RU219580U1

RU219580U1 - Band pass LC filter

Info

Publication number: RU219580U1
Application number: RU2023109039U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Сергеевна Тимошенко; Александр Иванович Тюменцев; Андрей Николаевич Яковлев
Original assignee: Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП")
Filing date: 2023-04-10
Publication date: 2023-07-25

Abstract

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована во входных цепях радиоприемных и выходных каскадах возбудительных устройств для частотной селекции сигналов. Технический результат - увеличение затухания в полосе задерживания. Для этого предложен полосовой LC-фильтр, состоящий из N идентичных по структуре звеньев, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из четырех конденсаторов и катушки индуктивности, при этом в фильтр дополнительно введены восемь конденсаторов и две катушки индуктивности. 2 ил.

The utility model relates to radio electronics and can be used in the input circuits of radio receivers and output stages of excitation devices for frequency selection of signals. EFFECT: increased attenuation in the stopband. For this, a band-pass LC filter is proposed, consisting of N sections identical in structure, connected in series, each of the sections consists of four capacitors and an inductor, while eight capacitors and two inductors are additionally introduced into the filter. 2 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована во входных цепях радиоприемных и выходных каскадах возбудительных устройств для частотной селекции сигналов.The proposed utility model relates to radio electronics and can be used in the input circuits of radio receivers and output stages of excitation devices for frequency selection of signals.

Для частотной селекции сигналов во входных цепях радиоприемных и входных каскадах возбудительных устройств широкое применение находят полосовые фильтры. Одно из таких схемных решений приведено в работе [1] и представляет собой лестничный фильтр, состоящий из N одинаковых звеньев, продольные ветви которого представляют собой параллельные контуры, выполненные с использованием катушек индуктивности и конденсаторов, а в поперечные ветви включены конденсаторы связи. Расчет звеньев такого фильтра приведен в работах [1, 2].For frequency selection of signals in the input circuits of radio receivers and input stages of excitation devices, bandpass filters are widely used. One of such circuit designs is given in [1] and is a ladder filter consisting of N identical links, the longitudinal branches of which are parallel circuits made using inductors and capacitors, and the coupling capacitors are included in the transverse branches. The calculation of the links of such a filter is given in [1, 2].

Такая схема содержит N идентичных по структуре звеньев, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первого и второго конденсаторов, при этом первый вывод первого конденсатора является входом звена, а второй вывод второго конденсатора является выходом звена, второй вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, кроме того каждое звено содержит первую катушку индуктивности и третий конденсатор, первый вывод первой катушки индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первой катушки индуктивности и третьего конденсатора при этом соединены с общей шиной.Such a circuit contains N structurally identical links connected in series, each of the links consists of the first and second capacitors, while the first output of the first capacitor is the input of the link, and the second output of the second capacitor is the output of the link, the second output of the first capacitor is connected to the first output of the second capacitor, in addition, each link contains the first inductor and the third capacitor, the first terminal of the first inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second capacitor, while the second terminals of the first inductor and the third capacitor are connected to common bus.

Данный фильтр выбран в качестве прототипа.This filter is chosen as a prototype.

Недостатком прототипа является небольшое затухание в полосе задерживания, что обусловлено асимметричностью амплитудно-частотной характеристики фильтра.The disadvantage of the prototype is a slight attenuation in the stopband, due to the asymmetry of the frequency response of the filter.

Задачей полезной модели является увеличение затухания в полосе задерживания.The purpose of the utility model is to increase the attenuation in the stopband.

Поставленная задача решается тем, что в фильтре, состоящем из N идентичных по структуре звеньев, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первого и второго конденсаторов, при этом первый вывод первого конденсатора является входом звена, а второй вывод второго конденсатора является выходом звена, второй вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, кроме того каждое звено содержит первую катушку индуктивности и третий конденсатор, первый вывод первой катушки индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первой катушки индуктивности и третьего конденсатора при этом соединены с общей шиной, в каждое из N звеньев дополнительно введен четвертый конденсатор, первый вывод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора, а второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, кроме того, в фильтр дополнительно введены вторая и третья катушки индуктивности, при этом второй вывод второй катушки соединен с входом первого звена, а первый вывод третьей катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, также в фильтр введены дополнительный пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, первый вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод шестого конденсатора подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, первый вывод седьмого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности, а первый вывод восьмого конденсатора - со вторым выводом третьей катушки индуктивности, вторые выводы пятого, шестого, седьмого и восьмого конденсаторов подключены к общей шине, первый вывод второй катушки индуктивности через дополнительный девятый конденсатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод третьей катушки индуктивности через дополнительный десятый конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, одновременно вход фильтра подключен к первому выводу дополнительно введенного одиннадцатого конденсатора, выход фильтра - к первому выводу двенадцатого конденсатора, вторые выводы одиннадцатого и двенадцатого конденсаторов при этом подключены к общей шине.The problem is solved by the fact that in a filter consisting of N identical in structure links connected in series, each of the links consists of the first and second capacitors, while the first output of the first capacitor is the input of the link, and the second output of the second capacitor is the output of the link, the second the terminal of the first capacitor is connected to the first terminal of the second capacitor, in addition, each link contains the first inductor and the third capacitor, the first terminal of the first inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminals of the first coil inductance and the third capacitor are connected to a common bus, in each of the N links a fourth capacitor is additionally introduced, the first output of which is connected to the second output of the first capacitor, and the second output of the fourth capacitor is connected to a common bus, in addition, the second and the third inductor, while the second output of the second coil is connected to the input of the first link, and the first output of the third inductor is connected to the output of the Nth link, additional fifth, sixth, seventh and eighth capacitors are also introduced into the filter, the first output of the fifth capacitor is connected to the first terminal of the second inductor, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the third inductor, and the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the third inductor, the second terminals of the fifth, sixth, seventh and the eighth capacitor are connected to a common bus, the first output of the second inductor through an additional ninth capacitor is connected to the input potential terminal of the filter, the second output of the third inductor through an additional tenth capacitor is connected to the output potential terminal of the filter, at the same time the filter input is connected to the first output of the additionally introduced eleventh capacitor, the filter output - to the first terminal of the twelfth capacitor, the second terminals of the eleventh and twelfth capacitors are connected to a common bus.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что в каждое из N звеньев дополнительно введен четвертый конденсатор, первый вывод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора, а второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, кроме того, в фильтр дополнительно введены вторая и третья катушки индуктивности, при этом второй вывод второй катушки соединен с входом первого звена, а первый вывод третьей катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, также в фильтр введены дополнительный пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, первый вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод шестого конденсатора подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, первый вывод седьмого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности, а первый вывод восьмого конденсатора - со вторым выводом третьей катушки индуктивности, вторые выводы пятого, шестого, седьмого и восьмого конденсаторов подключены к общей шине, первый вывод второй катушки индуктивности через дополнительный девятый конденсатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод третьей катушки индуктивности через дополнительный десятый конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, одновременно вход фильтра подключен к первому выводу дополнительно введенного одиннадцатого конденсатора, выход фильтра - к первому выводу двенадцатого конденсатора, вторые выводы одиннадцатого и двенадцатого конденсаторов при этом подключены к общей шине.Comparative analysis shows that the proposed device differs from the prototype in that each of the N links additionally introduced a fourth capacitor, the first output of which is connected to the second output of the first capacitor, and the second output of the fourth capacitor is connected to a common bus, in addition, the filter additionally introduced the second and third inductors, while the second output of the second coil is connected to the input of the first link, and the first output of the third inductor is connected to the output of the Nth link, additional fifth, sixth, seventh and eighth capacitors are also introduced into the filter, the first output of the fifth capacitor connected to the first terminal of the second inductor, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the third inductor, and the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the third inductor, the second terminals of the fifth, sixth , the seventh and eighth capacitors are connected to a common bus, the first output of the second inductor through an additional ninth capacitor is connected to the input potential terminal of the filter, the second output of the third inductor through an additional tenth capacitor is connected to the output potential terminal of the filter, at the same time the filter input is additionally connected to the first output introduced the eleventh capacitor, the filter output - to the first output of the twelfth capacitor, the second outputs of the eleventh and twelfth capacitors are connected to a common bus.

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.When comparing the claimed utility model not only with the prototype, but also with other technical solutions known in science and technology, no solutions with similar features were found.

Электрическая схема полезной модели приведена на фиг.1.The electrical circuit of the utility model is shown in Fig.1.

Фильтр содержит N идентичных по структуре звеньев 1, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первого 2 и второго 3 конденсаторов, при этом первый вывод первого конденсатора является входом звена, а второй вывод второго конденсатора является выходом звена, второй вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора. Каждое звено также содержит первую катушку индуктивности 4 и третий конденсатор 5, при этом первый вывод первой катушки индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первой катушки индуктивности и третьего конденсатора при этом соединены с общей шиной. Кроме того, каждое из N звеньев содержит четвертый 6 конденсатор, первый вывод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора, а второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной. Фильтр также содержит вторую 7 и третью 8 катушки индуктивности, при этом второй вывод второй катушки соединен с входом первого звена, а первый вывод третьей катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, пятый 9, шестой 10, седьмой 11 и восьмой 12 конденсаторы, первый вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод шестого конденсатора подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, первый вывод седьмого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности, а первый вывод восьмого конденсатора - со вторым выводом третьей катушки индуктивности, вторые выводы пятого, шестого, седьмого и восьмого конденсаторов подключены к общей шине. Первый вывод второй катушки индуктивности через девятый 13 конденсатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод третьей катушки индуктивности через десятый 14 конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра. Вход фильтра подключен к первому выводу одиннадцатого конденсатора 15, выход фильтра - к первому выводу двенадцатого конденсатора 16, вторые выводы одиннадцатого и двенадцатого конденсаторов при этом подключены к общей шине.The filter contains N structurally identical links 1 connected in series, each of the links consists of the first 2 and second 3 capacitors, while the first output of the first capacitor is the input of the link, and the second output of the second capacitor is the output of the link, the second output of the first capacitor is connected to the first output of the second capacitor. Each link also contains the first inductor 4 and the third capacitor 5, while the first terminal of the first inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second capacitor, while the second terminals of the first inductor and the third capacitor are connected with a common bus. In addition, each of the N links contains the fourth 6 capacitor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the first capacitor, and the second terminal of the fourth capacitor is connected to a common bus. The filter also contains the second 7 and third 8 inductors, while the second output of the second coil is connected to the input of the first link, and the first output of the third inductor is connected to the output of the Nth link, the fifth 9, the sixth 10, the seventh 11 and the eighth 12 capacitors, the first terminal of the fifth capacitor is connected to the first terminal of the second inductor, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the third inductor, and the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the third inductor, the second the conclusions of the fifth, sixth, seventh and eighth capacitors are connected to a common bus. The first output of the second inductor through the ninth 13 capacitor is connected to the input potential terminal of the filter, the second output of the third inductor through the tenth 14 capacitor is connected to the output potential terminal of the filter. The filter input is connected to the first output of the eleventh capacitor 15, the filter output is connected to the first output of the twelfth capacitor 16, while the second outputs of the eleventh and twelfth capacitors are connected to a common bus.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Идентичные по структуре звенья 1 совместно с четвертым конденсатором 6 представляют собой полосовой фильтр на контурах с емкостными связями. Амплитудно-частотная характеристика этих звеньев имеет ассиметричный вид и характеризуется большим уровнем затухания слева от полосы пропускания. Вторая 7 катушка индуктивности, совместно с первым 2, четвертым 6, пятым 9, шестым 10, девятым 13 и одиннадцатым 15 конденсаторами, а также третья 7 катушка индуктивности, совместно со вторым 3, третьим 5, седьмым 11, восьмым 12, десятым 14 и двенадцатым 16 конденсаторами также представляют собой звенья полосовых фильтров с ассиметричной амплитудно-частотной характеристикой. При этом амплитудно-частотная характеристика этих звеньев имеет больший уровень затухания справа от полосы пропускания. В результате общая характеристика фильтра обладает лучшей симметрией и обеспечивает большее затухание в полосе задерживания фильтра.Links 1, identical in structure, together with the fourth capacitor 6 represent a band-pass filter on circuits with capacitive couplings. The amplitude-frequency characteristic of these links has an asymmetric form and is characterized by a large level of attenuation to the left of the passband. The second 7 inductor, together with the first 2, fourth 6, fifth 9, sixth 10, ninth 13 and eleventh 15 capacitors, as well as the third 7 inductor, together with the second 3, third 5, seventh 11, eighth 12, tenth 14 and the twelfth 16 capacitors also represent links of band-pass filters with an asymmetric frequency response. In this case, the amplitude-frequency characteristic of these links has a higher level of attenuation to the right of the passband. As a result, the overall filter response has better symmetry and provides more attenuation in the filter's stopband.

На фиг. 2 сплошной линией изображена расчетная амплитудно-частотная характеристика заявленной модели четвертого порядка, а штриховой приведена расчетная характеристика прототипа такого же порядка.In FIG. 2, the solid line shows the calculated amplitude-frequency characteristic of the claimed fourth-order model, and the dashed line shows the calculated characteristic of the prototype of the same order.

Источники информации:Information sources:

1. Алексеев Л.В., Знаменский А.Е., Лоткова Е.Д. Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов. - М. Связь, 1976. - 280 с. 1. Alekseev L.V., Znamensky A.E., Lotkova E.D. Electric filters for meter and decimeter ranges. - M. Communication, 1976. - 280 p.

2. Ханзел Г.Е. Справочник по расчету фильтров / Пер. с англ. под ред. А.Е. Знаменского. - М: Сов. радио, 1974. - 288 с. 2. Hanzel G.E. Handbook for the calculation of filters / Per. from English. ed. A.E. Znamensky. - M: Owls. radio, 1974. - 288 p.

Claims

Полосовой LC-фильтр, состоящий из N идентичных по структуре звеньев, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первого и второго конденсаторов, при этом первый вывод первого конденсатора является входом звена, а второй вывод второго конденсатора является выходом звена, второй вывод первого конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, кроме того, каждое звено содержит первую катушку индуктивности и третий конденсатор, первый вывод первой катушки индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первой катушки индуктивности и третьего конденсатора при этом соединены с общей шиной, отличающийся тем, что в каждое из N звеньев дополнительно введен четвертый конденсатор, первый вывод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора, а второй вывод четвертого конденсатора соединен с общей шиной, кроме того, в фильтр дополнительно введены вторая и третья катушки индуктивности, при этом второй вывод второй катушки соединен с входом первого звена, а первый вывод третьей катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, также в фильтр введены дополнительный пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы, первый вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, первый вывод шестого конденсатора подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, первый вывод седьмого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности, а первый вывод восьмого конденсатора - со вторым выводом третьей катушки индуктивности, вторые выводы пятого, шестого, седьмого и восьмого конденсаторов подключены к общей шине, первый вывод второй катушки индуктивности через дополнительный девятый конденсатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, второй вывод третьей катушки индуктивности через дополнительный десятый конденсатор соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, одновременно вход фильтра подключен к первому выводу дополнительно введенного одиннадцатого конденсатора, выход фильтра - к первому выводу двенадцатого конденсатора, вторые выводы одиннадцатого и двенадцатого конденсаторов при этом подключены к общей шине.A band-pass LC filter consisting of N structurally identical links connected in series, each of the links consists of the first and second capacitors, while the first output of the first capacitor is the input of the link, and the second output of the second capacitor is the output of the link, the second output of the first capacitor is connected with the first terminal of the second capacitor, in addition, each link contains the first inductor and the third capacitor, the first terminal of the first inductor is connected to the second terminal of the first capacitor, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminals of the first inductor and the third of the capacitor are connected to a common bus, characterized in that a fourth capacitor is additionally introduced into each of the N links, the first terminal of which is connected to the second terminal of the first capacitor, and the second terminal of the fourth capacitor is connected to a common bus, in addition, the second and the third inductor, while the second output of the second coil is connected to the input of the first link, and the first output of the third inductor is connected to the output of the Nth link, additional fifth, sixth, seventh and eighth capacitors are also introduced into the filter, the first output of the fifth capacitor is connected with the first terminal of the second inductor, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the third inductor, and the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the third inductor, the second terminals of the fifth, sixth, the seventh and eighth capacitors are connected to a common bus, the first output of the second inductor through an additional ninth capacitor is connected to the input potential terminal of the filter, the second output of the third inductor through an additional tenth capacitor is connected to the output potential terminal of the filter, at the same time the filter input is connected to the first output of the additionally introduced of the eleventh capacitor, the filter output - to the first terminal of the twelfth capacitor, the second terminals of the eleventh and twelfth capacitors are connected to a common bus.