SU1734144A1 - Управл емый аттенюатор - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  использовани  в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах, а также системах с повышенными требовани ми к стабильности фазочастотных характеристик . Цель изобретени  - уменьшение зависимости фазового сдвига от уровн  вносимого ослаблени . Эта цель достигаетс  введением в аттенюатор Т-образного фильтра нижних частот, совмещенного в себе функции линии задержки и цепи, компенсирующей вли ние на фазочастотную характеристику аттенюатора паразитных параметров элементов с управл емым сопротивлением . Управл емый аттенюатор содержит элементы г управл емым сопротивлением 1,2,3 и 4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки индуктивности 8 и 9. 6 ил.

Description

сл

с

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах и системах с повышенными требовани ми к стабильности фазочастотных характеристик.

Известны управл емые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные диоды. Недостатком этих аттенюаторов  вл етс  больша  величина изменени  наклона фазочастотной характеристики (ФЧХ), возникающего при регулировке вносимого ослаблени .

Известны управл емые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные управл емые и корректирующие элементы. Корректирующие элементы (конденсаторы и катушки индуктивности) в известных аттенюаторах позвол ют в 2-3 раза уменьшить изменение наклона ФЧХ. Однако это уменьшение достигаетс  в небольшом диапазоне вносимых ослаблений (6-7 дБ).

Наиболее близким к предлагаемому аттенюатору  вл етс  управл емый аттенюатор , содержащий включенные последовательно между входом и выходом первый и второй элементы с управл емым сопротивлением , первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертый элементы с управл емым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине.

Положительными свойствами известного аттенюатора  вл ютс  согласование по входу и выходу и относительно большой диапазон вносимых ослаблений. Однако недостатком этого аттенюатора  вл етс  больша  величин) изменени  наклона ФЧХ в диапазоне вносимых ослаблений.

Сл

Ј

Целью изобретени   вл етс  уменьшение зависимости фазового сдвига от вносимых ослаблений в широком диапазоне этих ослаблений.

Дл  достижени  поставленной цели в управл емый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между входом и выходом первый и второй элементы с управл емым сопротивлением, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены соответственно к входу и выходу , третий и четвертый элементы с управл емым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине, введен Т-образный фильтр нижних частот, состо щий из конденсатора и идентичных первой и второй катушек индуктивности, при этом конденсатор подключен к точке соединени  первого и второго элементов с управл емым сопротивлением и общей шине, первые выводы и второй катушек индуктивности подключены к точке соединени  первого и второго элементов с управл емым сопротивлением, а вторые их выводы соответственно соединены с вторыми выводами первого и второго резисторов и с вторыми выводами третьего и четвертого элементов с управл емым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора с и индуктивности I первой и второй катушек индуктивности выбраны из соотношений U- г-2сч/4, И. с 2сь

гдест, И, г--соответственноемкость, индуктивность и сопротивление в закрытом состо нии первого элемента с управл емым сопротивлением.

Использование Т-образных фильтров нижних частот (ФНЧ)  вл етс  известным. Их используют, например, в качестве согла- сующе-трансформирующих цепей в усилител х и других устройствах. В предложенном решении ФНЧ совмещает в себе дву функции: во-первых,  вл етс  звеном задержки , св зывающим параллельные и последовательные плечи аттенюатора; во- вторых, конденсатор и катушки индуктивности ФНЧ  вл ютс  корректирующими элементами , то есть вносимый фильтром фазовый сдвиг равен по величине и противоположен по направлению изменению фазового сдвига аттенюатора, обусловленному вли нием паразитных реактивностей элементов с управл емым сопротивлением. Аналогичные решени  авторам неизвестны. В св зи с тем, что предложенное решение следует считать соответствующим критерию существенные отличи .

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема управл емого аттенюатора; на фиг. 2 - пример управл емого аттенюатора при использовании в нем p-i-n

диодов в качестве элементов с управл емым сопротивлением (в аттенюаторе могут использоватьс  также переменные резисторы , оптроны, транзисторы в режиме управл емого сопротивлени ); на фиг. 3 эквивалентна  схема предложенного аттенюатора с учетом паразитных параметров элементов с управл емым сопротивлением; на фиг. 4, 5 - эквивалентные схемы аттенюатора- в режимах минимального и максимального ослаблений соответственно; на фиг. 6 - фазова  характеристика передаточной функции аттенюатора.

Управл емый аттенюатор (фиг.З) содержит элементы с управл емым сопротивлением 1,2 и 3,4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки 8,9 индуктивности.

Управл емый аттенюатор работает следующим образом. В режиме минимального ослаблени  сопротивлени  элементов 1 и 2

имеют наименьшие значени , а элементов 3 и 4 - наибольшие. По мере увеличени  сопротивлений элементов 1 и 2 и уменьшени  сопротивлений элементов 3 и 4 ослабление, вносимое аттенюатором, увеличиваетс .

Сопротивлени  резисторов 5 и 6 выбираютс  равными соответственно сопротивлени м источника сигнала и нагрузки, что обеспечивает согласование аттенюатора по входу и выходу в процессе регулировани 

при соответствующем соотношении сопротивлени  элементов в последовательном и параллельном плечах.

Покажем, что предложенна  схема управл емого аттенюатора отличаетс  от известных малой зависимостью фазового сдвига от вносивого ослаблени .

Фазовый сдвиг выходного сигнала аттенюатора относительно входного в диапазоне ослаблений определ етс  следующим

соотношением

Ay ( Zs , Zp , f )/( Zs mm , Zp max , f ) ( Zs max , Zp mm , f ) ,

где Zs, Zp - полные сопротивлени  элементов с управл емым сопротивлением соответственно в последовательном и параллельном плечах; индексы min и max 5 соответствуют минимальному и максимальному значени м резистивной составл ющей полного сопротивлени  элемента с управл емым сопротивлением; f - частота. Из последнего выражени  следует, что фазовый сдвиг в управл емом аттенюаторе

зависит от частоты, а также от уровн  вносимого ослаблени  и определ етс  соотношени ми между реактивной и резистивной составл ющими полных сопротивлений управл емых элементов. Изменение фазового сдвига тем меньше, чем меньше отношение реактивной составл ющей полного сопротивлени  управл емого элемента к резистивной . Уменьшение изменени  фазового сдвига в предложенном устройстве достигаетс  следующим образом.

Граничным значением (фиг. 4,5), определ ющим переход от диапазона минимального ослаблени  ч максимальному  вл етс  равенство характеристического сопротивлени  р элемента с управл емым сопротивлением его резистивной составл ющей Rg, то есть

р Rg YLTc

где L и С - паразистные индуктивность и емкость элемента с управл емым сопротивлением . При Rg р характер полного сопро- тивлени  управл емого элемента индуктивный, а при Rg р - емкостной (фиг. 4,5). В диапазоне ослаблений 6-8 дБ введение конденсатора 7 и индуктивностей 3 и 9 приводит к образованию двул Г-образных звеньев ФНЧ LI, С 7/2 и , C7/2. При этом индуктивности La и Lg (фиг.4) включаютс  параллельно индуктивност м LI и L.2 соответственно через малые сопротивлени  RI + + Rs и R2 +Re, что повышает верхнюю граничную частоту аттенюатора, а это, в свою очередь , эквивалентно уменьшению изменени  фазового сдвига при регулировании. Таким образом, вуказанном диапазоне ослаблений происходит компенсаци  паразитных индуктивностей диодов и .

При затухани х больше 6-8 дБ причина уменьшени  изменени  фазового сдвига заключаетс  в следующем. При минимальном ослаблении (фиг.4) сигнал от входа к выходу аттенюатора поступает по цепиРт, , С, L2, R2 и фазова  характеристика передаточной функции аттенюатора, определа ема  как отношение выходного напр жени  к входному , изображена на фиг. 6 ( ). По мере увеличени  затухани  характер реактивного сопротивлени  последовательно включенных элементов с управл емым сопротивлением измен етс  с индуктивного на емкостный , а параллельно включенных - с емкостного на индуктивный. В этом случае в известном аттенюаторе ( оо,) фазова  характеристика переместилась бы в положение тах (в сторону уменьшени  величины фазового сдвига). Однако в данном

случае по мере увеличени  затухани  на его значение начинает вли ть и второй путь передачи сигнала со входа на выход - Rg, Le, С, 1-9, Re, задержка сигнала по которому больше, чем по вышеописанному, так как

Yb Yti Cv/2

или

KUC7/2 Yl 2C7/2 ,

0)

поскольку задержка сигнала определ етс  по формуле

15

Тзэд VLC

Увеличение времени задержки сигнала приводит к увеличению фазового сдвига до значени  (pi (фиг.6), так как

fOb

(р / Тзад d ft).

о

Таким образом, происходит компенсаци  фазового сдвига (ртах за счет (р2 и ФЧХ остаетс  практически в первоначальном положении (рнач.

Определим, каким услови м должны удовлетвор ть элементы 7,8 и 9 дл  обеспечени  минимума изменени  фазового сдвига .

Дл  элементов с управл емым сопротивлением , используемых в аттенюаторах, обычно выполн етс  соотношение

(2)

Кроме того, дл  обеспечени  согласовани  в схеме дл  последовательного канала передачи сигнала должно выполн тьс  равенство

С7/2 Z0(3)

Сравнива  выражени  2 и 3, получим

2Li/C Li/Ci Откуда

C 2Ci,(4)

что также следует и из услови  минимальности фазового сдвига.

Индуктивности фильтра LS и Lg должны выбиратьс  так, чтобы не ограничивать полосу рабочих частот аттенюатора. Дл  этого частота среза С0ф фильтра Ls Lg С должна

быть не меньше верхней граничной частоты последовательного канала аттенюатора Шв

шй щ .

(5)

Верхн   гранична  частота а)в определ етс  следующим образом

сов

R-C-i

(6)

где R- - сопротивление управл емого элемента в закрытом состо нии,

Ci - емкость диода.

Частота среза фильтра определ етс  следующим образом

щ

1

1

(7)

VLs С7/2 Су/2 Подставл   выражени  6 и 7 в 5, получим , с учетом выражени  4

U L9fR-2Ci/4.

Совместно с выражением 1 получаем условие выбора индуктивностей Le и Lg

u R-Ci/4, L8 Li .

Обычно U (3-5)Li.

Таким образом, в предложенной совокупности признаков элементы введенного Т-образного фильтра нижних частот совмещают функции компенсации паразитных параметров элементов с управл емым сопротивлением и фазового сдвига аттенюатора . Это обеспечивает уменьшение изменени  фазового сдвига во всем диапазоне

5

вносимых аттенюаторов ослаблений, что недостижимо в прототипе и других известных устройствах.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Управл емый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между его входом и выходом первый и второй элементы с управл емым сопротивлением,первый

   и второй резисторы, первые выводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертый элементы с управл емым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине, о тличающийс  тем, чго, с целью уменьшени  зависимости фазового сдвига от вносимого ослаблени , введен Т-образный фильтр нижних частот, состо щий из конденсатора и идентичных первой и второй катушек индуктивности, при этом конденсатор подключен к точке соединени  первого и второго элементов с управл емым сопротивлением и общей шине, первые выводы первой и второй катушек индуктивности подключены к точке соединени  первого и второго элементов с управл емым сопротивлением , а вторые их выводы соответст- ве.нно соединены с вторыми выводами первого и второго резисторов и с вторыми

   выводами третьего и четвертого элементов с управл емым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора С и индуктив- ности L первой и второй катушек индуктивности выбраны из соотношений

   L R-2Ci/4;

   L Li; C 2Ci,

   где Ci, Li, R - соответственно емкость, индуктивность и сопротивление в закрытом

   состо нии первого элемента с управл емым сопротивлением.

   0

   (риг 1

   s CZh

   HI

   Ј

   Ж JL «

   , .

   V J

   лАп ти«MraLi ммЬ

   Ј

   ь

   .Ј

   e.J

   Фиг.

   R5

   фиг-S.

   аи

   i

   Я

   HW.

   Фиг. 6