Широкосмуговий фільтр з покращеним коефіцієнтом прямокутності

Широкосмуговий фільтр з покращеним коефіцієнтом прямокутності, що складається з широкосмугового активного фільтра, що є підсилюючим пристроєм на операційному підсилювачі з інверсним входом і частотнозалежним ланцюгом в колі зворотного зв'язку, частотнозалежним ланцюгом є LRC-ланцюг, LRC-ланцюг являє собою паралельне підключення один до одного паралельного та ланцюгового резонансних контурів, налаштованих на одну і ту ж резонансну частоту, при цьому в ланцюговому контурі послідовно з індуктивністю та ємністю включено резистор, що є елементом, який регулює глибину зв'язку між контурами, а індукти вність ланцюгового контура дорівнює індуктивності паралельного контура, і ємність ланцюгового контура дорівнює ємності паралельного контура, який відрізняється тим, що вихід широкосмугового активного фільтра з'єднано з входом пасивного режекторного фільтра, що складається з послідовно включених один за одним паралельного резонансного контура та RC-ланцюга, що є фільтром нижніх частот, вихід фільтра нижніх частот є виходом пасивного режекторного фільтра, а також виходом широкосмугового фільтра з покращеним коефіцієнтом прямокутності, при цьому центральна частота пасивного режекторного фільтра більша за центральну частоту широкосмугового активного фільтра на величину смуги проходження на рівні 0,7 широкосмугового активного смугового фільтра, добротність паралельного резонансного контура, що включений в пасивному режекторному фільтрі, така сама, як і паралельного резонансного контура, що включений в широкосмуговому активному фільтрі, а постійна часу RC-ланцюга обернено пропорційна приблизно одній десятій центральної частоти пасивного режекторного фільтра Винахід відноситься до галузі радіотехніки та автоматики, зокрема, до автоматичних систем управління Відомо, ЩО існує широкосмуговий активний фільтр (заявка України № 99021037), який є підсилюючим пристроєм на операційному підсилювачі з інверсним входом і частотнозалежним ланцюгом зворотного зв'язку Частотнозалежним ланцюгом є LRC-ланцюг LRC-ланцюг являє собою паралельне підключення один до одного паралельного та ланцюгового резонансних контурів, налаштованих на одну і ту ж резонансну частоту При цьому в ланцюговому контурі послідовно з індуктивністю та ємністю включено резистор, що є елементом, який регулює глибину зв'язку між контурами Індуктивність ланцюгового контуру дорівнює індуктивності паралельного контуру Ємність ланцюгового контуру дорівнює ємності паралельного контуру електрична схема якого б мала такі елементи та зв'язки між ними, які забезпечили б можливість покращення коефіцієнта прямокутності Це забезпечується тим, що схема ускладнюється Суть ускладнення ілюструється структурною схемою широкосмугового фільтру з покращеним коефіцієнтом прямокутності зображеною на фіг 1 Видно, що до виходу широкосмугового активного фільтр 1, налаштованого на задану центральну частоту, підключено пасивний режекторний фільтр 2, значення центральної частоти якого перевищує значення центральної частоти смугового фільтра на смугу проходження смугового фільтру Пасивний режекторний фільтр складається з послідовно підключених один до одного паралельного резонансного контуру 3, налаштованого на центральну частоту режекторного фільтру, а добротність якого така сама, як і добротність паралельного контуру, що включений в смуговому фільтрі, та одного RC-ланцюга 4, постійна часу (х) якого зворотно пропорційна приблизно одній десятій центральної частоти режекци ^ р е ж ) RC-ланцюг є Проте, такий широкосмуговий активний фільтр має недоліки, змістом яких є неможливість покращення коефіцієнта прямокутності В основу цього винаходу положено задача створення широкосмугового активного фільтра, 42440 фільтром нижніх частот (ФНЧ) Один кінець пасивного режекторного фільтра, що є двополюсником, підключено до виходу широкосмугового активного фільтру, а другий підключено на загальний провід В якості загального виходу широкосмугового фільтру з покращеним коефіцієнтом прямокутності є вихід ФНЧ, в якості якого використано RC ланцюг 4 Амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) (або залежність коефіцієнта передачі К від частоти, K=cp(f), що те ж саме), широкосмугового активного фільтру, пасивного режекторного фільтру, та RC-ланцюга зображені на фіг 2, де ВІДПОВІДНО 1 - АЧХ широкосмугового активного фільтру, 2 - АЧХ пасивного режекторного фільтру, 3 - АЧХ RC-ланцюга, fCHyr - центральна частота смугового фільтру, fpe>K - центральна частота режекторного фільтру, А/с' смуга проходження смугового фільтру, що визначена на рівні 0,7 від максимального значення коефіцієнта передачі, J реж J смуг J смуг а ^ J смуг ' J зрізу номінальні значення яких визначають резонансну частоту RC-ланцюг складається з резистора R-іє, та ємності С-І7 Вихід фільтра нижніх частот є виходом режекторного фільтра а також виходом всього широкосмугового фільтру з покращеним коефіцієнтом прямокутності Пристрій, працює так Швидкість спаду АЧХ смугового фільтру в області верхніх частот мала Цю швидкість треба збільшити Це досягається завдяки тому, що послідовно з широкосмуговим активним фільтром включено режекторний фільтр і завдяки цьому мала швидкість спаду АЧХ смугового фільтру збільшується великою швидкістю спаду АЧХ режекторного фільтру Значення центральної частоти режекторного фільтра fpe>K більше значення центральної частоти смугового фільтра fCHyr на величину значення смуги проходження смугового фільтра А/с ' Загальний коефіцієнт передачі даного пристрою - частота зрізу філь тра нижніх частот, що визначена на рівні 0,5 від максимального значення коефіцієнта передачі На фіг 3 показано електричну функціональну схему, широкосмуговий фільтр з покращеним коефіцієнтом прямокутності Він складається з послідовно підключених один до одного широкосмугового активного фільтра 1, та пасивного режекторного фільтра 2 Широкосмуговий активний фільтр є підсилюючим пристроєм, який зібрано на операційному підсилювачі З В колі зворотного зв'язку операційного підсилювача включено частотно-залежний LRC-ланцюг 4, що складається з паралельно підключених один до одного ланцюгового 5 та паралельного 6 резонансних контурів, налаштованих на одну і ту ж резонансну частоту Індуктивність ланцюгового контуру 7 дорівнює індуктивності паралельного контуру 8, ємність ланцюгового контуру 9 дорівнює ємності паралельного контуру 10 В ланцюговому контурі послідовно з індуктивністю та ємністю включено резистор 11, величина опору якого визначає міру зв'язку між паралельним та ланцюговим резонансними контурами і, таким чином, характер АЧХ широкополосного активного полосового RLC-фільтру Пасивний режекторний фільтр складається з послідовно з'єднаних один з одним паралельного резонансного контуру 12 та RC-ланцюжка 13, що є фільтром нижніх частот (ФНЧ) Другий кінець ФНЧ підключено на загальний провід Паралельний резонансний контур, який включено в пасивному режекторному фільтрі, складається з індуктивності 14 та ємності 15, заг смуг реж: > де Кснуг- коефіцієнт передачі смугового фільтру, Креж - коефіцієнт передачі режекторного фільтру Спадання АЧХ смугового фільтру співпадає зі спаданням АЧХ режекторного фільтру, що і є фактором, який збільшує загальну швидкість спадання Для перевірки вище викладених міркувань було проведено моделювання на ПЕОМ за допомогою прикладної програми Electronics Workbench Результати моделювання представлені на фіг 4, фіг 5 та фіг 6 На фіг 4 відображено електричну принципову схему пристрою На фіг 5 представлена амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) широкосмугового активного RLC-фільтра На фіг 6 представлена АЧХ з покращеним коефіцієнтом прямокутності При порівнянні АЧХ, зображених на фіг 5 та фіг 6, видно, що смуга проходження на рівні 0,1 фільтра з покращеним коефіцієнтом прямокутності втричі менша, ніж смуга проходження на рівні 0,1 пристрою, що являється прототипом Тобто, коефіцієнт прямокутності покращується втричі Таким чином, даний пристрій, дозволить побудувати в відведеній смузі частот втричі більшу КІЛЬКІСТЬ каналів передачі інформації, тобто, втричі збільшити багатоканальність системи передачі інформації, що забезпечує його промислову придатність і широке застосування 42440 г > 1 Пас ивний р&кекторний фоыгр Широкосмуговий атшннй фшьтр А Паралельний резонансний контур RC»ланцюжок Фіг. 1 Фіг. 2 / 4 42440 Фіг. З І) Vv Фіг. 4 42440 •шут Фіг. 5 'смуг Фіг. 6 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22