-
Фильтры
Фильтры являются абсолютно необходимым компонентом передатчика и приемника и выполняют две основные функции: реализация требований стандартов по электромагнитной совместимости радиоаппаратуры в целом и обеспечения условий совместно работы отдельных узлов передатчика или приемника.
Различают следующие основные типы фильтров:
-
фильтры на сосредоточенных LC элементах
-
фильтры на элементах с распределенными параметрами
-
спиральные фильтры
-
фильтры на объемных резонаторах
-
кварцевые фильтры
-
фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ)
Фильтр любого типа характеризуется следующими параметрами:
Относительная полоса пропускания (%) полосно-пропускающего фильтра определяется как отношение полосы пропускания фильтра при заданной неравномерности (обычно 3 дБ) к центральной рабочей частоте фильтра.
Вносимое затухание в полосе пропускания (дБ) полосно-пропускающего фильтра определяется как потери в фильтре на центральной частоте пропускания.
Неравномерность в полосе пропускания (дБ) полосно-пропускающего фильтра определяется как допустимые отклонения от величины вносимого затухания в полосе пропускания вследствие технологического разброса параметров фильтра.
Затухание в полосе задержания (дБ) полосно-пропускающего фильтра определяется как гарантированное вносимое подавление сигнала в фильтре при заданной расстройке от центральной рабочей частоты.
Для полосно-заграждающего фильтра приведенные выше определения остаются в силе при взаимной замене слов «пропускание» и «подавление». Для фильтра низкой (высокой) частоты все частотные полосы определяются в абсолютных единицах относительно частоты среза фильтра.
Фильтры на сосредоточенных (L,C) или распределенных (отрезки длинных линий) элементах в виде отдельных микросхем не выпускаются. Реализуются только в составе схемы приемника или передатчика на отдельных дискретных элементах как полосовые фильтры, ФНЧ или ФВЧ для широкополосной селекции.
Фильтр на объемных разонаторах (рис. 7.14) представляет собой набор цилиндрических резонаторов (2, 4 или 6) диаметром от 5 до 12 дюймов каждый и соединенных между собой отрезками кабелей. Возбуждение резонаторов осуществляется четвертьволновыми штырями переменной длины для точной установки частоты. Фильтры на объемных резонаторах имеют минимальные полосы пропускания (порядка сотен килогерц) на частотах до 900 МГц.
Рис.7.14. Объемный резонатор
Спиральный фильтр (рис.7.15) состоит из 2, 3 или 5 прямоугольных резонаторов, связь между которыми осуществляется с помощью отверстий (диафрагм) в стенках соседних резонаторов. Возбуждение резонаторов осуществляется спиральными намотками из медной проволоки. Типовая относительная полоса пропускания от 1 до 7% и подавление в полосе запирания до 90 дБ в диапазоне рабочих частот от десятков мегагерц до десятков гигагерц.
Рис.7.15. Спиральный резонатор
Оба типа фильтров допускают рассеяние значительной мощности (десятки ватт) и поэтому обычно используются в выходных каскадах передатчиков, как дуплексные фильтры или как фильтры электромагнитной совместимости в базовых радиостанциях.
Монолитные кварцевые фильтры предназначены для узкополосной селекции в трактах ВЧ и ПЧ приемников. Выпускаются в интегральном виде в корпусах микросхем и допускают последовательную установку нескольких фильтров. Кварцевые фильтры являются самыми узкополосными фильтрами. Серийно выпускаемые кварцевые фильтры обеспечивают абсолютные полосы пропускания от 1 до 100 КГц и подавление в полосе запирания до 80 дБ в диапазоне рабочих частот от 2 до 100 МГц. Фильтры практически не допускают рассеяния мощности на кварцевом резонаторе и поэтому в передатчиках используются крайне редко.
Интегральные фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) также используются для узкополосной селекции в трактах ВЧ и ПЧ приемников и выпускаются в стандартных корпусах микросхем. Фильтры имеют относительную полосу пропускания от 0.02 до 12% и подавление в полосе запирания 50-60 дБ в диапазоне рабочих частот от 30 до 1000 МГц. Как и кварцевые фильтры, фильтры ПАВ не допускают рассеяния мощности на резонансной структуре. За счет более высокого, по сравнению с кварцевыми, рабочего диапазона частот, фильтры ПАВ в основном используются как входные фильтры узкополосных приемников и фильтры ПЧ при относительно высокой промежуточной частоте.