close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10095

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10095
(13) C1
(19)
H 03H 7/09
ПАССИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР
(21) Номер заявки: a 20050873
(22) 2005.09.06
(43) 2007.06.30
(71) Заявитель: Научно-исследовательское
республиканское унитарное предприятие "НИИЭВМ" (BY)
(72) Автор: Басалыга Виктор Федорович
(BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское республиканское унитарное
предприятие "НИИЭВМ" (BY)
(56) US 3624565 A, 1971.
SU 1356216 A1, 1987.
SU 1417178 A1, 1988.
DE 10205704 A1, 2003.
US 4894629 A, 1990.
JP 56169410 A, 1981.
US 3531747 A, 1970.
BY 10095 C1 2007.12.30
(57)
1. Пассивный полосовой фильтр, содержащий два параллельных колебательных контура с катушками индуктивности в виде кольцевых сердечников из магнитомягкого феррита с обмотками, отличающийся тем, что содержит дополнительный общий виток
обмотки, охватывающий кольцевые сердечники и подключенный к нагрузке, выполненной в виде резистора с величиной сопротивления, определяющей ширину полосы пропускания фильтра для обеспечения индуктивной связи между контурами.
2. Полосовой фильтр по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью настройки контуров путем подмагничивания кольцевых сердечников постоянными магнитами.
Фиг. 1
Предполагаемое изобретение относится к пассивным полосовым фильтрам на двух
параллельных колебательных контурах со слабой связью.
Такие фильтры позволяют получить узкую частотную полосу пропускания наиболее
простым способом. В частности, предлагаемый полосовой фильтр может использоваться на
BY 10095 C1 2007.12.30
относительно низких частотах, единиц и десятков килогерц. Потребность в таких фильтрах
объясняется практикой использования телефонных абонентских линий связи для передачи в
фоновом режиме цифровой информации. При амплитудно-частотной модуляции информация передается последовательным двоичным кодом, в котором, например, двоичный ноль
представляется пачкой в несколько десятков периодов синусоидального сигнала, а двоичная
единица отсутствием сигнала на такое же время. При фазо-частотной модуляции фаза сигнала изменяется на 180° при переходе от двоичного нуля к двоичной единице и наоборот.
Несущая сигнала частота обычно выше верхней границы полосы частот, улавливаемых
ухом человека, и находится в диапазоне от 15 до 60 кГц.
Полосовые фильтры на такие частоты пропускания применяются в модемах и системах охранно-пожарной сигнализации, использующих абонентские линии связи.
Такие фильтры, прежде всего, должны иметь по возможности более узкую полосу
пропускания, чтобы исключить помехи в абонентских телефонных линиях, которые имеют широкий спектр как по частоте, так и по амплитуде.
Известны полосовые фильтры на слабосвязанных параллельных LC-колебательных
контурах, у которых связь осуществляется за счет слабой взаимоиндукции индуктивностей, имеющих аксиальное или коаксиальное взаимное расположение [1, 2].
В таких полосовых фильтрах используются индуктивности без ферритовых сердечников или с незамкнутыми сердечниками из магнитомягкого феррита, которые в основном
используются для подстройки индуктивностей, то есть для настройки контура. Связь между индуктивностями изменяется с изменением расстояния между катушками.
Первый недостаток таких полосовых фильтров заключается в том, что они нуждаются
в электромагнитных экранах. Без экрана электромагнитные поля помех и конструктивное
окружение будут менять как настройку контуров, так и ширину полосы пропускания или
создавать помехи на выходе фильтра.
Второй недостаток этих фильтров для частот в десятки килогерц - это большие габариты и малые добротности индуктивностей из-за большого числа витков. LC-элементы
фильтра должны иметь высокую температурную стабильность. Керамические конденсаторы приемлемых габаритов и с самым малым температурным коэффициентом емкости
производятся с величинами не более 20 нФ. Это значит, что уменьшить индуктивность за
счет увеличения емкости контура можно только до определенного предела.
Кроме фильтров, на индуктивно связанных параллельных колебательных контурах,
известны полосовые фильтры с емкостной связью [3]. Эти полосовые фильтры имеют те
же недостатки что и полосовые фильтры с индуктивной связью между колебательными
контурами. Кроме того, полосовые фильтры с емкостной связью не используются для перестраиваемых контуров из-за того, что при увеличении центральной частоты расширяется полоса пропускаемых частот и наоборот. То есть не сохраняется отношение полосы
пропускания к центральной частоте.
Известен полосовой фильтр [4], в котором индуктивности резонансных контуров
представляют собой катушки на кольцевых сердечниках из магнитомягкого феррита, расположенных на общем каркасе. Емкостная связь между контурами образуется благодаря
емкости между обмотками. Величина емкости определяется толщиной и материалом диэлектрической шайбы, разделяющей катушки.
В этом изобретении (прототипе), появившемся, несомненно, благодаря появлению
термостабильных магнитомягких ферритов с достаточно высокой относительной магнитной проницаемостью, катушка индуктивности имеет приемлемые габариты и добротность
для частот единиц и десятков килогерц.
Тем не менее этот полосовой фильтр имеет недостатки:
фильтр нуждается в электромагнитном экране, иначе искажение электрического поля
между катушками, окружающими электрорадиоэлементами и электромагнитными полями
ощутимо изменяет настройку;
2
BY 10095 C1 2007.12.30
настройка контуров фильтра на резонансную частоту и ширину полосы пропускания
крайне затруднена.
Действительно, изменить ширину полосы пропускания можно только заменой диэлектрических шайб, а настроить контур в резонанс за счет изменения индуктивности можно
только подбором числа витков.
Настройка контура изменением емкости осложняется несоразмерностью величины
емкости (тысячи пикофарад) и диапазоном изменения известных подстроечных конденсаторов (десятки пикофарад).
Кроме того, настройку контуров необходимо осуществлять с учетом электромагнитного экрана, который существенно влияет на величину емкостной связи.
Цель предполагаемого изобретения - пассивный полосовой фильтр на индуктивно связанных параллельных контурах, не нуждающийся в электромагнитном экране с удобной
настройкой на центральную частоту и ширину полосы пропускания.
Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что индуктивная связь
между индуктивностями LC-контуров на кольцевых ферритовых сердечниках осуществляется витком провода, охватывающим оба сердечника и нагруженным на резистор.
Сопротивление резистора определяет ширину полосы пропускания. Настройка контуров в резонанс осуществляется подмагничиванием кольцевых сердечников постоянным
магнитным полем миниатюрных постоянных магнитов.
На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого полосового фильтра.
Фильтр включает первый параллельный колебательный контур из индуктивности 1 и емкости 2, второй аналогичный контур из индуктивности 3 и емкости 4, общего витка обмотки 5, охватывающего кольцевые сердечники индуктивностей и резистора 6, который
нагружает обмотку 5.
На фиг. 2 представлен вариант конструкции индуктивных элементов полосового
фильтра. Для упрощения графики на фиг. 2 не показаны обмотки и выводы индуктивностей 1 и 4.
Катушки индуктивности 1,4 идентичны и включают кольцевые сердечники 7 с обмотками. Обмотки на кольцевом сердечнике намотаны в один слой, виток к витку по внутреннему диаметру и секциями (для удобства их подсчета) по внешнему диаметру кольца.
Каждая катушка склеена с диэлектрической шайбой 8, имеющей в центре резьбовое отверстие.
Винт 9 выполнен не из ферромагнитного металла и проходит через диэлектрическую
шайбу 8, наклеенную на печатную плату 10, через отверстие в печатной плате и фиксируется гайкой 11 и шайбой Гровера 12.
На прямоугольные головки винтов 13 наклеены по одному или по два постоянных
магнита 14.
Если для расширения диапазона регулировки одной индуктивности используются два
постоянных магнита, их одноименные полюса должны быть направлены в одну сторону.
В диэлектрических шайбах 8 прорезаются узкие щели 15, через которые можно легко
продеть обмотку связи 5, даже если кольцевые сердечники приклеены к шайбам, а шайбы - к печатной плате. Виток проходит в отверстия печатной платы и соединяется с резистором 6 (показан резистор для поверхностного монтажа).
Полосовой фильтр настраивается на центральную частоту подстройкой индуктивностей контуров постоянными магнитами путем размещения их на соответствующем расстоянии от катушки.
Связь между катушками настолько мала, что замыкание витка 5 резистором 6 практически не меняет частоту настройки контуров.
Известно, что магнитомягкие ферритовые кольцевые сердечники имеют нелинейную
характеристику намагничивания. При подмагничивании сердечника постоянным магнит-
3
BY 10095 C1 2007.12.30
ным полем частные петли намагничивания имеют меньшую относительную магнитную
проницаемость.
В данном предполагаемом изобретении используется известный способ настройки
замкнутых ферритовых сердечников постоянными магнитами [5], который удобно применим к предлагаемому полосовому фильтру. Ширина полосы пропускания определяется
величиной сопротивления резистора 6, величина которого лежит в пределах 30-200 Ом.
Пример конструктивного воплощения индуктивностей колебательных контуров показан главным образом для того, чтобы показать возможность реализации полосового
фильтра по схеме фиг. 1 простым и удобным способом.
Конечно, могут быть другие конструктивные решения заявляемой схемы фильтра.
Предлагаемая схема полосового фильтра не нуждается в электромагнитном экране.
Магнитные силовые линии каждой катушки замкнуты по кольцу сердечника. Связь между
катушками образована не силовыми линиями магнитного или электрического поля, проходящими по воздуху, а током, проходящим по витку связи.
Если закоротить резистор 6, то связь оказывается очень большой, а пропускаемая полоса частот настолько широкой, что такую схему уже нельзя назвать полосовым фильтром.
Следовательно, если вместо одного витка связи использовать два или более витков,
это приведет не к новому решению, а к увеличению сопротивления резистора 6.
Внешние электромагнитные наводки не могут в одном витке навести ЭДС, сравнимую
с ЭДС, наводимую в нем большим током контура в режиме резонанса.
И, наконец, в электронике самым простым элементом регулировки является резистор,
так как его габариты и сопротивление, которое можно изменять, не связаны между собой.
Таким образом, предлагаемый полосовой фильтр имеет простые и удобные способы настройки на центральную полосу частот и на ширину полосы пропускания. Одна настройка
не изменяет другую, и настройки не изменяются от изменения внешнего конструктивного
окружения и наличия электромагнитных помех.
Пример.
Пассивный полосовой фильтр на частоту 18 кГц выполнен на конденсаторах емкостью
10 нФ и индуктивностях, каждая из которых представляет 90 витков провода 0,125 мм на
двух сердечниках М2000НМА К12×8×3
При резисторе сопротивлением 160 Ом, нагружающим виток связи, ширина полосы
пропускания получается ± 2 % от центральной частоты. Увеличение сопротивления резистора уменьшает ширину полосы пропускания и наоборот.
Источники информации:
1. Конашинский Д.А. Частотные электрические фильтры. - М.: Госэнергоиздат, 1959. С.32-52.
2. А.с. СССР 203803, НКИ 21 д. 34 (HO3h).
3. Пат. ФРГ 1259979, НКИ 21д 74(HO3h, HO1p).
4. Пат. США 36264565, НКИ 333-76 (HO3h 7/08) (Смотри также GB 1258854,
DE2053591).
5. Пат. США 3531747, НКИ 336-III (НО1 21/08).
4
BY 10095 C1 2007.12.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
213 Кб
Теги
by10095, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа