Вилки активных фильтров с пьезоэлектрическими резонаторами

Вилка фильтров представляет собой два разных фильтра (ФНЧ и ФВЧ или ПФ и РФ), подключенных к одному входу (источнику сигнала) и имеющих разные выходы (разные нагрузки).

Моделирования вилок узкополосных режекторных и полосовых фильтров с пьезоэлектрическими резонаторами с применением операционных усилителей было выполнено

Михайловым В.И.. Практические исследования таких устройств осуществить довольно сложно, в связи с этим рассматриваются вопросы математического и электронного моделирования работы этих фильтров. Математическое моделирование осуществлялось по рабочему коэффициенту передачи с учетом потерь в резонаторах и показало возможность получения соответствующих характеристик именно для вилок фильтров. Электронное моделирование производилось с использованием исследования виртуальных схем вилок фильтров и показало возможности совместной работы режекторных и полосовых фильтров, использующих одни и те же резонаторы. При этом рассматривались простейшие вилки фильтров, соответствующие использованию одного резонатора и более сложные с применением двух резонаторов. Операционные усилители обеспечивали нужные фазовые сдвиги и алгебраическое суммирование характеристик отдельных секций фильтров Характеристики фильтров наблюдались виртуальными измерительными приборами. Схема вилки фильтра, соответствующая мостовой схеме с пьезорезонатором в одном плече и резонатором обратным ему в другом построена по модернизированной схеме с двумя секциями и токовым сумматором и реализует рабочий коэффициент передачи аналогичной мостовой схемы. Следует отметить, что в обычной мостовой схеме обратный пьезорезонатор получить нельзя и нужно 4 резонатора.

Схемы вилки фильтров ПФ и РФ разработаны и исследованы Михайловым В.И.

,

Схема вилки фильтров ПФ и РФ и характеристика ослабления ПФ

Схема вилки фильтров ПФ и РФ и характеристика ослабления РФ

5.5. Магнитострикционные фильтры

Магнитострикция – явление изменения геометрических размеров некоторого стержня под действием магнитного поля. Магнитострикционные фильтры строятся на основе резонаторов из ферромагнитного материала, обладающего магнитострикционным эффектом.

При механическом резонансе амплитуда колебаний стержня будет максимальной, а ток во внешней цепи – минимальный. Таким образом, механический резонанс магнитострикционного стержня подобен резонансу токов параллельного колебательного контура.

Приведем эквивалентную схему магнитострикционного резонатора и частотную зависимость его реактивного сопротивления Х_Р. Такой РДП имеет класс 0 - ∞ и 2 резонансные частоты ω_РТ и ω_РН.

Рабочий диапазон таких резонаторов 10 -сотни кГц, а добротность тысячи единиц.

Магнитострикционные фильтры выполняются обычно по мостовой схеме.

Приведенная схема с резонатором и емкостью – заграждающий фильтр.

ПЗ находится между резонансными частотами ω_PТ ω_РН, , так как здесь знаки реактивных сопротивлений ветвей моста одинаковые. При равных величинах реактивных сопротивлений ветвей моста (точка пересечения) будет всплеск ослабления. Чтобы расширить резонансный промежуток, добавляют емкость последовательно или параллельно резонатору, тем самым, расширяя полосу не пропускания фильтра. Если вместо емкости поставить индуктивность, то получим полосовой фильтр. Имеем небольшой резонансный промежуток, годится для узкополосных фильтров. Индуктивность можно заменить имитатором. Поставив вместо емкости параллельный колебательный контур c резонансной частотой совпадающей с частотой резонанса резонатора, получим ФВЧ. Поставив последовательный колебательный контур, получим ФНЧ.