подключены дополнительные корректирующие конденсаторы, емкость которых равнаThe problem is achieved by the fact that in the known filter parallel to the input and output connected additional correcting capacitors, the capacity of which is

C = R 0 R 1 R 0 R L

Figure 00000008
, C = R 0 R - one R 0 R L
Figure 00000008
,

где R - значение сопротивления нагрузки для полосно-пропускающего фильтра,where R is the value of the load resistance for the bandpass filter,

R0 - резонансное характеристическое сопротивление полосно-пропускающего фильтра,R 0 is the resonant characteristic impedance of the bandpass filter,

L - индуктивность параллельных контуров с частичным индуктивным включением, при этом индуктивность последовательного контура связи выбрана равнойL is the inductance of the parallel circuits with a partial inductive inclusion, while the inductance of the series coupling circuit is chosen equal to

L ' = L ( Q f 1 ) 2 + 1 Q f 2

Figure 00000009
, L '' = L ( Q f - one ) 2 + one Q f 2
Figure 00000009
,

где Q f = f 0 Δ f

Figure 00000010
- добротность полосно-пропускающего фильтра.Where Q f = f 0 Δ f
Figure 00000010
- Q-factor of the band-pass filter.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого фильтра. На фиг.2 приведена АЧХ фильтра с дополнительными корректирующими конденсаторами (сплошная кривая) и прототипа (пунктирная кривая) при полном включении контура связи. На фиг.3 приведена АЧХ предлагаемого фильтра с дополнительными корректирующими конденсаторами для двух значений индуктивности последовательного контура связи: 1) значением, указанным в формуле изобретения (сплошная кривая), 2) значением, равным индуктивности параллельных контуров с частичным индуктивным включением (пунктирная кривая).Figure 1 shows the electrical circuit diagram of the proposed filter. Figure 2 shows the frequency response of the filter with additional corrective capacitors (solid curve) and prototype (dashed curve) with the full inclusion of the communication loop. Figure 3 shows the frequency response of the proposed filter with additional correcting capacitors for two values of the inductance of the serial communication circuit: 1) the value specified in the claims (solid curve), 2) the value equal to the inductance of the parallel circuits with a partial inductive inclusion (dashed curve).

Предлагаемый фильтр (фиг.1) содержит первый и второй параллельные контуры с частичным индуктивным включением 1, 2, последовательный контур связи 3, в котором начало катушки индуктивности 4 соединено с общим корпусом, а ее конец соединен с началом катушки индуктивности 5, конец которой соединен со входом полосно-пропускающего фильтра. Общая точка соединения выводов катушки индуктивности 4 и катушки индуктивности 5 соединена с началом катушки индуктивности 8 последовательного контура связи 3. Начало катушки индуктивности 6 первого параллельного контура с частичным индуктивным включением 1 соединено со входом полосно-пропускающего фильтра, а ее конец подключен к одному из выводов конденсатора 7 первого параллельного контура с частичным индуктивным включением 1, при этом другой вывод конденсатора 7 соединен с общим корпусом. К концу катушки индуктивности 8 последовательного контура связи 3 подключен один вывод конденсатора 9 последовательного контура связи 3, другой вывод которого соединен с концом катушки индуктивности 13 второго параллельного контура с частичным индуктивным включением 2, а начало катушки индуктивности 13 соединено с общим корпусом. Начало катушки индуктивности 11 второго параллельного контура с частичным индуктивным включением 2 подключено к выходу полосно-пропускающего фильтра, а ее конец подключен к одному из выводов конденсатора 10 второго параллельного контура с частичным индуктивным включением 2, при этом другой вывод конденсатора 10 соединен с общим корпусом. Начало катушки индуктивности 12 второго параллельного контура с частичным индуктивным включением 2 подключено к общей точке соединения конденсатора 9 последовательного контура связи 3 и катушки индуктивности 10 второго параллельного контура с частичным индуктивным включением 2, а ее конец подключен к выходу полосно-пропускающего фильтра. Дополнительные корректирующие конденсаторы 14 и 15 включены соответственно между входом и выходом полосно-пропускающего фильтра и общим корпусом.The proposed filter (figure 1) contains the first and second parallel circuits with a partial inductive inclusion 1, 2, a serial communication circuit 3, in which the beginning of the inductor 4 is connected to a common housing, and its end is connected to the beginning of the inductor 5, the end of which is connected with a bandpass filter input. The common point of connection of the terminals of the inductor 4 and the inductor 5 is connected to the beginning of the inductor 8 of the serial communication loop 3. The beginning of the inductor 6 of the first parallel circuit with a partial inductance 1 is connected to the input of the bandpass filter, and its end is connected to one of the terminals capacitor 7 of the first parallel circuit with a partial inductive inclusion 1, while the other output of the capacitor 7 is connected to a common housing. To the end of the inductance coil 8 of the serial communication circuit 3, one terminal of the capacitor 9 of the serial communication circuit 3 is connected, the other terminal of which is connected to the end of the inductance coil 13 of the second parallel circuit with a partial inductance 2, and the beginning of the inductor 13 is connected to a common housing. The beginning of the inductor 11 of the second parallel circuit with a partial inductive switch 2 is connected to the output of the pass-pass filter, and its end is connected to one of the terminals of the capacitor 10 of the second parallel circuit with a partial inductive switch 2, while the other terminal of the capacitor 10 is connected to a common housing. The beginning of the inductance coil 12 of the second parallel circuit with a partial inductive switch 2 is connected to the common point of the capacitor 9 of the serial communication circuit 3 and the inductor 10 of the second parallel circuit with a partial inductive switch 2, and its end is connected to the output of the bandpass filter. Additional correction capacitors 14 and 15 are included respectively between the input and output of the bandpass filter and the common housing.

Отметим, что под соединением с общим корпусом в предлагаемом устройстве понимается общая шина с нулевым потенциалом.Note that the connection with a common housing in the proposed device refers to a common bus with zero potential.

Предлагаемый полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом. Как видно из рассмотрения структуры, показанной на фиг.1, полосно-пропускающий фильтр представляет собой классический полиномиальный фильтр третьего порядка, в котором использовано частичное индуктивное включение первого и второго параллельных контуров 1, 2, резонансные частоты которых одинаковы и равны f 0 = 1 2 π ( L 1 + L 2 + L 3 ) C 1 = 1 2 π ( L 4 + L 5 + L 6 ) C 2 = 1 2 π L C 1 = 1 2 π L C 2

Figure 00000011
,The proposed bandpass filter operates as follows. As can be seen from the consideration of the structure shown in Fig. 1, the band-pass filter is a classic third-order polynomial filter in which a partial inductive switching of the first and second parallel circuits 1, 2 is used, the resonant frequencies of which are the same and equal f 0 = one 2 π ( L one + L 2 + L 3 ) C one = one 2 π ( L four + L 5 + L 6 ) C 2 = one 2 π L C one = one 2 π L C 2
Figure 00000011
,

где L=L1+L2+L3=L4+L5+L6 - индуктивности параллельных контуров с частичным индуктивным включением 1, 2.where L = L1 + L2 + L3 = L4 + L5 + L6 are the inductances of parallel circuits with a partial inductive inclusion 1, 2.

Как известно, параллельные контуры с частичным как индуктивным, так и емкостным включением обладают свойствами трансформировать на резонансной частоте подключаемые нагрузки R в величину резонансного характеристического сопротивления R0, то есть обеспечивать заданный коэффициент трансформации. Однако на других частотах значение коэффициента трансформации изменяется. В предлагаемом фильтре влияние частотой зависимости коэффициента трансформации, которую называют частотной дисперсией, компенсируется подключением дополнительных корректирующих конденсаторов 14, 15 и уменьшением индуктивности последовательного контура связи 3 в соответствии с математическим выражением, приведенным в формуле изобретения. Из данного выражения следует, что при Qf>1 выполняется условие L'<L. При уменьшении индуктивности L' увеличивается резонансная частота последовательного контура связи 2. Таким образом, в предлагаемом фильтре параллельные контура с частичным индуктивным включением 1, 2 и последовательный контур связи 3 имеют различные резонансные частоты, что совместно с дополнительными корректирующими конденсаторами 14, 15 обеспечивает уменьшение неравномерности АЧХ в полосе пропускания. Отметим, что при условии R0=R, то есть при полном включении параллельных контуров 1, 2 по входу и по выходу, в соответствии с приведенным в формуле изобретения соотношением, величина емкости дополнительных корректирующих конденсаторов 14, 15 равна нулю. Кроме того, при широкой полосе пропускания ( Q f = f 0 Δ f = 1 )

Figure 00000012
индуктивность последовательного контура связи 3 оказывается равной индуктивности параллельных контуров с частичным индуктивным включением 1, 2, то есть L'=L.As you know, parallel circuits with partial inductive as well as capacitive switching have the ability to transform the connected loads R at the resonant frequency into the value of the resonant characteristic resistance R 0 , that is, to provide a given transformation coefficient. However, at other frequencies, the value of the transformation coefficient changes. In the proposed filter, the influence of the frequency of the transformation coefficient dependence, which is called the frequency dispersion, is compensated by connecting additional correction capacitors 14, 15 and a decrease in the inductance of the series coupling circuit 3 in accordance with the mathematical expression given in the claims. From this expression it follows that for Q f > 1 the condition L '<L is satisfied. With a decrease in inductance L ', the resonant frequency of the series coupling circuit 2 increases. Thus, in the proposed filter, the parallel circuits with partial inductance 1, 2 and the series coupling circuit 3 have different resonant frequencies, which together with additional correction capacitors 14, 15 reduces unevenness Frequency response in the passband. Note that under the condition R 0 = R, that is, when parallel circuits 1, 2 are fully turned on at the input and output, in accordance with the ratio given in the claims, the capacitance value of the additional correction capacitors 14, 15 is zero. In addition, with a wide bandwidth ( Q f = f 0 Δ f = one )
Figure 00000012
the inductance of the series coupling circuit 3 is equal to the inductance of the parallel circuits with a partial inductive inclusion 1, 2, that is, L '= L.

Количественное доказательство того, что в предлагаемом полосно-пропускающем фильтре обеспечивается уменьшение неравномерности АЧХ, проведем с помощью компьютерного моделирования в частотной области для следующих исходных данных: R0=1500 Ом, R=50 Ом, Δf=8 МГц, f0=210 МГц. Для этого примера по методике, приведенной в книге Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50 - омная техника: Пер. с нем. - М.: 1990 - 256 с., и по соотношениям, указанным в формуле изобретения, были рассчитаны значения элементов предлагаемого фильтра, показанного на фиг.1:Quantitative evidence that the proposed bandpass filter provides a reduction in frequency response unevenness is performed using computer simulation in the frequency domain for the following source data: R 0 = 1500 Ohm, R = 50 Ohm, Δf = 8 MHz, f 0 = 210 MHz . For this example, according to the methodology described in the book by Red E. Reference manual on high-frequency circuitry: Circuits, blocks, 50 ohm technology: Per. with him. - M .: 1990 - 256 S., and according to the ratios indicated in the claims, the values of the elements of the proposed filter, shown in figure 1, were calculated:

С1=С2=С3=11,32 пФ; С4=С5=3,031 пФ; L1=L10=1,993 нГ;C1 = C2 = C3 = 11.32 pF; C4 = C5 = 3.031 pF; L1 = L10 = 1.993 nH;

L2=L9=7,277 нГ; L3=L6=41,50 нГ; L=L1+L2+L3=L4+L5+L6=50,77 нГ.L2 = L9 = 7.277 nG; L3 = L6 = 41.50 nH; L = L1 + L2 + L3 = L4 + L5 + L6 = 50.77 nG.

При расчете указанных выше значений элементов фильтра были использованы следующие величины элементов низкочастотного нормированного прототипа: α1=0,8533; α2=1,1036; α3=0,8533.When calculating the above values of the filter elements, the following values of the elements of the low-frequency normalized prototype were used: α 1 = 0.8533; α 2 = 1,1036; α 3 = 0.8533.

Поскольку первый и второй параллельные контуры 1, 2 предлагаемого фильтра осуществляют частичное индуктивное включение как для входа (выхода), так и для последовательного контура связи 3, рассмотрим отдельно влияние каждого частичного индуктивного включения на форму АЧХ.Since the first and second parallel circuits 1, 2 of the proposed filter carry out partial inductive switching for both input (output) and for the serial communication circuit 3, we consider separately the effect of each partial inductive switch on the shape of the frequency response.

Результаты компьютерного моделирования АЧХ предлагаемого фильтра при полном включении последовательного контура связи 3 и для прототипа приведены на фиг.2 (АЧХ прототипа показана пунктирной линией, а АЧХ предлагаемого фильтра с дополнительными корректирующими конденсаторами 14, 15 показана сплошной линией). Для моделирования использовались S-параметры, которые называют параметрами рассеивания. В частности параметр S21 соответствует коэффициенту передачи и описывает АЧХ фильтра. Как видно из рассмотрения графиков фиг.2, введение дополнительных корректирующих конденсаторов 14, 15, емкость которых выбрана по соотношению, приведенному в формуле изобретения, обеспечивает уменьшение неравномерности АЧХ в полосе пропускания.The results of computer simulation of the frequency response of the proposed filter with the full inclusion of the serial communication loop 3 and for the prototype are shown in figure 2 (the frequency response of the prototype is shown by a dashed line, and the frequency response of the proposed filter with additional correction capacitors 14, 15 is shown by a solid line). For modeling, S-parameters were used, which are called scattering parameters. In particular, the parameter S 21 corresponds to the transmission coefficient and describes the frequency response of the filter. As can be seen from the consideration of the graphs of figure 2, the introduction of additional correction capacitors 14, 15, the capacitance of which is selected according to the ratio given in the claims, reduces the frequency response unevenness in the passband.

Влияние уменьшения индуктивности последовательного контура связи 3 на форму АЧХ показано на графиках фиг.3, полученных также с помощью компьютерного моделирования для приведенных выше параметров предлагаемого фильтра. На фиг.3 пунктирной линией изображена АЧХ при одинаковых значениях индуктивности параллельных контуров с частичным индуктивным включением 1, 2 и индуктивности последовательного контура связи 3. Как видно из рассмотрения фиг.3, АЧХ в этом случае имеет недопустимо большую неравномерность. При выборе индуктивности последовательного контура связи 3 по соотношению, приведенному в формуле изобретения, обеспечивается уменьшение неравномерности АЧХ в полосе пропускания (сплошная кривая на фиг.3). Вместе с тем компьютерное моделирование показало, что АЧХ фильтра получило незначительное смещение вниз по частотной оси на (0,5-1)%, что устраняется увеличением в исходных данных для расчета параметров элементов фильтра на (0,5-1)% значения центральной частоты полосы пропускания f0.The effect of reducing the inductance of the serial communication loop 3 on the frequency response form is shown in the graphs of Fig. 3, obtained also by computer simulation for the above parameters of the proposed filter. In Fig. 3, the dashed line shows the frequency response for the same values of the inductance of the parallel circuits with a partial inductance 1, 2 and the inductance of the serial communication circuit 3. As can be seen from the consideration of figure 3, the frequency response in this case has an unacceptably large non-uniformity. When choosing the inductance of the serial communication loop 3 according to the ratio given in the claims, it is possible to reduce the unevenness of the frequency response in the passband (solid curve in figure 3). At the same time, computer simulation showed that the frequency response of the filter received a slight shift down the frequency axis by (0.5-1)%, which is eliminated by an increase in the initial data for calculating the parameters of the filter elements by (0.5-1)% of the central frequency bandwidth f 0 .

Таким образом, предлагаемый полосно-пропускающий фильтр имеет существенно меньшую неравномерность АЧХ по сравнению с прототипом.Thus, the proposed band-pass filter has a significantly lower non-uniformity of the frequency response compared to the prototype.

Кроме того, в метровом и дециметровом диапазоне длин волн предлагаемый фильтр при полосе пропускания менее 5% позволяет уменьшить прямые потери за счет высокой добротности параллельных контуров с частичным индуктивным включением 1, 2. Отметим также, что дополнительные корректирующие конденсаторы 14, 15 могут быть выполнены в виде контактных площадок, на которые методом поверхностного монтажа устанавливаются катушки индуктивности и конденсаторы полосно-пропускающего фильтра, что улучшает конструктивную реализацию фильтра. В СВЧ диапазоне настройка полосно-пропускающего фильтра технологически осуществляется за счет изменения индуктивности бескаркасных катушек, а в качестве конденсаторов фильтра используют постоянные конденсаторы. Такой способ настройки позволяет смещать полосу рабочих частот в пределах ±10% по оси частот и обеспечивать точную настройку фильтра на заданную полосу пропускания.In addition, in the meter and decimeter wavelength ranges, the proposed filter with a passband of less than 5% can reduce direct losses due to the high quality factor of parallel circuits with partial inductive switching 1, 2. Note also that additional correction capacitors 14, 15 can be performed in in the form of contact pads on which surface-mounted induction coils and band-pass filter capacitors are installed, which improves the design of the filter. In the microwave range, the bandpass filter is technologically tuned by changing the inductance of the frameless coils, and constant capacitors are used as filter capacitors. This tuning method allows you to shift the operating frequency band within ± 10% along the frequency axis and to ensure fine tuning of the filter to a given passband.

Claims (1)

Полосно-пропускающий фильтр, содержащий первый и второй параллельные контуры с частичным индуктивным включением соответственно по входу и выходу, резонансная частота которых равна центральной частоте полосы пропускания, последовательный контур связи, подключенный также к первому и второму параллельным контурам с частичным индуктивным включением, при этом коэффициент частичного индуктивного включения последовательного контура связи выбран таким образом, что емкость последовательного контура связи равна емкости параллельных контуров с частичным индуктивным включением, отличающийся тем, что параллельно входу и выходу полосно-пропускающего фильтра подключены дополнительные корректирующие конденсаторы, емкость которых равна
Figure 00000013
,
где R - значение сопротивления нагрузки для полосно-пропускающего фильтра, R0 - резонансное характеристическое сопротивление полосно-пропускающего фильтра, L=L1+L2+L3=L4+L5+L6 - результирующая индуктивность соответственно первого и второго параллельного контура с частичным индуктивным включением, при этом индуктивность последовательного контура связи выбрана равной
Figure 00000014
,
где
Figure 00000015
- добротность полосно-пропускающего фильтра.
A band-pass filter containing first and second parallel circuits with partial inductive switching, respectively, at the input and output, the resonant frequency of which is equal to the central frequency of the passband, a serial communication circuit connected also to the first and second parallel circuits with partial inductive switching, while the coefficient partial inductive inclusion of the serial communication circuit is selected so that the capacity of the serial communication circuit is equal to the capacitance of the parallel circuit s with partial inclusion of the induction, characterized in that the parallel input and output band-pass filter connected corrective additional capacitors whose capacitance is equal to
Figure 00000013
,
where R is the value of the load resistance for the bandpass filter, R 0 is the resonant characteristic resistance of the bandpass filter, L = L1 + L2 + L3 = L4 + L5 + L6 is the resulting inductance of the first and second parallel circuits with partial inductive switching, respectively in this case, the inductance of the serial communication loop is chosen equal to
Figure 00000014
,
Where
Figure 00000015
- Q-factor of the band-pass filter.
RU2013109331/08A 2013-03-01 2013-03-01 Bandpass filter RU2544769C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109331/08A RU2544769C2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Bandpass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109331/08A RU2544769C2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Bandpass filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013109331A RU2013109331A (en) 2014-09-10
RU2544769C2 true RU2544769C2 (en) 2015-03-20

Family

ID=51539787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109331/08A RU2544769C2 (en) 2013-03-01 2013-03-01 Bandpass filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544769C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453985C1 (en) * 2011-03-11 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Highly selective band-pass tuneable lc filter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453985C1 (en) * 2011-03-11 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Highly selective band-pass tuneable lc filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
<BR>RU 2431920 C1, 20.10. 2011, <BR>RU 85772 U1 , 10.08.2009,<BR>US 7183880 B2, 27.02.2007 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013109331A (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10128815B2 (en) Branching device
EP2913923A1 (en) Filter device
RU2453985C1 (en) Highly selective band-pass tuneable lc filter
US10250227B2 (en) Frequency-variable filter
RU2431920C1 (en) Frequency selective device
US8018297B2 (en) Balanced-unbalanced conversion circuit
RU2459349C2 (en) Tunable lc band-pass filter
RU2396702C1 (en) Band-pass lc-filter with controlled transmission bandwidth
RU2402159C2 (en) Band-pass tunable self-consistent lc-filter
US9203129B2 (en) Increasing the minimum rejection bandwidth of a YIG-tuned notch filter using a shunt YIG resonator
RU2544769C2 (en) Bandpass filter
US20130187725A1 (en) Acoustic wave device
US9973166B2 (en) Phase shift circuit
RU2444121C1 (en) Strip discretely tuned lc-filter
RU2466494C1 (en) Narrow-band tunable lc-filter
RU2469468C1 (en) Band-pass lc-filter with rejection of concentrated interference in service frequency band
JP2017204997A (en) Filter for electric field coupling type power supply system
RU168664U1 (en) BANDFILTER LC FILTER SUPPRESSED WITH FOCUSED INTERFERENCE IN THE FREQUENCY WORKBAND
US10097153B1 (en) Bridge-T reflectionless bandstop filter
JP6703852B2 (en) Variable bandpass filter
RU2414024C2 (en) Narrow-band filter
RU2560785C2 (en) Dual-split piezoelectric filter
JP2014155427A (en) Filter for electric field coupling parallel resonance type power supply system
RU2682075C1 (en) Microwave diplexer
RU2495523C2 (en) Tunable rejection lc filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180302