ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для частотной селекции сигналов в приемно-передающих профессиональных устройствах связи.
При необходимости подавления отдельных сосредоточенных помех с фиксированными частотами в аппаратуре связи используются известные схемы режекторных фильтров [1, 2]. Для узкополосных режекторных фильтров в работе [2] предложена простая и удобная для реализации схема, содержащая фильтр нижних частот, в параллельные ветви которого включены кварцевые резонаторы, выполняющие роль шунтирующих элементов.
Эта схема наиболее близка к предлагаемой полезной модели и выбрана в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является то, что средние частоты полос режекции фиксированы и не могут перестраиваться в процессе эксплуатации радиоприемных устройств, когда необходимо обеспечить подавление сосредоточенных помех с изменяющимися частотами.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей режекторного фильтра, а именно обеспечение перестройки частот режекции фильтра в процессе его эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в фильтре, содержащем фильтр нижних частот, в котором первая катушка индуктивности подключена к входной потенциальной клемме фильтра и к первому режекторному двухполюснику, второй вывод катушки индуктивности подключен к первому конденсатору и первому выводу второй катушки индуктивности, второй вывод первого конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод второй катушки индуктивности подключен к выходной потенциальной клемме фильтра и второму режекторному двухполюснику, согласно предложенной модели первый и второй режекторные двухполюсники выполнены по идентичным схемам, каждая из которых содержит второй конденсатор, первый вывод которого является входом этого двухполюсника, второй вывод второго конденсатора соединен с первыми выводами третьего конденсатора и третьей катушки индуктивности, при этом второй вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, а второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с четвертым конденсатором и неинвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод четвертого 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, при этом вход первого режекторного двухполюсника подключен к входной потенциальной клемме фильтра, вход второго режекторного двухполюсника соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, выходы первого и второго режекторных двухполюсников объединены и подключены к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра, второй вывод которого соединен с общей шиной.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что входящие в его состав первый и второй режекторные двухполюсники выполнены по идентичным схемам, каждая из которых содержит второй конденсатор, первый вывод которого является входом этого двухполюсника, второй вывод второго конденсатора соединен с первыми выводами третьего конденсатора и третьей катушки индуктивности, при этом второй вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, а второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с четвертым конденсатором и неинвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод четвертого 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, при этом вход первого режекторного двухполюсника подключен к входной потенциальной клемме фильтра, вход второго режекторного двухполюсника соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, выходы первого и второго режекторных двухполюсников объединены и подключены к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра, второй вывод которого соединен с общей шиной.
При сравнении заявляемой полезной модели не только с прототипом, но и с другими известными в науке и технике техническими решениями, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.
На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемой полезной модели, содержащей фильтр нижних частот, в котором первая катушка индуктивности 1 подключена к входной потенциальной клемме устройства, второй вывод катушки 1 соединен с первым конденсатором 2 и второй катушкой индуктивности 3, подключенной вторым выводом к выходной потенциальной клемме устройства.
Входящие в состав фильтра первый 4 и второй 5 режекторные двухполюсники выполнены по идентичным схемам. Каждая из них содержит второй конденсатор 6, первый вывод которого является входом двухполюсника, ко второму выводу конденсатора 6 подключены третий конденсатор 7 и третья катушка индуктивности 8. Второй вывод конденсатора 7 соединен с общей шиной. Второй вывод катушки индуктивности 8 подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 9 и четвертому конденсатору 10, второй вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя 11 и с первым резистором 12, второй вывод которого соединен с инвертирующими входами усилителей 9 и 11, а также с вторым резистором 13. Второй вывод резистора 13 соединен с выходом операционного усилителя 9 и третьим резистором 14. Второй вывод резистора 14 подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 11 и одновременно является выходом режекторного двухполюсника.
Вход первого режекторного двухполюсника 4 подключен к входной потенциальной клемме устройства, вход второго режекторного двухполюсника 5 подключен к выходной потенциальной клемме фильтра.
Выходы первого 4 и второго 5 двухполюсников объединены и подключены к первому выводу электронного цифроуправляемого потенциометра 15.
Устройство работает следующим образом.
Двухполюсник, составленный из двух операционных усилителей 9 и 11, конденсаторов 12, 13 и 14 и резисторов 12, 13 и 14 представляет собой обобщенный конвертор сопротивлений [3], входное сопротивление которого W определяется следующим выражением:
,
10
где C - емкость четвертого конденсатора;
12
13
14
R, R, R - сопротивления первого, второго и третьего резисторов;
н
R - сопротивление нагрузки конвертора, подключаемое к его выходу.
н
В данном случае W носит емкостной характер и пропорционально нагрузочному сопротивлению R.
Эти конверторы нагружены на электронный потенциометр 15 и при подключении к катушкам индуктивности 8 образуют последовательные контуры, которые, в свою очередь, подключены к емкостной цепи, состоящей из конденсаторов 6 и 7. Такое включение контура позволяет трансформировать величину сопротивления контура, выбирать более удобные величины катушек индуктивности 8.
В результате такого включения получаем схему, аналогичную выбранному прототипу, у которого частота режекции варьируется сопротивлением потенциометра 15.
Фильтр нижних частот, включенный между двумя перестраиваемыми режекторными контурами, выполняет роль элемента развязки между потенциальными входами контуров. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) затухания, вносимого обоими режекторными контурами суммируется, увеличивается затухание в полосе задерживания и коэффициент прямоугольности суммарной АЧХ режекторного фильтра.
Поскольку цепь симметрична, входные сопротивления фильтра нижних частот, подключаемые ко входу конверторов, будут одинаковыми, то, как показано в [4], оба конвертора можно нагружать на один общий потенциометр 15. При этом его сопротивление должно быть в два раза меньше по сравнению с тем, когда каждый из конверторов нагружен на отдельный потенциометр.
Такое включение упрощает конструкцию фильтра и позволяет синхронно перестраивать оба контура.
Источники информации:
1. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Госиздат, Киев, 1960, стр. 147, рис. 3.12.
2. Великин Я.И., Гельмонт З.Я., Зелях Э.В. Пьезоэлектрические фильтры. Изд. Связь, М., 1966.
3. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем. С.А. Букашкин, В.П. Власов, Б.Ф. Змий и др. Под редакцией А.А. Ланнэ. М., «Радио и связь», 1984.
4. Полосовой перестраиваемый фильтр. Патент на полезную модель H03H 7/09 (2006.01) №156095 27.03.2015.