Активный пьезоэлектрический полосовой фильтр
ACTIVE PIEZOELECTRIC BANDPASS FILTER

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в приемо-передающих устройствах связи.
Известен активный пьезоэлектрический полосовой фильтр, содержащий входную и выходную потенциальные клеммы, общую шину, операционный усилитель, имеющий два входа и один выход, соединенный с выходной потенциальной клеммой, первый и второй двухполюсники соединенные первыми выводами с с входной потенциальной клеммой, а вторыми - с соответствующими входами операционного усилителя, при этом первый и второй двухполюсники выполнены в виде соединенных параллельно конденсатора и пьезорезонатора [1]. Это устройство может быть принято в качестве прототипа.
При необходимости подавления отдельных сосредоточенных помех с фиксированными частотами в аппаратах связи используются известные схемы режекторных фильтров [2]. Однако в процессе эксплуатации аппаратуры связи необходимо обеспечить подавление сосредоточенных помех с изменяющимися частотами.
Задача изобретения - расширение арсенала технических средств в области активный полосовых фильтров.
Технический результат - перестраиваемая режекция частот в полосе пропускания.
Технический результат достигается тем, что у активного пьезоэлектрического полосового фильтра, содержащего входную и выходную потенциальные клеммы, общую шину, операционный усилитель, имеющий два входа и один выход, соединенный с выходной потенциальной клеммой, первый и второй двухполюсники, соединенные первыми выводами с потенциальной входной клеммой, а вторыми - с соответствующими входами операционного усилителя, согласно изобретению,
первый и второй двухполюсники выполнены в виде соединенных параллельно конденсатора и двух пьезорезонаторов, к входной потенциальной клемме подключен дополнительный двухполюсник, содержащий соединенные параллельно конденсатор и катушку индуктивности с отводом от части витков, второй вывод двухполюсника соединен с общей шиной, при этом у дополнительного двухполюсника к отводу катушки индуктивности подключен дополнительный режекторный двухполюсник, у которого первый вывод соединен с отводом, а второй соединен с первым выводом электронного цифроуправляемого потенциометра, второй вывод которого соединен с общей шиной, индуктивностью, который выполнен по схеме обобщенного конвертора сопротивлений, таким образом, что один вывод конденсатора соединен со входом режекторного двухполюсника вместе с индуктивным элементом с переменной индуктивностью с образованием последовательного контура, а второй вывод соединен с выводом другого конденсатора и с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод другого конденсатора соединен с выходом второго операционного усилителя и с первым резистором, второй вывод которого соединен с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, а также со вторым резистором, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя и с третьим резистором, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и является выходом режекторного двухполюсника, выход режекторного двухполюсника подключен к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра, таким образом, что нагружен на электронный цифроуправляемый потенциометр и при подключении к элементу индуктивности с переменной индуктивностью образует перестраиваемый последовательный контур.
Сущность изобретения состоит в том, что у активного пьезоэлектрического полосового фильтра, содержащего входную и выходную потенциальные клеммы, общую шину, операционный усилитель, имеющий два входа и один выход, соединенный с выходной потенциальной клеммой, первый и второй двухполюсники выполнены в виде соединенных параллельно конденсатора и двух пьезорезонаторов, к входной потенциальной клемме подключен дополнительный двухполюсник, содержащий соединенные параллельно конденсатор и катушку индуктивности с отводом от части витков, второй вывод двухполюсника соединен с общей шиной при этом у дополнительного двухполюсника к отводу катушки индуктивности подключен дополнительный режекторный двухполюсник, у которого первый вывод соединен с отводом, а второй соединен с первым выводом электронного цифроуправляемого потенциометра, второй вывод которого соединен с общей шиной,
режекторный двухполюсник содержит конденсатор и индуктивный элемент с переменной индуктивностью, который выполнен по схеме обобщенного конвертора сопротивлений, таким образом, что один вывод конденсатора соединен со входом режекторного двухполюсника вместе с индуктивным элементом с переменной индуктивностью с образованием последовательного контура, а второй вывод соединен с выводом другого конденсатора и с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод другого конденсатора соединен с выходом второго операционного усилителя и с первым резистором, второй вывод которого соединен с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, а также со вторым резистором, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя и с третьим резистором, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и является выходом режекторного двухполюсника, выход режекторного двухполюсника подключен к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра, таким образом, что нагружен на электронный цифроуправляемый потенциометр и при подключении к элементу индуктивности с переменной индуктивностью образует перестраиваемый последовательный контур.
На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого полосового фильтра.
Активный полосовой фильтр содержит общую шину 1, входную потенциальную клемм 2, операционный усилитель 3, выход которого соединен с выходной потенциальной клеммой 4. К входам операционного усилителя 3 подключены первые выводы двухполюсников 5 и 6. Двухполюсники 5 и 6 содержат соединенные параллельно конденсатор и два пьезорезонатора. Фильтр содержи входной двухполюсник 7, у которого первый вывод соединен с общей шиной. Двухполюсник 7 содержит соединенные параллельно конденсатор и катушку индуктивности с отводом от части витков. Вторые выводы двухполюсников 5, 6, 7 соединены с входной потенциальной клеммой 2. К отводу катушки индуктивности входного двухполюсника 7 подключен первый вывод режекторного двухполюсника 8, второй вывод которого соединен с первым выводом цифроуправляемого потенциометра 9, второй вывод которого соединен с общей шиной. Режекторный двухполюсник содержит конденсатор 10 и индуктивный элемент с переменной индуктивностью 11, выполненный по схеме обобщенного конвертора сопротивлений. Элемент 11 содержит вход соединенный с первым выводом конденсатора 12 и неинвертирующим входом операционного усилителя 13, второй вывод конденсатора 12 соединен с выходом операционного усилителя 14 и с резистором 15, второй вывод которого соединен с инвертирующимими входами операционных усилителей 13 и 14, а также с резистором 16, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя 13 и с резистором 17, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 14, является выходом режекторного двухполюсника и подключен к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра 9, второй вывод которого соединен с общей шиной.
На фиг. 2а 2б приведены эквивалентные схемы с операционным усилителем и с дифференциальным трансформатором. Схема содержит в каждом плече многоэлементный двухполюсник, содержащий соединенные параллельно катушку индуктивности и два двухполюсника, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно катушки индуктивности и конденсатора.
На фиг. 3 приведено условное распределение резонансных частот плеч дифференциально-мостового фильтра. Схема фильтра имеет второй класс по характеристическому сопротивлению и пятый класс по характеристическому затуханию.
Устройство работает следующим образом.
Двухполюсник 11, составленный из операционных усилителей 13 и 14, конденсатора 12 и резисторов 15, 16 и 17 представляют собой обобщенный конвертор сопротивлений [3], входное сопротивление которого W определяется следующим выражением
, где
С12 - емкость конденсатора,
R15, R16, R17 - сопротивление первого, второго и третьего резисторов,
R н - сопротивление нагрузки конвертора, подключаемое к его выходу.
В данном случае W носит индуктивный характер и пропорционально нагрузочному сопротивлению Rн. Конвертор 8 нагружен на электронный потенциометр 9 и при подключении к конденсатору 10 образует перестраиваемый последовательный контур, который в свою очередь подключен к отводу катушки индуктивности входного двухполюсника 4. Такое включение контура позволяет трансформировать величину сопротивления контура, выбирать более удобную величину индуктивности катушки 10. В результате такого включения получаем схему, у которой частота режекции в полосе пропускания варьируется сопротивлением потенциометра 9.
Источники информации
1. Электрические фильтры и линии задержки. Учеб. Пособие. - Омск. изд. ОмГТУ, 2000, с. 255, рис. 8.8а.
2. Н.Д. Босый. Электрические фильтры. Гостехиздат. Киев, 1960.
3. Справочник по расчету и проектированию АРС - схем. С.А, Букашкин и др. Под. Ред. А.А. Лане. Радио и связь, 1984.
4. Полосовой перестраиваемый фильтр. Патент РФ №156095, опуб. 27.03.2015.