книги / Усилители промежуточной частоты

6.5. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ

Резонаторы пьезоэлектрических фильтров изготовля­ ются из кристаллов природного или синтетического квар­ ца, виннокислого калия, виннокислого этилендиамина, а также из пьезокерамики (твердые растворы метанио-

малым затуханием (порядка 10*“4—10~6), высокой ста­ бильностью параметров и изготовляются для частот от сотен герц до десятков мегагерц.

Как следует из эквивалентной схемы (рис. 6.9) резо­ натор имеет резонансные частоты: Д1С= l/27u]/LC — по­ следовательного и /ир = /пс Y \ -\-С ! С0 — параллельного резонансов.

На пьезоэлектрических резонаторах могут быть со­ зданы весьма эффективные ФСИ. Анализ схем, содержа­ щих пьезоэлектрические резонаторы, сводится к анализу чисто электрических цепей путем замены пьезоэлектри­ ческого резонатора его схемой замещения. После этого пьезоэлектрический фильтр превращается в обычную электрическую цепь, к которой целиком применимы тео­ рия четырехполюсника и обычные приемы анализа и син­ теза фильтров.

Изложение основ теории и расчета пьезоэлектриче­ ских ФСИ выходит за рамки настоящей книги и являет­ ся предметом ряда опубликованных книг и статей [10 и библиография в ней]. Ограничимся рассмотрением не­ скольких схем фильтров.

сопротивление кварца имеет емкостный характер. При этом напряжение на выходе фильтра равно нулю. Для других частот баланс моста нарушается и на выходе фильтра появляется напряжение. Оно достигает макси­ мума на резонансной частоте кварцевого резонатора

Рис. 6.11. Кривая избирательности 8-резонаторного пьезоэлектриче­

ского ФСИ.

/ р = / о = / пс - Изменение емкости С„ не влияет на частоту f„c но сильно изменяет частоту подавления fn. Узкопо­ лосный кварцевый ФСИ переключателем П переводится в двухконтурный полосовой фильтр.

На рис. 6.11 показана схема и характеристика избщ рательности 8-резо.чаторного фильтра типа ПФ1П из ма­ териала КНБС-47 (твердые растворы метаниобатов свин­ ца и бария), имеющих форму дисков толщиной 0,5— 1 мм, диаметром 5,8 мм.

Основные характеристики двух типов фильтров при­ ведены в табл. 6.4 [19].

Для согласования фильтра с преобразователем часто­ ты и УПЧ удобно использовать колебательные контуры (см. рис. 6.3,в). Коэффициент усиления преобразователя частоты по промежуточной частоте вычисляется по фор­ муле (6.16).

6.6. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ

Принцип действия электромеханического фильтра (ЭМФ) основан на использовании резонанса механиче­ ских колебаний для фильтрации радиотехнических сиг­ налов. Главным в ЭМФ является весьма малое затуха-

Фильтрующая система

Рис. 6.12. Принципиальная схема электромеханического фильтра

(ЭМФ).

ние механических резонаторов (до 10-5), а также малые габариты и вес. Из-за технологических ограничений в настоящее время ЭМФ изготовляются на частоты ниже 1 Мгц.

Схематическое устройство ЭМФ показано на рис. 6.12. Он включает в себя входной магнитострикциэнный пре­

соединения механических резонаторов, и выходной маг. нитострикциониый преобразователь механических коле­ баний в электрические 2. Оба магнитострикционных пре­ образователя имеют идентичное устройство. Катушки Li, L2 охватывают сердечник 3 с большим коэффициент том магнитострикции (никель, сплав, К-65, ферриты) ц помещены в поле постоянного магнита, обеспечивающего

Типичная характеристика избирательности ЭМФ пока­ зана на рис. 6.13.

На выходе фильтра происходит преобразование энер­ гии механических колебаний в энергию электрических колебаний, которые с катушки L2 поступают на вход первого каскада УПЧ.

Резонаторы ЭМФ могут использозать механические колебания различных видов: продольные, крутильные, колебания сдвига. Резонаторы и связки изготовляются из специальных сплавов, обеспечивающих высокую ста­ бильность их параметров.

Электрически ЭхМФ эквивалентен многозвенному LCфильтру' с очень малыми собственными затуханиями, что обеспечивает форму кривой избирательности, близкую к идеальной прямоугольной. Количество звеньев ЭМФ равно числу резонаторов, включая сердечники магнито­

Т а б л и ц а 6.5

Последние из-за потерь в сердечнике мапштострикционпых преобразователей имеют сравнительно большое за­ тухание (порядка 0,1—0,2), что допускает часто полное включение контуров. Коэффициент усиления преобразо­ вателя частоты с ЭМФ по промежуточной частоте вы­ числяется по формуле (6.6). Параметры нескольких ти­ пов ЭМФ, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 6.5 [19].

6.7. ПЬБЗОМЕХАНИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ

Звено пьезомеханического фильтра (ПМФ) состоит из двух пьезоэлектрических 1 резонаторов, соединенных механической связкой 2 рнс. 6.14,а. Резонаторы изготов­ ляются в виде дисков из пьезокерамики ЦТС-бОв (тита- нат-цирконат свинца). Эквивалентная схема звена ПМФ

ПМФ, так же как и пьезоэлектрический фильтр, не обладает трансформирующими свойствами. Для согла­ сования с преобразователем частоты и первым каскадом УПЧ применяются методы, рассмотренные в § 6.2. Ко­ эффициент усиления по напряжению преобразователя частоты на промежуточной частоте вычисляется по фор­ мулам (6.6) или (6.10).

6.8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПРИМЕР РАСЧЕТА УПЧ С МНОГОЗВЕННЫМ LC -ФИЛЬТРОМ

Исходные данные:

Номинальная промежуточная частота /о=465 кгц\ полоса пропу­ скания на уровне 3 дб Пп = Ю кгц\ расстройка, соответствующая со­

1. Проверка целесообразности применения ФСИ

d < f ^ = 4 6 5 ! b r 0'0152> 0-3004-

Применение ФСИ целесообразно.

2 . Вычисление вспомогательных величин

3. По графику на рис. 6.15,а находим затухание одного звена

<Ji= — 10 дб.

4.Необходимое количество звеньев

-4 5