RU2396704C1

RU2396704C1 - Multi-channel filtration unit

Info

Publication number: RU2396704C1
Application number: RU2009110632/09A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Ясинский (RU); Игорь Михайлович Ясинский; Андрей Николаевич Яковлев (RU); Андрей Николаевич Яковлев; Лилия Владиславовна Насонова (RU); Лилия Владиславовна Насонова; Александр Вячеславович Половнев (RU); Александр Вячеславович Половнев
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-08-10

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: multi-channel fixation unit, comprising differential system, which includes differential transformer, primary winding of which has two outputs, being input of filtration unit, and the secondary differential winding has three outputs. The first output of this winding is the first output of differential system, balance resistor is connected to the second output, and its second output is connected to common bus, the third output of differential winding is the second output of differential system, N band filters of the first group are connected to the first output of differential system. M band filters of the second group are connected to the second output of differential system, outputs of filters in the first and second groups are outputs of filtration unit, besides inductance coil is connected parallel to balance resistor.

EFFECT: improved transmission ratio in the system.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве преселектора профессиональных радиоприемных устройств.The present invention relates to electronics and can be used as a preselector of professional radio receivers.

В качестве преселекторов зачастую применяют наборы полосовых фильтров, которые с помощью коммутирующих цепей поочередно подключаются ко входу усилителя радиочастоты.As preselectors, sets of bandpass filters are often used, which, using switching circuits, are alternately connected to the input of the radio frequency amplifier.

В ряде случаев используются две группы полосовых фильтров, выходы которых являются выходами преселектора, входы фильтров первой и второй группы полосовых фильтров соединены параллельно и подключены к первому и второму выходам дифференциальной системы, содержащей дифференциальный трансформатор, балансный резистор, подключенный к среднему выводу вторичной дифференциальной обмотки системы, первичная обмотка которой является входом устройства [1]. Это устройство является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и выбрано в качестве прототипа. По сравнению с существующими аналогами оно позволяет реализовать одновременную обработку сигналов на разных частотах. Недостатком этого решения является то, что дополнительное затухание, вносимое дифференциальной системой, составляет в реальных условиях 5-6 дБ.In some cases, two groups of bandpass filters are used, the outputs of which are the outputs of the preselector, the filter inputs of the first and second group of bandpass filters are connected in parallel and connected to the first and second outputs of the differential system containing a differential transformer, a balanced resistor connected to the middle terminal of the secondary differential winding of the system , the primary winding of which is the input of the device [1]. This device is the closest to the proposed technical solution and is selected as a prototype. Compared to existing analogs, it allows the simultaneous processing of signals at different frequencies. The disadvantage of this solution is that the additional attenuation introduced by the differential system is 5-6 dB in real conditions.

Задача изобретения - увеличение коэффициента передачи системы. Поставленная задача решается тем, что в известную схему многоканального блока фильтрации, содержащего входную дифференциальную систему, в которую входит дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого является входом устройства, вторичная обмотка дифференциального трансформатора содержит три вывода, два из которых являются выходами дифференциальной системы, к среднему выводу вторичной обмотки подключен балансный резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к выходам дифференциальной системы подключены две группы полосовых фильтров, выходные выводы которых являются выходами устройства, дополнительно введена катушка индуктивности, подключенная параллельно балансному резистору.The objective of the invention is to increase the transmission coefficient of the system. The problem is solved in that in the known circuit of a multi-channel filtering unit containing an input differential system, which includes a differential transformer, the primary winding of which is the input of the device, the secondary winding of the differential transformer contains three leads, two of which are outputs of the differential system, to the middle terminal the secondary winding is connected a balanced resistor, the second output of which is connected to a common bus, two circuits are connected to the outputs of the differential system UPP bandpass filters, the output terminals of which are the outputs of the device, an inductance coil is added, connected in parallel with a balanced resistor.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введена катушка индуктивности, которая включена параллельно балансному резистору.Comparative analysis shows that the claimed technical solution differs from the prototype in that an inductance coil is added to the device, which is connected in parallel with a balanced resistor.

При сравнении заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями известными в науке и технике, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.When comparing the inventive device not only with the prototype, but also with other technical solutions known in science and technology, no solutions were found that have similar characteristics.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из дифференциальной системы 1, в которую входит дифференциальный трансформатор 2, первичная обмотка которого имеет два вывода, являющиеся входом блока фильтрации, вторичная обмотка имеет три вывода, первый вывод которой является первым выходом дифференциальной системы, ко второму выводу подключен балансный резистор 3, второй вывод которого соединен с общей шиной, третий вывод дифференциальной обмотки является вторым выходом дифференциальной системы, к первому выходу дифференциальной системы подключено N полосовых фильтров 4, ко второму выходу дифференциальной системы подключено М полосовых фильтров 5, выходы полосовых фильтров являются независимыми выходами блока фильтрации, кроме того, устройство содержит катушку индуктивности 6, включенную параллельно балансному резистору 3.The drawing shows an electrical diagram of the proposed device. The device consists of a differential system 1, which includes a differential transformer 2, the primary winding of which has two terminals, which are the input of the filtering unit, the secondary winding has three terminals, the first terminal of which is the first output of the differential system, a balanced resistor 3 is connected to the second terminal, the second the output of which is connected to a common bus, the third output of the differential winding is the second output of the differential system, N bandpass signals are connected to the first output of the differential system ltrov 4, to the second output of the differential system connected M bandpass filters 5, outputs of bandpass filters are independent outputs infiltration block, in addition, the apparatus comprises an inductor 6 connected in parallel to the balanced resistor 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Как показано в [1], дифференциальная система обеспечивает «развязку» двух групп полосовых фильтров, включенных по входу параллельно. При этом реальная дифференциальная система вносит дополнительное затухание, примерно равное 5-6 дБ. Помимо этого каждый из полосовых фильтров имеет вносимое затухание от 2 до 3 дБ (а когда и больше) в зависимости от требований к его частотной характеристике. Этот параметр будет особенно критичным при относительных полосах пропускания 3÷5%. В этом случае в качестве полосовых применяют пьезоэлектрические фильтры, имеющие более высокую стабильность и сравнительно небольшое вносимое затухание (как правило, не более 2 дБ). Для реализации таких фильтров используются схемы, входное сопротивление которых в полосах задерживания имеет емкостной характер (на частотах как ниже, так и выше полосы пропускания).As shown in [1], the differential system provides an “isolation” of two groups of bandpass filters connected in parallel at the input. In this case, the real differential system introduces an additional attenuation of approximately 5-6 dB. In addition, each of the bandpass filters has an insertion attenuation of 2 to 3 dB (and when more) depending on the requirements for its frequency response. This parameter will be especially critical with relative bandwidths of 3–5%. In this case, piezoelectric filters having higher stability and relatively small insertion loss (usually not more than 2 dB) are used as bandpass filters. To implement such filters, circuits are used whose input impedance in the delay bands is capacitive in nature (at frequencies both lower and higher than the passband).

При таком построении фильтров емкостные составляющие каждой группы фильтров суммируются и в полосах пропускания фильтров, включенных в противоположную группу, могут быть представлены некоторой усредненной емкостью С₀.With this construction of filters, the capacitive components of each group of filters are summed up and in the passband of the filters included in the opposite group, can be represented by some averaged capacity C ₀ .

При анализе дифференциальной системы, применяемой, в частности, для обеспечения параллельной работы двух групп фильтров [2], показано, что входное сопротивление дифференциальной системы со стороны первой группы фильтров Z₁, выражается формулойWhen analyzing the differential system, used, in particular, to ensure the parallel operation of two groups of filters [2], it is shown that the input resistance of the differential system from the side of the first filter group Z ₁ is expressed by the formula

гдеWhere

Z₃ - сопротивление нагрузки системы со стороны второй группы фильтров;Z ₃ - load resistance of the system from the side of the second group of filters;

Z₄ - сопротивление балансного резистора;Z ₄ is the resistance of the balanced resistor;

Z₂ - сопротивление источника, подключенного к входным клеммам системы.Z ₂ - resistance of the source connected to the input terminals of the system.

Это выражение справедливо, когда n=0,5 (в [2] n - коэффициент трансформации дифференциального трансформатора). При n=0,5 все три обмотки трансформатора будут одинаковыми.This expression is valid when n = 0.5 (in [2] n is the transformation coefficient of a differential transformer). At n = 0.5, all three transformer windings will be the same.

Если в выражении для Z₁ величины сопротивлений положить равными: Z₁=Z₂=R,

и вычислить значение Z₄, то получим

If in the expression for Z _{1 the} resistance values are set equal to: Z ₁ = Z ₂ = R,

and calculate the value of Z ₄ , then we get

где Y₄ - комплексная проводимость балансной нагрузки дифференциальной системы.where Y ₄ is the complex conductivity of the balanced load of the differential system.

При этом

т.е. получим цепь, состоящую из параллельного соединения резистора, равного

и индуктивности L₀, численно равной C₀R².Wherein

those. we get a circuit consisting of a parallel connection of a resistor equal to

and inductance L ₀ numerically equal to C ₀ R ² .

Таким способом обеспечивается согласование первой группы фильтров с нагрузкой в реальной схеме, когда фильтры второй группы имеют емкостное сопротивление на частотах, близких к средним частотам первой группы. Если фильтры первой группы имеют также емкостное входное сопротивление с эквивалентной емкостью, близкой к значению С₀ на средних частотах фильтров второй группы, то в силу симметрии схемы получим точно такое же комплексное балансное сопротивление. Сравнивая предлагаемую дифференциальную систему с известными [1, 2], можно отметить, что входное сопротивление на первом и втором выходах дифференциальной системы равно сопротивлению генератора, подключенного ко входу системы (в известных системах оно выбирается равным удвоенному значению сопротивления генератора), а величина балансного резистора в три раза меньше сопротивления генератора (в известных системах оно равно сопротивлению генератора), мощность, рассеиваемая на балансном резисторе, в этом случае меньше, и коэффициент передачи дифференциальной системы увеличивается.In this way, the first group of filters is matched with the load in a real circuit when the filters of the second group have capacitance at frequencies close to the middle frequencies of the first group. If the filters of the first group also have a capacitive input impedance with an equivalent capacitance close to the value of C ₀ at the middle frequencies of the filters of the second group, then, due to the symmetry of the circuit, we obtain exactly the same complex balanced impedance. Comparing the proposed differential system with the known ones [1, 2], it can be noted that the input resistance at the first and second outputs of the differential system is equal to the resistance of the generator connected to the input of the system (in known systems it is chosen to be equal to twice the value of the generator resistance), and the value of the balanced resistor three times less than the resistance of the generator (in known systems, it is equal to the resistance of the generator), the power dissipated on the balanced resistor, in this case less, and the gear ratio and differential system increases.

Поскольку в реальных условиях на частотах полос пропускания фильтров первой группы входное сопротивление фильтров 2-й группы может быть емкостным на всех этих частотах и при этом, исходя из приведенной выше формулы, для входного сопротивления фильтров первой группы может быть обеспечено условие их согласования с системой, то предлагаемое устройство позволяет уменьшить вносимое системой затухание при прочих равных условиях.Since, under real conditions, at the frequencies of the pass-band of the filters of the first group, the input resistance of the filters of the 2nd group can be capacitive at all these frequencies and, based on the above formula, the condition of their matching with the system can be provided for the input resistance of the filters of the first group, then the proposed device can reduce the attenuation introduced by the system, ceteris paribus.

Источники информацииInformation sources

1. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Гостехиздат УССР, Киев, 1957 г., стр.338.1. Barefoot N.D. Electric filters. Gostekhizdat of the Ukrainian SSR, Kiev, 1957, p. 338.

2. Плешков Н.Е., Зингеренко A.M., Лавриш B.C., Климович В.Ф., Изаксон Б.К., Техника дальней связи. Изд. ВКАС, Ленинград, 1951 г., стр.101-105.2. Pleshkov N.E., Zingerenko A.M., Lavrish B.C., Klimovich V.F., Isakson B.K., Long-distance communication technology. Ed. VKAS, Leningrad, 1951, pp. 101-105.

Claims

A multi-channel filtering unit containing a differential system, which includes a differential transformer, the primary winding of which has two terminals, which are the input of the filtering unit, and the secondary differential winding has three terminals, the first output of this winding is the first output of the differential system, a balanced resistor is connected to the second terminal , the second terminal of which is connected to a common bus, the third terminal of the differential winding is the second output of the differential system, to the first output of the differential In the social system, N bandpass filters of the first group are connected, M bandpass filters of the second group are connected to the second output of the differential system, the outputs of the filters of the first and second groups are outputs of the filtering unit, characterized in that an inductor is connected in parallel with the resistor.