ПОЛОСОВОЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ LC-ФИЛЬТР
VARIABLE LC-BAND-PASS FILTER

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве преселектоа профессионального радиоприемного устройства.
В современных радиоприемных устройствах используются различные типы полосовых перестраиваемых фильтров, выполненных на LC-элементах. Большинство фильтров можно разделить на две группы. В первую входят фильтры, выполненные на LC-контурах, у которых для перестройки средней частоты фильтра используются перестраиваемые индуктивности, а чаще так называемые дискретные конденсаторы [1].
Этот тип фильтров обеспечивает достаточно высокие требования по избирательности, однако достаточно сложен в изготовлении.
Во вторую группу входят фильтры, также выполненные на LC-элементах и представляющие собой набор полосовых фильтров, подключаемых поочередно или по нескольку штук с помощью коммутирующих устройств. В частности, такой фильтр может быть выполнен в виде каскадного включения нескольких звеньев фильтров верхних частот и фильтров нижних частот [2]. При этом для реализации необходимой полосы пропускания в заданном рабочем диапазоне частот требуются соответствующие наборы фильтров верхних и нижних частот, из которых выбирается нужная пара и с помощью элементов коммутации соединяется между собой каскадно и включается между входом и выходом преселектора.
Такой тип фильтров более технологичен в изготовлении по сравнению с традиционными полосовыми, как правило, обеспечивает лучший коэффициент передачи и нами выбран в качестве прототипа.
Недостатком такого устройства является то, что при большом числе перестраиваемых дискретно полос пропускания оно будет достаточно сложным.
Задачей изобретения является упрощение устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, состоящее из n каскадно включенных Г-образных полузвеньев фильтров верхних частот, каждое из которых содержит конденсатор в последовательной ветви, первый вывод конденсатора является входом полузвена, второй - выходом, к которому подключена катушка индуктивности, второй вывод которой соединен с другим конденсатором, при этом вход первого полузвена соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, а вторые выводы конденсаторов, входящих в параллельные ветви первых k полузвеньев, подключены к общей шине, к выходу последнего полузвена подключены каскадно m Г-образных полузвеньев фильтров нижних частот, каждое из которых содержит в последовательной ветви катушку индуктивности и параллельно с нею соединенный конденсатор, первые выводы этой катушки и конденсатора являются входом полузвена, а их вторые выводы - выходом, к которому подключен другой конденсатор, при этом выход последнего полузвена соединен с выходной клеммой устройства, а вторые выводы конденсаторов параллельных ветвей последних l полузвеньев фильтров нижних частот соединены с общей шиной, здесь m, n, l и k - любые целые числа, при этом k<n и l<m, введены дополнительно четыре группы ключей, первая группа состоит из n-l ключей, первые выводы которых подключены к входным выводам полузвеньев фильтров верхних частот, начиная с k+l-го и до n-го соответственно, а вторые выводы этих ключей соединены с выходом фильтра верхних частот, вторая группа, состоящая из n-k ключей, подключенных первыми выводами ко вторым выводам n-k конденсаторов, входящих в параллельные ветви фильтров верхних частот начиная с k+1-го полузвена и до n-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с общей шиной, третья группа содержит m-l ключей, первые выводы которых подключены к входам полузвеньев фильтров нижних частот начиная с l+1-го и до m-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с выходом m-го полузвена, четвертая группа, состоящая из m-l ключей, подключена первыми выводами ко вторым выводам m-l конденсаторов, входящих в параллельные ветви фильтров нижних частот начиная с l+1-го полузвена и до m-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с общей шиной.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены четыре группы ключей, первая группа содержит n-k ключей, первые выводы которых соединены с входными выводами полузвеньев ФВЧ начиная с k+1-го полузвена и до n-го соответственно, вторые выводы ключей соединены с выходом ФВЧ, вторая группа состоит из n-k ключей, которые первыми выводами подключены ко вторым выводам n-k конденсаторов, входящих в параллельные ветви ФВЧ начиная с k+1-го полузвена и до n-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с общей шиной, третья группа содержит m-l ключей, первые выводы которых подключены ко входам полузвеньев ФНЧ начиная с l+1-го полузвена и до m-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с выходом до m-го полузвена, четвертая группа состоит из m-l ключей, первые выводы которых соединены со вторыми выводами m-l конденсаторов, входящих в параллельные ветви ФНЧ начиная с l+1-го полузвена и до m-го соответственно, вторые выводы этих ключей соединены с общей шиной.
При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.
На чертеже приведена электрическая схема предложенного устройства. Устройство содержит n Г-образных полузвеньев ФВЧ 1, каждое из которых содержит конденсатор в продольной ветви 2, к выходу каждого полузвена подключена катушка индуктивности 3, ко вторым выводам которых подключены конденсаторы 4, вторые выводы первых k конденсаторов 4 соединены непосредственно с общей шиной. К выходу ФВЧ 1 подключено m полузвеньев ФНЧ 5, каждое из Г-образных ФНЧ состоит из параллельного контура в продольной ветви 6 и конденсаторов в поперечных ветвях 7, первые l конденсаторов подключены непосредственно к общей шине. Устройство содержит также первую группу ключей 8, обеспечивающую подключение входов полузвеньев ФВЧ с k+l-го по n-й к выходу ФВЧ, вторую группу ключей 9, обеспечивающую подключение конденсаторов 4 к общей шине, третью группу ключей 10, обеспечивающую подключение входов полузвеньев ФНЧ начиная с l+1-го по m-й к выходу ФНЧ, четвертую группу ключей 11, которая обеспечивает подключение конденсаторов 7 полузвеньев ФНЧ начиная с l+1-го по m-й к общей шине в необходимой временной последовательности.
Устройство работает следующим образом.
н1
н2
н1
н3
2
н1
н2
н2
нn
Фильтр верхних частот 1 состоит из n полузвеньев, при этом первые k полузвеньев имеют частоту среза f, следующее за ним полузвено (или несколько полузвеньев) имеют частоту среза f>f, следующее полузвено k+2 имеет частоту среза f>fи т.д., поэтому когда первый ключ группы 8 замкнут, а ключи группы 9 разомкнуты, ФВЧ имеет частоту среза f, при замкнутом втором ключе группы 8 и замкнутом первом ключе группы 9 ФВЧ имеют частоту среза f, т.к. к первым k полузвеньям подключено k+1-е звено ФВЧ с частотой среза f, при разомкнутых ключах группы 8 и замкнутых ключах группы 9 ФВЧ имеет самую высокую частоту среза f.
в1
в2
в1
в3
в2
Фильтр нижних частот 5 состоит из m полузвеньев, при этом первые l полузвеньев имеют частоту среза f, последующее l+1-е полузвено имеет частоту среза f<f, следующее l+2-е полузвено имеет частоту среза f<fи т.д., поэтому подключение к первым l полузвеньям ФНЧ каждого последующего полузвена уменьшает соответствующим образом частоту среза этого ФНЧ.
в2
Подключение нужного количества последующих полузвеньев обеспечивается соответствующим выбором положения ключей группы 10 и 11. Так, например, при замкнутом втором ключе группы 10, замкнутом первом ключе и разомкнутых остальных ключах группы 11 частота среза ФНЧ будет равной f. При эткрытых ключах группы 10 и замкнутых ключах группы 11 ФНЧ имеет самую низкую частоту среза, равную частоте среза последнего его полузвена.
вi
вi
вi
нi
н
в
Таким образом, выбирая необходимое положение ключей групп 8-11, можно задать нужным образом частоту среза ФВЧ-f и частоту среза ФНЧ-f и получить полосовой фильтр с полосой пропускания f-f в заданном диапазоне частот от f до f.
Источники информации
1. Знаменский А.Е., Попов Е.С. Перестраиваемые электрические фильтры. М., «Связь», 1979, стр.46-59.
2. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Киев, Гостехиздат УССР, 1957, стр.123, 144.