ПОЛОСОВОЙ LC-ФИЛЬТР С ПОДАВЛЕНИЕМ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ПОМЕХ В РАБОЧЕЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована в качестве входного устройства профессионального радиоприемника.
В ряде случаев в качестве преселекторов используются один или несколько полосовых LC-фильтров с коэффициентом перекрытия 1,5÷3, разделяющих весь рабочий диапазон частот на несколько поддиапазонов. В качестве прототипа нами выбрана полосовая LС-цепь, состоящая из двух каскадно включенных и согласованных между собой фильтров, как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому решению.
Недостатком прототипа является то, что помехи, расположенные в полосе пропускания данного фильтра, могут иметь большой уровень и тем самым ухудшить обработку принимаемого сигнала.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных параметров устройства, расширение его функциональных возможностей, позволяющих компенсировать уровень сосредоточенных помех в процессе эксплуатации РПУ.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем два согласованно включенных полосовых фильтра, вход первого из них является входом устройства, выход второго - выходом устройства, первый фильтр содержит первый конденсатор, подключенный ко входу фильтра, второй вывод этого конденсатора соединен с первыми выводами второго конденсатора и первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со второй катушкой индуктивности и с третьим конденсатором, второй вывод которого подключен к четвертому конденсатору и выходу первого фильтра, вторые выводы второй катушки индуктивности, второго и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной, к выходу первого фильтра подключен второй полосовой фильтр, содержащий подключенные к его входу пятый и шестой конденсаторы, второй вывод шестого конденсатора соединен с третьей и четвертой катушками индуктивности, второй вывод четвертой катушки индуктивности соединен с первыми выводами седьмого и восьмого конденсаторов, вторые выводы третьей катушки индуктивности, пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с выходом второго фильтра, кроме того, к выходу первого фильтра подключены одна или несколько дополнительных катушек индуктивности, ко второму выводу каждой из этих катушек индуктивности подключен конденсатор переменной емкости, вторые выводы конденсаторов переменной емкости соединены с общей шиной.
Сопоставительный анализ показывает, что заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что первый фильтр содержит первый конденсатор, подключенный ко входу фильтра, второй вывод этого конденсатора соединен с первыми выводами второго конденсатора и первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со второй катушкой индуктивности и с третьим конденсатором, второй вывод которого подключен к четвертому конденсатору и выходу первого фильтра, вторые выводы второй катушки индуктивности, второго и четвертого конденсаторов соединены с общей шиной, к выходу первого фильтра подключен второй полосовой фильтр, содержащий подключенные к его входу пятый и шестой конденсаторы, второй вывод шестого конденсатора соединен с третьей и четвертой катушками индуктивности, второй вывод четвертой катушки индуктивности соединен с первыми выводами седьмого и восьмого конденсаторов, вторые выводы третьей катушки индуктивности, пятого и седьмого конденсаторов соединены с общей шиной, второй вывод восьмого конденсатора соединен с выходом второго фильтра, кроме того, к выходу первого фильтра подключены одна или несколько дополнительных катушек индуктивности, ко второму выводу каждой из этих катушек индуктивности подключен конденсатор переменной емкости, вторые выводы конденсаторов переменной емкости соединены с общей шиной.
При сравнении заявляемой полезной модели не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в науке и технике, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.
На фиг. 1 приведена электрическая схема полезной модели.
Устройство содержит первый 1 и второй 2 полосовые фильтры. Первый фильтр содержит первый конденсатор 3, ко второму выводу которого подключены второй конденсатор 4 и первая катушка индуктивности 5, второй вывод которой соединен со второй катушкой индуктивности 6 и третьим конденсатором 7. Второй вывод конденсатора 7 подключен к выходу первого фильтра и четвертому конденсатору 8. Вторые выводы конденсаторов 4 и 8 и катушки индуктивности 6 подключены к общей шине.
Второй полосовой фильтр 2 содержит пятый 9 и шестой 10 конденсаторы, подключенные ко входу фильтра. Второй вывод конденсатора 10 соединен с третьей 11 и четвертой 12 катушками индуктивности, второй вывод катушки индуктивности 12 соединен с седьмым 13 и восьмым 14 конденсаторами. Второй вывод конденсатора 14 подключен к выходу второго фильтра, вторые выводы конденсаторов 9 и 13 и катушки индуктивности 11 соединены с общей шиной. К выходу первого фильтра подключены одна или несколько катушек индуктивности 15, ко вторым выводам каждой из этих катушек индуктивности подключены конденсаторы переменной емкости 16, вторые выводы которых соединены с общей шиной.
Устройство работает следующим образом.
Первый фильтр имеет меньшее выходное сопротивление по сравнению с входным, второй напротив малое входное и более высокое выходное. Между ними включается последовательный контур, который на частоте последовательного резонанса шунтирует полосовую цепь, образуя полосу режекции. При изменении емкости переменного конденсатора режекторный контур можно настроить на частоту помехи и уменьшить ее уровень. При необходимости можно включить дополнительные последовательные режекторные контуры, и тем самым обеспечить режекцию нескольких помех, либо обеспечить большее подавление одной из них. Уровень затухания в полосе режекции тем больше, чем больше добротность последовательных режекторных контуров. В то же время при отстройке от частоты режекции неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) полосовой цепи ухудшается.
Полоса частот вблизи частоты режекции может быть достаточно большой, что приводит к уменьшению амплитуды обрабатываемого сигнала. Чтобы уменьшить эту полосу частот, необходимо увеличивать индуктивность последовательного режекторного контура, т.к. в этом случае модуль его реактивного сопротивления возрастает и уменьшается его шунтирующее влияние на полосовую цепь.
По конструктивно-технологическим соображениям увеличение индуктивности последовательных контуров существенно ограничено. Поэтому необходимо уменьшить входное сопротивление полосовой цепи в точке подключения режекторных контуров, увеличивая отношение его сопротивления к сопротивлению полосовой цепи. Эту функцию выполняют первый и второй фильтры, обеспечивая согласование нагрузочных сопротивлений на входе и выходе устройства с более низкоомным сопротивлением в точке подключения режекторных контуров.
1
2
1
2
Каждый из полосовых фильтров, приведенных на фиг. 1, является фильтром второго класса по затуханию, полученным, как показано на фиг. 2, путем каскадного включения двух антиметричных фильтров, в которых после первой пары конденсаторов C и С введен идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации , а после пары индуктивностей L и L второго звена введен идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации . После дальнейших преобразований по Нортону [2] получаем схему, приведенную на фиг. 1.
2
Данный фильтр, позволяющий реализовать полосовой трансформатор, выходное сопротивление которого R определяется соотношением
Отметим, что данная схема обеспечивает наиболее широкую полосу рабочих частот при заданном коэффициенте трансформации по сравнению с другими полосовыми фильтрами, содержащими такое же число катушек индуктивности, выполняя одновременно роль поддиапазонного полосового фильтра.
Элементы исходной антиметричной полосовой цепи рассчитываются по формулам
,
m1
где Z - входное номинальное характеристическое сопротивление фильтра;
1
2
ω, ω- частоты нижнего и верхнего краев полосы пропускания.
Таким образом, в представленном решении первый и второй фильтры образуют полосовой фильтр, обеспечивая необходимую трансформацию сопротивлений в рабочей полосе частот, а подключенные последовательные контуры обеспечивают перестраиваемые по частоте полосы режекции.
На фиг. 3 приведена расчетная амплитудно-частотная характеристика перестраиваемого режекторного фильтра, выполненного по схеме фиг. 1 с одним последовательным контуром, работающим в диапазоне частот от 15 до 30 МГц.
Источники информации:
1. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Госиздат., Киев, 1957.
2. Черне Х.И. Индуктивные связи и трансформации в электрических фильтрах. Связьиздат, М., 1962.