RU2589467C1 - Octave filter - Google Patents

Octave filter Download PDF

Info

Publication number
RU2589467C1
RU2589467C1 RU2015118827/28A RU2015118827A RU2589467C1 RU 2589467 C1 RU2589467 C1 RU 2589467C1 RU 2015118827/28 A RU2015118827/28 A RU 2015118827/28A RU 2015118827 A RU2015118827 A RU 2015118827A RU 2589467 C1 RU2589467 C1 RU 2589467C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
octave
output
broadband
octave filter
Prior art date
Application number
RU2015118827/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Леонидович Муравченко
Андрей Андреевич Катанович
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
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 казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority to RU2015118827/28A priority Critical patent/RU2589467C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2589467C1 publication Critical patent/RU2589467C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmitters (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio electronics and can be used in broadband radio transmitters. Invention consists in fact that in octave filter additionally included phase shifting circuit, wherein input of phase-shifting circuit is connected in parallel with high-pass filter of octave filter and output of broadband power amplifier, and its output is connected to input of low-pass filter of octave filter.
EFFECT: reduced time of transient process in output power amplifier of broadband radio transmitter, containing octave filter.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках.The invention relates to electronics and can be used in broadband radio transmitters.

Широкополосные усилители мощности коротковолнового диапазона содержат переключаемые октавные фильтры подавления гармоник несущей частоты. Они представляют собой дуплексеры - параллельно соединенные по входу фильтр нижних частот (ФНЧ), нагрузкой которого является высокочастотный фидер с антенной, и фильтр верхних частот (ФВЧ), нагруженный на балластное сопротивление.Broadband shortwave power amplifiers include switchable octave filters for suppressing carrier harmonics. They are duplexers - a low-pass filter (LPF) connected in parallel at the input, the load of which is a high-frequency feeder with an antenna, and a high-pass filter (HPF), loaded on ballast resistance.

Известны фильтры подавления гармоник несущей частоты, например Патент США №371569, Патент РФ №5880 от 06.03.2006.Known filters for suppressing harmonics of the carrier frequency, for example, US Patent No. 371569, RF Patent No. 5880 of 03/06/2006.

Наиболее близким по технической сущности является октавный фильтр Патент РФ №130166 от 10.07.2013.The closest in technical essence is the octave filter RF Patent No. 130166 of 07/10/2013.

Недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что длительность переходного процесса (Е.И. Манаев. Основы радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1985. Стр. 18.) при переходе с одной рабочей частоты на другую может превышать допустимое время перестройки частоты передатчика при его работе в радиолинии с адаптацией по частоте.The disadvantage of both analogues and the prototype is that the duration of the transition process (EI Manaev. Fundamentals of radio electronics. - M .: Radio and communications, 1985. P. 18.) during the transition from one operating frequency to another may exceed the permissible tuning frequency of the transmitter during its operation in a radio link with frequency adaptation.

Целью изобретения является снижение времени переходного процесса в выходной цепи усилителя мощности широкополосного радиопередатчика, содержащего октавный фильтр.The aim of the invention is to reduce the transient time in the output circuit of a power amplifier of a broadband radio transmitter containing an octave filter.

Поставленная цель достигается тем, что в октавный фильтр, содержащий фильтры нижних и верхних частот, широкополосное согласующее устройство, двухполупериодный выпрямитель с конденсатором, дросселем и ограничительным диодом, дополнительно включена фазосдвигающая цепь, причем вход фазосдвигающей цепи соединен параллельно с фильтром верхних частот октавного фильтра и выходом широкополосного усилителя мощности, а ее выход соединен со входом фильтра нижних частот октавного фильтра.This goal is achieved by the fact that the octave filter contains low-pass and high-pass filters, a broadband matching device, a half-wave rectifier with a capacitor, a choke, and a limiting diode; a phase-shifting circuit is additionally included, and the phase-shifting circuit input is connected in parallel with the high-pass filter of the octave filter and the output broadband power amplifier, and its output is connected to the input of the low-pass filter of the octave filter.

Структурная схема устройства изображена на Фиг. 1. В соответствии с ней устройство состоит из следующих функциональных узлов и элементов:The block diagram of the device is shown in FIG. 1. In accordance with it, the device consists of the following functional units and elements:

1 - фазосдвигающая цепь;1 - phase-shifting circuit;

2 - фильтр низких частот;2 - low pass filter;

3 - фильтр верхних частот;3 - high-pass filter;

4 - широкополосное согласующее устройство;4 - broadband matching device;

5 - двухполупериодный выпрямитель;5 - a half-wave rectifier;

ZA - комплексное сопротивление антенны;Z A is the complex resistance of the antenna;

С - накопительная емкость;C is the storage capacity;

Др. - дроссель;Dr. - throttle;

Д - ограничительный диод.D is a limiting diode.

Работа схемы осуществляется следующим образом.The operation of the circuit is as follows.

Сигнал на частотах высших гармоник с выхода усилителя мощности проходит через ФВЧ «3», прозрачный для этих частот и непрозрачный для частоты первой гармоники, и далее к элементам в цепи подавления высших гармоник.The signal at the frequencies of higher harmonics from the output of the power amplifier passes through the HPF “3”, transparent for these frequencies and opaque for the frequency of the first harmonic, and then to the elements in the circuit for suppressing higher harmonics.

Первая гармоника с выхода усилителя мощности проходит на вход фазосдвигающей цепи «1» и далее через ФНЧ «2», прозрачный для этой частоты и непрозрачный для высших гармоник, и поступает на нагрузку ZA. Наличие реактивных элементов в этой цепи приводит к появлению переходного процесса. При этом постоянная времени цепи τ, характеризующая переходной процесс, пропорциональна величинам емкости C и индуктивности L в цепи: τ=RC; τ=L/R. Время переходного процесса чаще всего определяется величиной t=3τ, при которой напряжение (ток) в цепи достигает 95% конечного (установившегося) значения.The first harmonic from the output of the power amplifier passes to the input of the phase-shifting circuit “1” and then through the low-pass filter “2”, transparent for this frequency and opaque for higher harmonics, and arrives at the load Z A. The presence of reactive elements in this chain leads to the appearance of a transition process. Moreover, the time constant of the circuit τ, characterizing the transient, is proportional to the capacitance C and inductance L in the circuit: τ = RC; τ = L / R. The transition process time is most often determined by the value t = 3τ, at which the voltage (current) in the circuit reaches 95% of the final (steady-state) value.

Величина τ определяется значениями величин активной составляющей R и реактивной составляющей C либо L на входе фильтра нижних частот октавного фильтра. Выходная цепь типового широкополосного передатчика позволяет представить ее в виде эквивалентной длинной линии. Входное сопротивление

Figure 00000001
нагруженной длинной линии с распределенными параметрами рассчитывается по формуле (А.Ф. Белецкий Основы теории линейных электрических цепей. - М.: Связь, 1967. стр. 373):The value of τ is determined by the values of the active component R and the reactive component C or L at the input of the low-pass filter of the octave filter. The output circuit of a typical broadband transmitter allows it to be represented as an equivalent long line. Input impedance
Figure 00000001
loaded long line with distributed parameters is calculated by the formula (AF Beletsky Fundamentals of the theory of linear electrical circuits. - M .: Communication, 1967. p. 373):

Figure 00000002
Figure 00000002

где: ZB - волновое сопротивление длинной линии, подключаемой к усилительному элементу; p - модуль коэффициента отражения от нагрузки; α - погонное затухание; β=2π/λ - погонный сдвиг фазы; l - физическая длина длинной линии.where: Z B - wave impedance of a long line connected to an amplifying element; p is the modulus of the reflection coefficient from the load; α is the specific attenuation; β = 2π / λ is the linear phase shift; l is the physical length of a long line.

При комплексном характере коэффициента отражения он может быть представлен модулем и фазой pe-iϕ. Фазовый сдвиг ϕ может быть учтен в фазе βl. Погонное затухание α современных В.Ч. фидеров пренебрежимо мало и при относительно коротких фидерах может быть принято равным нулю. Активная составляющая

Figure 00000003
определяется выражением:Given the complex nature of the reflection coefficient, it can be represented by the modulus and phase pe -iϕ . The phase shift ϕ can be taken into account in the βl phase. The linear attenuation α of modern V.Ch. feeders are negligible and with relatively short feeders can be taken equal to zero. Active component
Figure 00000003
defined by the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

Реактивная составляющая

Figure 00000005
определяется выражением:Reactive component
Figure 00000005
defined by the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Величина реактивной составляющей входного сопротивления определяет величины емкости C и индуктивности L, поскольку XВХ=2πfL либо XВХ=1/2πfC, где f - рабочая частота.The magnitude of the reactive component of the input resistance determines the capacitance C and inductance L, since X BX = 2πfL or X BX = 1 / 2πfC, where f is the operating frequency.

С учетом выражений (2) и (3) аналитические выражения для постоянной времени при емкостном и индуктивном характерах нагрузки τC и τL имеют следующий вид:Taking into account expressions (2) and (3), the analytical expressions for the time constant with capacitive and inductive load characteristics τ C and τ L have the following form:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Как видно из выражений (4) и (5), величины τC и τL будут максимальны при минимальных значениях рабочей частоты.As can be seen from expressions (4) and (5), the values of τ C and τ L will be maximum at minimum values of the operating frequency.

Для передатчиков коротковолнового диапазона минимальная частота принята равной 1,5 МГц. В расчетах максимальных значений переходных процессов учитывались значения sin(2βl)=1 при расчете τL. При расчете τC при 2βl, стремящемся к нулю, sin(2βl) стремится к бесконечности.For short-wave transmitters, the minimum frequency is assumed to be 1.5 MHz. In the calculations of the maximum values of transients, the values sin (2βl) = 1 were taken into account when calculating τ L. In the calculation of τ C with 2βl tending to zero, sin (2βl) tends to infinity.

На Фиг. 2 приведены графики зависимости величин переходных процессов (в микросекундах) от коэффициента бегущей волны (КБВ) с учетом пересчета значений коэффициента отражений в значения КБВ, КБВ=(1-p)/(1+р).In FIG. Figure 2 shows graphs of the dependence of the values of transients (in microseconds) on the traveling wave coefficient (KBW), taking into account the conversion of the reflection coefficient values into the values of the KBV, KBV = (1-p) / (1 + p).

Обозначения, принятые на Фиг. 2, следующие: τl1 - соответствует 3τL при частоте 1,5 Мгц; τl2 - соответствует 3τL при частоте 30,0 Мгц; τcl - соответствует 3τc при частоте 1,5 Мгц; τc2 - соответствует 3τc при частоте 30,0 Мгц; К - КБВ.The designations adopted in FIG. 2, the following: τl1 - corresponds to 3τ L at a frequency of 1.5 MHz; τl2 - corresponds to 3τ L at a frequency of 30.0 MHz; τcl - corresponds to 3τc at a frequency of 1.5 MHz; τc2 - corresponds to 3τc at a frequency of 30.0 MHz; K - KBV.

Как видно из анализа графиков, приведенных на Фиг. 2, наихудшим случаем, соответствующим максимальным значениям длительности переходного процесса, является случай, когда нагрузка усилительного элемента будет иметь емкостный характер. Длительность переходного процесса в этом случае может превышать 1000 микросекунд в интервале значений КБВ от 0,9 до 1 в случаях, когда при этом величина 2βl стремится к нулю. Изменив l, за счет включения в цепь первой гармоники последовательно с ФНЧ отрезок В.Ч. фидера, изменим величину sin(2βl) таким образом, что она будет равной или близкой к единице. Для реализации этого необходима предварительная градуировка передатчика на частотах конкретного октавного фильтра с измерением длительности переходного процесса. При условии появления величины длительности переходного процесса, превышающей допустимую, последовательно с ФНЧ дополнительно включается фазосдвигающая цепь (например, отрезок В.Ч. фидера). При включении дополнительного отрезка фидера его длина определяется из условия sin(2βl)=1. Из этого условия получаем 2πl/λ=(2к-1)0,25π и l=(2к-1)0,125λ.As can be seen from the analysis of the graphs shown in FIG. 2, the worst case corresponding to the maximum values of the duration of the transient process is the case when the load of the amplifying element will have a capacitive character. In this case, the duration of the transient process can exceed 1000 microseconds in the interval of KBM values from 0.9 to 1 in cases where the value 2βl tends to zero. By changing l, due to the inclusion of the first harmonic in series with the low-pass filter, the segment of V.Ch. feeder, change the value of sin (2βl) so that it will be equal to or close to unity. To realize this, a preliminary calibration of the transmitter at the frequencies of a specific octave filter with a measurement of the duration of the transition process is necessary. Under the condition that the duration of the transition process exceeds the permissible value, a phase-shifting circuit is additionally switched on sequentially with the low-pass filter (for example, a segment of a V.Ch. feeder). When an additional feeder segment is turned on, its length is determined from the condition sin (2βl) = 1. From this condition, we obtain 2πl / λ = (2k-1) 0.25π and l = (2k-1) 0.125λ.

Claims (1)

Октавный фильтр, содержащий фильтры нижних и верхних частот, широкополосное согласующее устройство, двухполупериодный выпрямитель с конденсатором, дросселем и ограничительным диодом, отличающийся тем, что дополнительно включена фазосдвигающая цепь, причем вход фазосдвигающей цепи соединен параллельно с фильтром верхних частот октавного фильтра и выходом широкополосного усилителя мощности, а ее выход соединен со входом фильтра нижних частот октавного фильтра. An octave filter comprising low-pass and high-pass filters, a broadband matching device, a half-wave rectifier with a capacitor, a choke, and a limiting diode, characterized in that the phase-shifting circuit is additionally switched on, and the phase-shifting circuit input is connected in parallel with the high-pass filter of the octave filter and the output of the broadband power amplifier , and its output is connected to the input of the low-pass filter of the octave filter.
RU2015118827/28A 2015-05-19 2015-05-19 Octave filter RU2589467C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015118827/28A RU2589467C1 (en) 2015-05-19 2015-05-19 Octave filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015118827/28A RU2589467C1 (en) 2015-05-19 2015-05-19 Octave filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2589467C1 true RU2589467C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015118827/28A RU2589467C1 (en) 2015-05-19 2015-05-19 Octave filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2589467C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4649507A (en) * 1982-09-20 1987-03-10 Nec Corporation Segmented transversal filter
US4779217A (en) * 1985-12-27 1988-10-18 Kyocera Corporation Octave multiple filter
RU62313U1 (en) * 2006-02-26 2007-03-27 Федеральное государственное учреждение "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" OCTA FILTER
RU130166U1 (en) * 2013-03-12 2013-07-10 Виктор Леонидович Муравченко OCTA FILTER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4649507A (en) * 1982-09-20 1987-03-10 Nec Corporation Segmented transversal filter
US4779217A (en) * 1985-12-27 1988-10-18 Kyocera Corporation Octave multiple filter
RU62313U1 (en) * 2006-02-26 2007-03-27 Федеральное государственное учреждение "24 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" OCTA FILTER
RU130166U1 (en) * 2013-03-12 2013-07-10 Виктор Леонидович Муравченко OCTA FILTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8543071B2 (en) Radiofrequency emission or reception chain with automatic impedance adaptation, and corresponding method
US9608305B2 (en) System and method for a directional coupler with a combining circuit
US11646697B2 (en) Resonator circuit
US10491178B2 (en) Parametric amplifier system
US9535140B2 (en) System and method for a transformer and a phase-shift network
US20150035595A1 (en) Low-noise receiver with complex rf attenuator
RU2589467C1 (en) Octave filter
US9853801B2 (en) Transceiver arrangement, communication device, and method
RU2450415C1 (en) Quartz crystal oscillator
RU2450416C1 (en) Quartz crystal oscillator
RU2460183C1 (en) Microwave phase changer
RU181435U1 (en) ANTENNA-ACCORDING DEVICE WITH A CALCULATION SETTING ALGORITHM
Suárez et al. Stability analysis of power amplifiers under mismatching effects
RU148205U1 (en) ANTENNA-ACCORDING DEVICE WITH MEASURING-COMPUTING SETTING METHOD
US20170054427A1 (en) Adaptive matching network
US9270281B1 (en) Apparatuses and methods for tuning center frequencies
EP3202043A1 (en) Circuits and methods for transceiver self-interference cancellers
RU142638U1 (en) ANTENNAED AGREEMENT DEVICE WITH INCREASED FAST SPEED
RU2565382C1 (en) Frequency dividing unit
RU209339U1 (en) Harmonic Filtering Device
RU187668U1 (en) Microwave discrete phase shifter
WO2022133823A1 (en) Antenna circuit, communication chip, terminal device, and feedback tuning method
RU144244U1 (en) HIGH FREQUENCY KEY POWER AMPLIFIER
Ulansky et al. A voltage-controlled oscillator based on negative inductance converter
JP2003273662A (en) Amplifier circuit and distortion suppressing method

Legal Events

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

Effective date: 20170520