Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 21

LС-фильтр представляет собой систему Т- или П-образных полосовых звеньев, согласованных между собой по характеристи­ческому сопротивлению. Эквивалентная схема УПЧ и ФСС пред­ставлена  на рис. 2.35.

Фильтр представляет цепочку звеньев, настроенных на среднюю частоту пропускания f₀. Общее число звеньев достигает 5... 10 и более. Эквивалентная схема звена показана на рис. 2.35. Наиболее часто в этих ФСИ используют емкостную или индук­тивную  связь  между  контурами.

При большом числе контуров в фильтре существенно возрас­тает затухание и для его уменьшения необходимо применять ка-гушки индуктивности с высокой добротностью. Кроме того, цепе сообразно обеспечивать согласование выходного сопротивления усилительного элемента с резонансным сопротивлением фильтра и резонансного сопротивления фильтра с входным сопротивлением следующего каскада для более эффективной передачи энергии по­лезного сигнала. При равенстве добротностей всех контуров необ­ходимо обеспечить:

Улучшение качества может быть получено при переходе к по­линомиальным системам сосредоточенной селекции с LС-фильтрами Чебышева и Баттерворса, которые представляют цепочку LС-контуров, настроенных на среднюю частоту полосы пропуска­ния f₀, у которой оптимальные свойства фильтра достигаются за счет трех степеней свободы: выбора количества, добротности и связи  контуров.

В тех случаях, когда обеспечить узкую полосу пропускания и высокую избирательность усилителя с помощью фильтров с обычными колебательными LС-контурами «е представляется возмож­ным из-за ограниченной добротности последних, применяют уси­лители с пьезоэлектрическими фильтрами  (ПЭФ).

Пьезоэлектрические фильтры на ОАВ представляют собой электромеханическую резонансную систему, выполненную из плас­тины пьезоэлектрика (кварц, пьезокерамика) с нанесенными на ее поверхность электродами и контактными площадками. В электри­ческом смысле пластина оказывается эквивалентной последова­тельному контуру ЬС с добротностью  1О⁴...1О⁶.

В основном пьезоэлектрические резонаторы применяются в со­ставе так называемых дифференциально-мостиковых  фильтров.

На рис. 2.36 изображена принципиальная схема однорезонаторного дифференциально-мостикового фильтра. Как видно из схемы,

фильтр представляет собой мост, два плеча которого образованы половинами индуктивности L контура и равны между собой. Два других плеча образованы пьезоэлектрическим резонатором ПР1 и конденсатором С2. Входное напряжение подается в диагональ моста (точки 1, 2), а выходное снимается с другой диагонали (точ­ки 3, 4), к которой подключен резистор нагрузки ^_н. Для осуще­ствления точной подстройки параллельно резонатору подключен конденсатор  С_п1.Рассмотрим зависимости от частоты полных сопротивлений Z1 и Z2 пьезоэлектрического резонатора ПР1 >и конденсатора С2 соответственно (рис. 2.37,а). На этом же рисунке приведем зависимость затухания выходного напряжения а от частоты (рис. 2.37,6) и нормированной АЧХ у (рис. 2.37,в). На частотах  сопротивления плеч имеют емкостный характер и велики по абсолютному значению. Мост близок к балансу, выходное напря­жение мало, значит, затухание велико. С ростом частоты сопро­тивление пьезоэлектрического резонатора быстро уменьшается по абсолютному значению, и мост начинает разбалансироваться. Выходное напряжение растет, затухание уменьшается. На частот¹ ^1 последовательного резонанса ПР1 мост полностью разбалансирован. Выходное напряжение максимально, затухание мало. Это состояние сохранится до частотыв силу разного характера со­противлений плеч —3 и 2—3. На частотесопротивление резо­натора становится снова емкостным и приближается по величине к сопротивлению конденсатора С2. На частотемост баланси­руется, и затухание возрастает до бесконечности.

Полоса пропускания однорезонаторного дифференциально-мостикового фильтра определяется разностью частот Относительная полоса пропускания у кварцевых фильтров не превы­шает 0,4%. Амплитудно-частотная характеристика данного фильт­ра  несимметрична   (рис.  2.37,в).

Этот недостаток устранен в двухрезонаторном дифференциально-мостиковом фильтре, в котором конденсатор С2 заменен на пьезоэлектрический резонатор ПР2 (рис. 2.38). Параметры этого

резонатора выбираются так, что его частота последовательного резонансаравна частотепараллельного резонанса резонато­ра ПР1. Разность частот параллельного и последовательного ре­зонатора ПР2 равна разности частот резонансов резонатора ПР1. Точная подстройка обеспечивается построечными конденсаторами  , подключенными параллельно резонаторам.

На рис. 2.39,а приведены зависимости полных сопротивлений плеч моста, на рис. 2.39,6 — зависимость затухания от частоты, а  на  рис.  2.39,в — нормированная АЧХ.

В данном случае имеются две частотынаходящиеся по обе стороны полосы пропускания. Полоса пропускания фильтра определяется разностью частот    параллельного резонанса ПР2 и последовательного резонанса  ПР1:

Дальнейшее повышение избирательности достигается увеличе­нием  числа  звеньев фильтра.

Пьезоэлектрические фильтры работают на частотах от сотен ^герц до десятков мегагерц, а при возбуждении кварцевых резо­наторов на высших механических гармониках — до 300...400 МГц. Недостатками кварцевых фильтров являются высокая стоимость, сравнительно большие размеры, невысокая механическая проч­ность.

В настоящее время Широко используются интегральные пьезо­электрические фильтры на ОАВ, которые представляют собой уст­ройства, основанные на явлении «захвата» энергии. Пьезоэлектрик,

обычно кварц, конструктивно оформлен в виде пластины, на обеих сторонах которой нанесены электроды. При определенных раз мерах электродов основная доля акустической энергии локализуется в объеме между верхним и нижним электродами («захват» энергии) и экспоненциально затухает при удалении от электродов. Это позволяет разместить на одной пластине несколько акус­тически связанных резонаторов, электрическим эквивалентом которых являются индуктивно связанные контуры. Соединяя пары акустически связанных резонаторов электрическими перемычками, реализуют многорезонаторные ФСИ.