RU221243U1

RU221243U1 - LC bandpass filter with improved selectivity

Info

Publication number: RU221243U1
Application number: RU2023111399U
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: 2023-05-02
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для частотной селекции сигналов. Техническим результатом полезной модели является увеличение затухания в полосе задерживания. Такой результат достигается за счет дополнительного введения в полосовой фильтр третьей, четвертой, пятой и шестой катушки индуктивности, а также шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого конденсаторов, при этом первый вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности и одновременно подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый вывод седьмого конденсатора соединен со первым выводом четвертого конденсатора, первый вывод восьмого конденсатора подключен ко второму выводу четвертого конденсатора, первый вывод девятого конденсатора соединен с первым выводом пятого конденсатора, первый вывод десятого конденсатора подключен к второму выводу пятого конденсатора, а первый вывод одиннадцатого конденсатора соединен со вторым выводом шестой катушки индуктивности и одновременно подключен к выходной потенциальной клемме фильтра. The utility model relates to radio electronics and can be used for frequency selection of signals. The technical result of the utility model is an increase in attenuation in the stopband. This result is achieved by additionally introducing into the bandpass filter the third, fourth, fifth and sixth inductor, as well as the sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh capacitors, while the first terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the third inductor and at the same time connected to the input potential terminal of the filter, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the ninth capacitor is connected to the first terminal of the fifth capacitor, the first terminal of the tenth capacitor is connected to the second terminal of the fifth capacitor , and the first terminal of the eleventh capacitor is connected to the second terminal of the sixth inductor and is simultaneously connected to the output potential terminal of the filter.

Description

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована во входных цепях радиоприемных и выходных каскадах возбудительных устройств для частотной селекции сигналов.The utility model relates to radio electronics and can be used in the input circuits of radio receivers and output stages of exciter 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].Bandpass filters are widely used for frequency selection of signals in the input circuits of radio receivers and the input stages of exciter devices. One of such circuit solutions 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 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 первой и второй катушки индуктивности, первые выводы которых соединены друг с другом через первый конденсатор, а вторые выводы катушек индуктивности подключены к общей шине, кроме того, каждое звено содержит второй и третий конденсаторы, при этом первый вывод второго конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и одновременно является входом звена, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и одновременно является выходом звена, вторые выводы второго и третьего конденсаторов при этом подключены к общей шине.Such a circuit contains N links identical in structure, connected in series, each link consists of a first and a second inductor, the first terminals of which are connected to each other through the first capacitor, and the second terminals of the inductors are connected to a common bus; in addition, each link contains second and third capacitors, wherein the first terminal of the second capacitor is connected to the first terminal of the first inductor and is at the same time the input of the link, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second inductor and is simultaneously the output of the link, the second terminals of the second and third capacitors connected to a common bus.

Данный фильтр выбран в качестве прототипа.This filter was 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, which is due to the asymmetry of the amplitude-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 первой и второй катушки индуктивности, первые выводы которых соединены друг с другом через первый конденсатор, а вторые выводы катушек индуктивности подключены к общей шине, кроме того, каждое звено содержит второй и третий конденсаторы, при этом первый вывод второго конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и одновременно является входом звена, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и одновременно является выходом звена, вторые выводы второго и третьего конденсаторов при этом подключены к общей шине, дополнительно введены третья, четвертая, пятая и шестая катушки индуктивности, при этом второй вывод четвертой катушки соединен со входом первого звена, а первый вывод пятой катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертой катушки через дополнительно введенный четвертый конденсатор, второй вывод пятой катушки индуктивности соединен с первым выводом шестой катушки индуктивности через дополнительно введенный пятый конденсатор, также в фильтр введены дополнительный шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый конденсаторы, первый вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности и одновременно подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый вывод седьмого конденсатора соединен со первым выводом четвертого конденсатора, первый вывод восьмого конденсатора подключен ко второму выводу четвертого конденсатора, первый вывод девятого конденсатора соединен с первым выводом пятого конденсатора, первый вывод десятого конденсатора подключен к второму выводу пятого конденсатора, а первый вывод одиннадцатого конденсатора соединен со вторым выводом шестой катушки индуктивности и одновременно подключен к выходной потенциальной клемме фильтра. Вторые выводы шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого конденсаторов подключены к общей шине.The problem is solved by the fact that in a filter consisting of N links identical in structure, connected in series, each of the links consists of a first and second inductor, the first terminals of which are connected to each other through the first capacitor, and the second terminals of the inductors are connected to a common bus, in addition, each link contains second and third capacitors, with the first terminal of the second capacitor connected to the first terminal of the first inductor and at the same time being the input of the link, and the first terminal of the third capacitor being connected to the first terminal of the second inductor and at the same time being the output of the link, the second terminals of the second and third capacitors are connected to a common bus, the third, fourth, fifth and sixth inductors are additionally introduced, while the second terminal of the fourth coil is connected to the input of the first link, and the first terminal of the fifth inductor is connected to the output of the Nth link , the second terminal of the third inductor is connected to the first terminal of the fourth coil through an additionally introduced fourth capacitor, the second terminal of the fifth inductor is connected to the first terminal of the sixth inductor through an additionally introduced fifth capacitor, and an additional sixth, seventh, eighth, ninth, tenth are also introduced into the filter and eleven capacitors, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the third inductor and is simultaneously connected to the input potential terminal of the filter, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the ninth capacitor connected to the first terminal of the fifth capacitor, the first terminal of the tenth capacitor is connected to the second terminal of the fifth capacitor, and the first terminal of the eleventh capacitor is connected to the second terminal of the sixth inductor and is simultaneously connected to the output potential terminal of the filter. The second terminals of the sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh capacitors are connected to a common bus.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что дополнительно введены третья, четвертая, пятая и шестая катушки индуктивности, при этом второй вывод четвертой катушки соединен со входом первого звена, а первый вывод пятой катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертой катушки через дополнительно введенный четвертый конденсатор, второй вывод пятой катушки индуктивности соединен с первым выводом шестой катушки индуктивности через дополнительно введенный пятый конденсатор, также в фильтр введены дополнительный шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый конденсаторы, первый вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности и одновременно подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый вывод седьмого конденсатора соединен со первым выводом четвертого конденсатора, первый вывод восьмого конденсатора подключен ко второму выводу четвертого конденсатора, первый вывод девятого конденсатора соединен с первым выводом пятого конденсатора, первый вывод десятого конденсатора подключен к второму выводу пятого конденсатора, а первый вывод одиннадцатого конденсатора соединен со вторым выводом шестой катушки индуктивности и одновременно подключен к выходной потенциальной клемме фильтра, при этом вторые выводы шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого конденсаторов подключены к общей шине.A comparative analysis shows that the claimed device differs from the prototype in that the third, fourth, fifth and sixth inductors are additionally introduced, while the second output of the fourth inductor is connected to the input of the first link, and the first output of the fifth inductor is connected to the output of the Nth link , the second terminal of the third inductor is connected to the first terminal of the fourth coil through an additionally introduced fourth capacitor, the second terminal of the fifth inductor is connected to the first terminal of the sixth inductor through an additionally introduced fifth capacitor, and an additional sixth, seventh, eighth, ninth, tenth are also introduced into the filter and eleven capacitors, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the third inductor and is simultaneously connected to the input potential terminal of the filter, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the ninth capacitor connected to the first terminal of the fifth capacitor, the first terminal of the tenth capacitor is connected to the second terminal of the fifth capacitor, and the first terminal of the eleventh capacitor is connected to the second terminal of the sixth inductor and is simultaneously connected to the output potential terminal of the filter, while the second terminals of the sixth, seventh, eighth, ninth , the tenth and eleventh 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 were found that have similar features.

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

Фильтр содержит N идентичных по структуре звеньев 1, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первой 2 и второй 3 катушки индуктивности, первые выводы которых соединены друг с другом через первый конденсатор 4, а вторые выводы катушек индуктивности подключены к общей шине. Кроме того, каждое звено содержит второй 5 и третий 6 конденсаторы, при этом первый вывод второго конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и одновременно является входом звена, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и одновременно является выходом звена, вторые выводы второго и третьего конденсаторов при этом подключены к общей шине. Фильтр также содержит третью 7, четвертую 8, пятую 9 и шестую 10 катушки индуктивности. При этом второй вывод четвертой катушки соединен со входом первого звена, а первый вывод пятой катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертой катушки через четвертый 11 конденсатор, второй вывод пятой катушки индуктивности соединен с первым выводом шестой катушки индуктивности через пятый 12 конденсатор. Также фильтр содержит шестой 13, седьмой 14, восьмой 15, девятый 16, десятый 17 и одиннадцатый 18 конденсаторы. Первый вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности и одновременно подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый вывод седьмого конденсатора соединен со первым выводом четвертого конденсатора, первый вывод восьмого конденсатора подключен ко второму выводу четвертого конденсатора, первый вывод девятого конденсатора соединен с первым выводом пятого конденсатора, первый вывод десятого конденсатора подключен к второму выводу пятого конденсатора, а первый вывод одиннадцатого конденсатора соединен со вторым выводом шестой катушки индуктивности и одновременно подключен к выходной потенциальной клемме фильтра. Вторые выводы шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого конденсаторов подключены к общей шине.The filter contains N links 1, identical in structure, connected in series, each link consists of a first 2 and a second 3 inductor, the first terminals of which are connected to each other through the first capacitor 4, and the second terminals of the inductors are connected to a common bus. In addition, each link contains a second 5 and a third 6 capacitors, while the first terminal of the second capacitor is connected to the first terminal of the first inductor and is at the same time the input of the link, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second inductor and is at the same time the output of the link, the second terminals of the second and third capacitors are connected to a common bus. The filter also contains a third 7, fourth 8, fifth 9 and sixth 10 inductor coils. In this case, the second terminal of the fourth coil is connected to the input of the first link, and the first terminal of the fifth inductor is connected to the output of the Nth link, the second terminal of the third inductor is connected to the first terminal of the fourth coil through the fourth 11 capacitor, the second terminal of the fifth inductor is connected to the first output of the sixth inductor through the fifth 12 capacitor. The filter also contains the sixth 13, seventh 14, eighth 15, ninth 16, tenth 17 and eleventh 18 capacitors. The first terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the third inductor and is simultaneously connected to the input potential terminal of the filter, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the ninth capacitor is connected to the first terminal the fifth capacitor, the first terminal of the tenth capacitor is connected to the second terminal of the fifth capacitor, and the first terminal of the eleventh capacitor is connected to the second terminal of the sixth inductor and is simultaneously connected to the output potential terminal of the filter. The second terminals of the sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh capacitors are connected to a common bus.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Идентичные по структуре звенья 1 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. Третья 7 и четвертая 8 катушка индуктивности, совместно с шестым 13, седьмым 14, восьмым 15 конденсаторами и вторым конденсатором 5 первого звена, а также пятая 9 и шестая 10 катушка индуктивности, совместно девятым 16, десятым 17, одиннадцатым 18 конденсаторы и третьим 6 конденсатором N-ого звена 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, are a bandpass filter on circuits with capacitive couplings. The amplitude-frequency response of these links has an asymmetric appearance and is characterized by a high level of attenuation to the left of the passband. The third 7 and fourth 8 inductor, together with the sixth 13, seventh 14, eighth 15 capacitors and the second capacitor 5 of the first link, as well as the fifth 9 and sixth 10 inductor, together with the ninth 16, tenth 17, eleventh 18 capacitors and the third 6 capacitor The N-th link also represents links of bandpass filters with an asymmetric amplitude-frequency response. In this case, the amplitude-frequency response 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 greater attenuation in the filter stopband.

На фиг. 2 сплошной лилией изображена расчетная амплитудно-частотная характеристика заявленной модели шестого порядка, а штриховой приведена расчетная характеристика прототипа такого же порядка.In fig. 2, the solid lily shows the calculated amplitude-frequency characteristic of the proposed sixth-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. Communications, 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 calculating filters / Transl. from English edited by A.E. Znamensky. - M.: Sov. radio, 1974. - 288 p.

Claims

Полосовой LC-фильтр, состоящий из N идентичных по структуре звеньев, включенных последовательно, каждое из звеньев состоит из первой и второй катушки индуктивности, первые выводы которых соединены друг с другом через первый конденсатор, а вторые выводы катушек индуктивности подключены к общей шине, кроме того, каждое звено содержит второй и третий конденсаторы, при этом первый вывод второго конденсатора соединен с первым выводом первой катушки индуктивности и одновременно является входом звена, а первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и одновременно является выходом звена, вторые выводы второго и третьего конденсаторов при этом подключены к общей шине, отличающийся тем, что дополнительно введены третья, четвертая, пятая и шестая катушки индуктивности, при этом второй вывод четвертой катушки соединен со входом первого звена, а первый вывод пятой катушки индуктивности - с выходом N-ого звена, второй вывод третьей катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертой катушки через дополнительно введенный четвертый конденсатор, второй вывод пятой катушки индуктивности соединен с первым выводом шестой катушки индуктивности через дополнительно введенный пятый конденсатор, также в фильтр введены дополнительный шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый конденсаторы, первый вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом третьей катушки индуктивности и одновременно подключен к входной потенциальной клемме фильтра, первый вывод седьмого конденсатора соединен со первым выводом четвертого конденсатора, первый вывод восьмого конденсатора подключен ко второму выводу четвертого конденсатора, первый вывод девятого конденсатора соединен с первым выводом пятого конденсатора, первый вывод десятого конденсатора подключен к второму выводу пятого конденсатора, а первый вывод одиннадцатого конденсатора соединен со вторым выводом шестой катушки индуктивности и одновременно подключен к выходной потенциальной клемме фильтра, при этом вторые выводы шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого конденсаторов подключены к общей шине.A bandpass LC filter consisting of N elements identical in structure, connected in series, each of the elements consists of a first and a second inductor, the first terminals of which are connected to each other through the first capacitor, and the second terminals of the inductors are connected to a common bus, in addition , each link contains second and third capacitors, while the first terminal of the second capacitor is connected to the first terminal of the first inductor and is at the same time the input of the link, and the first terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the second inductor and is simultaneously the output of the link, the second terminals of the second and the third capacitors are connected to a common bus, characterized in that the third, fourth, fifth and sixth inductors are additionally introduced, while the second output of the fourth inductor is connected to the input of the first link, and the first output of the fifth inductor is connected to the output of the Nth link , the second terminal of the third inductor is connected to the first terminal of the fourth coil through an additionally introduced fourth capacitor, the second terminal of the fifth inductor is connected to the first terminal of the sixth inductor through an additionally introduced fifth capacitor, and an additional sixth, seventh, eighth, ninth, tenth are also introduced into the filter and eleven capacitors, the first terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the third inductor and is simultaneously connected to the input potential terminal of the filter, the first terminal of the seventh capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the eighth capacitor is connected to the second terminal of the fourth capacitor, the first terminal of the ninth capacitor connected to the first terminal of the fifth capacitor, the first terminal of the tenth capacitor is connected to the second terminal of the fifth capacitor, and the first terminal of the eleventh capacitor is connected to the second terminal of the sixth inductor and is simultaneously connected to the output potential terminal of the filter, while the second terminals of the sixth, seventh, eighth, ninth , the tenth and eleventh capacitors are connected to a common bus.