RU2691264C1 - Tuned band-pass filter on switched capacitors - Google Patents
Tuned band-pass filter on switched capacitors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691264C1 RU2691264C1 RU2018131471A RU2018131471A RU2691264C1 RU 2691264 C1 RU2691264 C1 RU 2691264C1 RU 2018131471 A RU2018131471 A RU 2018131471A RU 2018131471 A RU2018131471 A RU 2018131471A RU 2691264 C1 RU2691264 C1 RU 2691264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- link
- filter
- output
- input
- inductors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/12—Bandpass or bandstop filters with adjustable bandwidth and fixed centre frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
- H03L7/183—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
Abstract
Description
Устройство относится к радиотехнике и может использоваться для частотной селекции сигналов в приемных и передающих устройствах.The device relates to radio engineering and can be used for frequency selection of signals in receiving and transmitting devices.
Для предварительной и дополнительной частотной селекции сигналов приемопередающих устройств KB и УКВ радиосвязи используются перестраиваемые полосовые фильтры, выполненные на сосредоточенных LC-элементах. Одними из важнейших характеристик данных фильтров являются полоса пропускания фильтра, характеризующая интервал частот, в котором коэффициент передачи фильтра сохраняется в заданных пределах, а также избирательность, характеризующая ослабление сигнала при заданной отстройке от центральной частоты полосы пропускания фильтра.For preliminary and additional frequency selection of signals of transceivers KB and VHF radio tunable bandpass filters are used, made on concentrated LC-elements. One of the most important characteristics of these filters is the filter bandwidth, which characterizes the frequency interval in which the filter transmission coefficient is kept within the specified limits, as well as the selectivity, which characterizes the signal attenuation at a given offset from the center frequency of the filter bandwidth.
Известен полосовой фильтр, представляющий собой последовательно соединенные катушки индуктивности. Между точками соединения входящих в состав данного фильтра катушек индуктивности и общей шиной подключены параллельные контуры, состоящие из параллельно включенных катушки индуктивности и конденсатора (Босый Н.Д. Электрические фильтры. – Киев, 1960, стр.169, рис.3,28). Недостатком данного полосового фильтра является то, что он выполнен на заданную центральную частоту и не имеет возможности перестройки по частоте.Known bandpass filter, which is a series-connected inductors. Between the connection points included in the composition of the filter inductors and a common bus connected parallel circuits, consisting of parallel-connected inductors and a capacitor (Bosey ND Electrical filters. - Kiev, 1960, p. 169, Fig.3,28). The disadvantage of this band-pass filter is that it is made at a given center frequency and does not have the possibility of tuning in frequency.
Известен также полосовой перестраиваемый LC-фильтр (патент RU 2 516 707, H03H 7/12), представляющий собой каскадное соединение двух звеньев полосовых фильтров. Данный фильтр имеет возможность перестройки по частоте, что реализовано путем изменения величин емкостей конденсаторов, входящих в состав фильтра. В качестве конденсаторов переменной емкости использованы варикапы. Однако варикап является нелинейным элементом, поэтому при прохождении через него сигнала, особенно большой мощности, на выходе фильтра появляются паразитные составляющие, отсутствовавшие в исходном сигнале. Таким образом, применение варикапов приводит к нежелательному ограничению возможности фильтрации мощных сигналов. Однако данный фильтр обладает недостатком, заключающимся в использовании варикапов в качестве конденсаторов переменной емкости. Кроме того, в описании устройства отсутствует информация о возможности улучшения характеристик фильтра путем увеличения количества звеньев для увеличения избирательности.Also known is a band-tunable LC filter (
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является перестраиваемый полосовой фильтр по патенту RU 2 380 825, H03H 7/12, принятый за прототип.The closest analogue to the technical nature of the present invention is a tunable bandpass filter according to the
На фиг.1 представлена схема устройства-прототипа, где обозначено:Figure 1 presents the scheme of the device of the prototype, where indicated:
1 – полосовой фильтр;1 - bandpass filter;
1.1…1.N – звенья полосового фильтра;1.1 ... 1.N - links of the bandpass filter;
2 – коммутатор;2 - switch;
3 – магазин конденсаторов;3 - capacitor store;
Lперв., Lвтор. – первая и вторая.L First ., L Second. - the first and second.
Устройство-прототип содержит цепи последовательно соединенных катушек индуктивности, число которых равно N+1, к каждой точке соединения соседних катушек индуктивностей этой цепи подключены соответствующий конденсатор и соответствующая катушка индуктивности, вторые выводы которых соединены с общей шиной. Такое соединение указанных элементов образует N-звенный (1.1…1.N) полосовой фильтр 1. Первая Lперв и вторая Lвтор. катушки индуктивности включены соответственно на входе и выходе полосового фильтра 1. Коммутатор 2 содержит N+2 входа, соединенные соответственно с N+2 промежуточными выходами устройства, а его М выходов соединены с М входами магазина конденсаторов 3, содержащего группу конденсаторов, разбитых на N+2 группы, подключаемые к промежуточным входам устройства через коммутатор 2.The prototype device contains a circuit of series-connected inductors, the number of which is equal to N + 1, the corresponding capacitor and the corresponding inductance are connected to each connection point of the neighboring inductors of this circuit, the second terminals of which are connected to a common bus. Such a combination of these elements forms an N-tier (1.1 ... 1.N)
Устройство-прототип работает следующим образом.The device prototype works as follows.
При определенном положении ключей коммутатора 2 отдельные конденсаторы, находящиеся в магазине конденсаторов 3, или их группы подключаются к промежуточным входам устройства. В этом случае устройство представляет собой N каскадно включенных полосовых фильтров, на входе и выходе этой цепи включены полузвенья фильтров нижних частот (ФНЧ). При уменьшении величин емкостей конденсаторов, подключаемых параллельно поперечным ветвям полосового фильтра 1, частота настройки фильтра увеличится. At a certain position of the
Однако устройство-прототип обладает существенным недостатком, который заключается в том, что сложно обеспечить регулировку полосы пропускания с широкой на более узкую, а это приводит к ограничению получения более высокого значения избирательности.However, the device prototype has a significant drawback, which is that it is difficult to ensure the adjustment of the bandwidth from wide to narrower, and this leads to the limitation of obtaining a higher selectivity value.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в уменьшении ширины полосы пропускания и улучшении избирательности фильтра. The problem to which the claimed technical solution is directed, is to reduce the bandwidth and improve the filter selectivity.
Для решения поставленной задачи в перестраиваемый полосовой фильтр, содержащий коммутатор, магазин конденсаторов и N каскадно включенных звеньев полосового фильтра, каждое звено которого состоит из двух последовательно соединенных катушек индуктивности, к точке соединения которых подключены соответствующие конденсатор и катушка индуктивности, вторые выводы которых соединены с общей шиной, кроме того, точки соединения соседних последовательно соединенных катушек индуктивности каждого звена образуют N промежуточных выхода полосового фильтра и подключены к соответствующим N входам коммутатора, М выходов которого соединены с соответствующими входами магазина конденсаторов, согласно изобретению, в каждое звено полосового фильтра введены дополнительная выходная катушка индуктивности, одним выводом подключенная к выходу звена, а другим – к общей шине, при этом дополнительная выходная катушка индуктивности предыдущего звена является дополнительной входной для последующего звена; вход первого звена и выход последнего звена являются соответственно входом и выходом полосового фильтра, кроме того, к входу первого звена подключена дополнительная входная катушка индуктивности, другой вывод которой соединен с общей шиной.To solve this problem, a tunable bandpass filter containing a switch, a capacitor store and N cascaded strip filter links, each link of which consists of two inductance coils connected in series, to the junction point of which the corresponding capacitor and inductance coil are connected, the second terminals of which are connected to the common bus, in addition, the connection points of the adjacent series-connected inductors of each link form N intermediate outputs About the filter and connected to the corresponding N inputs of the switch, the M outputs of which are connected to the corresponding inputs of the capacitor store, according to the invention, an additional output inductor is introduced into each link of the bandpass filter, connected to the output of the link by one end and the common bus to the other output the additional output inductor of the previous link is an additional input for the subsequent link; the input of the first link and the output of the last link are respectively the input and output of the bandpass filter, in addition, an additional input inductor is connected to the input of the first link, the other output of which is connected to the common bus.
На фиг.2 изображена электрическая схема предлагаемого устройства, где обозначено:Figure 2 shows the electrical circuit of the device, where indicated:
1 – полосовой фильтр;1 - bandpass filter;
1.1…1.N – звенья полосового фильтра;1.1 ... 1.N - links of the bandpass filter;
2 – коммутатор;2 - switch;
3 – магазин конденсаторов;3 - capacitor store;
L1…LN – последовательно соединенные катушки индуктивности;L 1 ... L N - series-connected inductors;
LК1…LKN – катушки индуктивности контура звеньев полосового L K1 ... L KN - coil inductors of the circuit of strip links
фильтра;filter;
С1… CN – конденсаторы контура звеньев полосового фильтра;С 1 ... C N - capacitors of the circuit of the links of the bandpass filter;
LД1…LДN+1 – дополнительные катушки индуктивности.L Д1 … L ДN + 1 - additional inductors.
Предлагаемое устройство содержит N каскадно включенных звеньев 1.1…1.N полосового фильтра 1, коммутатор 2 и магазин конденсаторов 3. Каждое звено 1.1…1.N полосового фильтра 1 состоит из двух последовательно соединенных катушек индуктивности Li, к точке соединения которых подключены соответствующие конденсатор СKi и индуктивность LКi, вторые выводы которых соединены с общей шиной, кроме того, точки соединения соседних катушек индуктивности L1 -
Схема отдельного (в частности, первого) звена 1.1 полосового фильтра изображена на фиг. 3. Каждое звено стоит из первой катушки индуктивности L1 и последовательно соединенной с ней второй катушки индуктивности L2 I. К точке соединения первой L1 и второй L2 I катушек индуктивности подключены параллельно соединенные катушка индуктивности LK1 и конденсатор переменной емкости C1, образующие LC-контур. В предлагаемом устройстве конденсатор переменной емкости реализован в виде магазина конденсаторов и коммутатора. The scheme of a separate (in particular, the first) link 1.1 bandpass filter is depicted in FIG. 3. Each link consists of the first inductance L 1 and the second inductance L 2 I connected in series with it. To the point of connection of the first L 1 and second L 2 I inductors are connected in parallel, the inductors L K1 and the variable capacitor C 1 forming the LC circuit. In the proposed device, the variable capacitor is implemented in the form of a capacitor store and a switch.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
Для введения дополнительной индуктивной связи между звеньями осуществим следующие преобразования. For the introduction of additional inductive coupling between the links, we make the following transformations.
Для этого воспользуемся теоремой Нортона [1]. To do this, we use the Norton theorem [1].
В схему звена введены идеальные трансформаторы с коэффициентами трансформации 1:n и n:1 между каждой из двух последовательно включенных катушек индуктивности и параллельно включенным контуром, состоящим из катушки индуктивности и конденсатора, подключенных к общей шине. Идеальный трансформатор может быть заменен его эквивалентной схемой [2], после чего схема звена полосового фильтра приобретает вид, изображенный на фиг.3.Ideal transformers with transformation ratios of 1: n and n: 1 are inserted into the link circuit between each of two series-connected inductors and a parallel-connected circuit consisting of an inductor and a capacitor connected to a common bus. An ideal transformer can be replaced by its equivalent circuit [2], after which the strip filter link circuit takes the form shown in FIG.
Для пояснения работы предлагаемого устройства введем следующие обозначения для номиналов элементов, входящих в состав схемы:To clarify the operation of the proposed device, we introduce the following notation for the denominations of the elements that make up the circuit:
1) полосового фильтра-прототипа:1) bandpass prototype filter:
L1 - для входной и выходной катушки индуктивности;L1 - for input and output inductors;
2L1 - для остальных последовательно включенных катушек индуктивности;2L1 - for the remaining series-connected inductors;
L2 - для катушек индуктивности LK1 … LKN параллельного контура;L2 - for inductors L K1 ... L KN parallel circuit;
C1 - для каждого конденсатора параллельного контура;C 1 - for each capacitor of the parallel circuit;
2) предлагаемого полосового фильтра:2) the proposed bandpass filter:
L3 - для LД1 … LДN+1;L3 - for L Д1 … L ДN + 1 ;
L4 - для L1 …LN+1 последовательно соединенных катушек индуктивности;L4 - for L 1 ... L N + 1 series-connected inductors;
L5 - для катушек индуктивности LK1 … LKN параллельного контура;L5 - for inductors L K1 ... L KN parallel circuit;
C2 - для каждого конденсатора CK параллельного контура.C2 - for each capacitor C K parallel circuit.
Каждая из последовательно включенных катушек индуктивности полосового фильтра преобразуется в две последовательно соединенные катушки индуктивности
Для такой замены является необходимым соблюдение условия
Благодаря наличию дополнительно введенной индуктивной связи между звеньями, имеется возможность регулировать ширину полосы пропускания такого фильтра. Рассмотрим работу фильтра, состоящего из двух последовательно соединенных звеньев, на примере двух первых звеньев предлагаемого устройства, представленных на фиг. 4. Индуктивная связь между звеньями формируется за счет катушек индуктивности L4 и L3. Due to the additionally introduced inductive coupling between the links, it is possible to adjust the bandwidth of such a filter. Consider the operation of a filter consisting of two series-connected links, for example, the first two links of the proposed device, shown in FIG. 4. Inductive coupling between the links is formed by the inductance L 4 and L 3 .
Параллельно включенные катушки индуктивности L3 (
Коэффициент связи k между контурами: The coupling coefficient k between the contours:
в данном случае будет иметь значение [2]. in this case, it will be [2].
Полоса пропускания фильтра располагается в пределах Filter bandwidth is within
где ω0 – центральная частота фильтра,
На фиг.5 представлены амплитудно-частотные характеристики полосового фильтра-прототипа (пунктирная линия) и предлагаемого перестраиваемого полосового фильтра (сплошная линия), где
Предлагаемое техническое решение позволяет получить более узкую полосу пропускания фильтра на всем диапазоне перестройки, а также большую избирательность фильтра.The proposed solution allows to obtain a narrower filter bandwidth over the entire tuning range, as well as greater filter selectivity.
Список литературы.Bibliography.
1. Черне Х.И. Индуктивные связи и трансформаторы в электрических фильтрах. – Москва, 1962, стр.191.1. Cherne H.I. Inductive couplings and transformers in electric filters. - Moscow, 1962, p. 191.
2. Атабеков Г.И. Москва – Ленинград, 1966, стр.167, стр.168.2. Atabekov G.I. Moscow - Leningrad, 1966, p. 167, p. 168.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131471A RU2691264C1 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Tuned band-pass filter on switched capacitors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131471A RU2691264C1 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Tuned band-pass filter on switched capacitors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2691264C1 true RU2691264C1 (en) | 2019-06-11 |
Family
ID=66947374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018131471A RU2691264C1 (en) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | Tuned band-pass filter on switched capacitors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2691264C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221243U1 (en) * | 2023-05-02 | 2023-10-26 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | LC bandpass filter with improved selectivity |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4456895A (en) * | 1982-05-25 | 1984-06-26 | Rockwell International Corporation | Band selectable tunable bandpass filter |
RU2380825C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Tunable band filter |
RU2469468C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ФГУП "ОНИИП") | Band-pass lc-filter with rejection of concentrated interference in service frequency band |
RU168664U1 (en) * | 2016-09-21 | 2017-02-14 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | BANDFILTER LC FILTER SUPPRESSED WITH FOCUSED INTERFERENCE IN THE FREQUENCY WORKBAND |
-
2018
- 2018-08-31 RU RU2018131471A patent/RU2691264C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4456895A (en) * | 1982-05-25 | 1984-06-26 | Rockwell International Corporation | Band selectable tunable bandpass filter |
RU2380825C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Tunable band filter |
RU2469468C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ФГУП "ОНИИП") | Band-pass lc-filter with rejection of concentrated interference in service frequency band |
RU168664U1 (en) * | 2016-09-21 | 2017-02-14 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | BANDFILTER LC FILTER SUPPRESSED WITH FOCUSED INTERFERENCE IN THE FREQUENCY WORKBAND |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221243U1 (en) * | 2023-05-02 | 2023-10-26 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | LC bandpass filter with improved selectivity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2453985C1 (en) | Highly selective band-pass tuneable lc filter | |
DE112014000126T5 (en) | Improved design of microwave acoustic wave filters | |
CN106031036A (en) | Filter circuit and wireless communication device | |
DE112014000125T5 (en) | Network synthesis design of microwave acoustic wave filters | |
RU2431920C1 (en) | Frequency selective device | |
US6300849B1 (en) | Distributed element filter | |
EP3394986A1 (en) | Multi-harmonic matching networks | |
RU2380825C2 (en) | Tunable band filter | |
RU2671042C1 (en) | Band-rejection tunable lc-filter | |
RU2691264C1 (en) | Tuned band-pass filter on switched capacitors | |
US2264718A (en) | Aerial feed and aerial tuning circuit arrangement | |
US3571767A (en) | Electrical filter arrangement | |
US2181499A (en) | Band-pass filter | |
US3560894A (en) | Bandpass filter | |
RU2466494C1 (en) | Narrow-band tunable lc-filter | |
RU2444121C1 (en) | Strip discretely tuned lc-filter | |
US2525566A (en) | Electric band-pass filter | |
US3179906A (en) | By-pass netwoems when | |
RU2527745C1 (en) | Frequency-selective device | |
RU168664U1 (en) | BANDFILTER LC FILTER SUPPRESSED WITH FOCUSED INTERFERENCE IN THE FREQUENCY WORKBAND | |
US3344368A (en) | Fettweis bandpass filter | |
RU2504869C2 (en) | Microwave switch based on pin diodes with filter properties | |
US2043345A (en) | Wave transmission network | |
RU2469468C1 (en) | Band-pass lc-filter with rejection of concentrated interference in service frequency band | |
RU2349026C2 (en) | Electrical wave filter with neutralisation of noises in working frequency band |