Частотно-избирательное коммутируемое устройство

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах для селекции частоты. Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств в области коммутируемых частотно-избирательных устройств. Технический результат-уменьшение количества коммутационных элементов. Частотно-избирательное коммутируемое устройство содержит общую шину, входную клемму, входной коммутатор, частотно-избирательную систему, содержащую N каналов с порядковыми номерами 1, 2, N, каждый из которых является полосовым фильтром и содержит общую шину, вход и выход, выходной коммутатор и выходную клемму. Входной коммутатор содержит М входных ключей с порядковыми номерами 1, 2, М, у которых входные контакты соединены с входной клеммой устройства. Выходной коммутатор содержит Р=М+1 выходных ключей с порядковыми номерами 1, 2, Р, у которых выходные контакты соединены с выходной клеммой устройства. У частотно-избирательной системы на входе каналы объединены в М групп с порядковыми номерами 1, 2, М, на выходе - в Р групп с порядковыми номерами 1, 2, Р, в каждой группе входы и выходы каналов соединены параллельно соответственно. На входе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+М, 1+2М, 1+М×М, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+М, 2+2М, 2+М×М, в М-тую группу входят каналы с порядковыми номерами М, 2М, 3М, М+М×М. На выходе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+Р, 1+2Р, 1+Р×К, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+Р, 2+2Р, 2+Р×К, в Р-ую группу входят каналы с порядковыми номерами Р, 2Р, 3Р, Р+Р×К, где К=М-1. У входного коммутатора выходной контакт первого ключа соединен с входом первой группы каналов, выходной контакт второго ключа соединен с входом второй группы каналов, выходной контакт М ключа соединен с входом М-ой группы каналов. У выходного коммутатора входной контакт первого ключа соединен с выходом первой группы каналов, входной контакт второго ключа соединен с выходом второй группы каналов, входной контакт Р-го ключа соединен с выходом Р-ой группы каналов.

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах для селекции частоты.

Известно частотно-избирательное устройство, которое выполняет функции преселектора радиоприемного устройства декаметрового диапазона [1].

Устройство содержит последовательно соединенные «вход - электронный коммутатор - частотно-избирательную систему - электронный коммутатор - выход».

Система содержит М перестраиваемых полосовых фильтров KB - диапазона, который разбит на 5 поддиапазонов. Переключение поддиапазонов осуществляется с помощью электронных ключей. Частотная избирательность внутри каждого поддиапазона осуществляется одноконтурным фильтром, перестраиваемым с помощью дискретного конденсатора переменной емкости. Устройство предназначено для однотрактового приема.

Известно частотно-избирательное устройство, которое выполняет функцию преселектора радиоприемного устройства декаметрового диапазона [2] Устройство содержит последовательно соединенные «вход - коммутатор - частотно-избирательную систему - коммутатор - выход».

Система содержит 24 полосовых фильтра KB - диапазона. В составе устройства 48 коммутационных элементов. При работе устройства в тракт приема сигналов включается только один полосовой фильтр.

Известен широкополосный электронно-перестраиваемый преселектор радиоприемного устройства, содержащий N каналов, каждый из которых образован последовательным соединением фильтра верхних частот (ФВЧ) и фильтра нижних частот (ФНЧ) [3].

Каждый канал содержит последовательную цепь «ключ - ФВЧ - ключ - ключ - ФНЧ - ключ».

Во всех известных устройствах минимальное количество коммутационных элементов равно 2 N, где N - число каналов в частотно-избирательной системе. При приеме сигналов активную роль играют только элементы рабочего канала.

Элементы нерабочих каналов играют пассивную роль и даже снижают уровень затухания в полосах задерживания рабочего канала.

Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств в области коммутируемых частотно-избирательных устройств.

Технический результат - уменьшение числа коммутационных элементов и повышение уровня затухания в полосах задерживания рабочего канала.

Технический результат достигается тем, что в частотно-избирательном коммутируемом устройстве, содержащем общую шину, входную клемму, входной коммутатор, частотно-избирательную систему, включающую N каналов с порядковыми номерами 1, 2, N, каждый из которых является полосовым фильтром и содержит общую шину, вход и выход, выходной коммутатор и выходную клемму, входной коммутатор содержит М входных ключей с порядковыми номерами 1, 2, М, у которых входные контакты соединены с входной клеммой устройства, выходной коммутатор содержит Р=М+1 выходных ключей с порядковыми номерами 1, 2, Р, у которых выходные контакты соединены с выходной клеммой устройства, при этом у частотно-избирательной системы на входе каналы объединены в М групп с порядковыми номерами 1, 2, М, на выходе - в Р групп с порядковыми номерами 1, 2, Р, в каждой группе входы и выходы каналов соединены параллельно соответственно, на входе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+М, 1+2 М, 1+М×М, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+М, 2+2 М, 2+М×М, в М-тую группу входят каналы с порядковыми номерами М, 2М, 3М, М+М×М, на выходе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+Р, 1+2Р, 1+Р×К, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+Р, 2+2Р, 2+Р×К, в Р-ую группу входят каналы с порядковыми номерами Р, 2Р, 3Р, Р+Р×К, где К=М-1, у входного коммутатора выходной контакт первого ключа соединен с входом первой группы каналов, выходной контакт второго ключа соединен с входом второй группы каналов, выходной контакт М ключа соединен с входом М-ой группы каналов, у выходного коммутатора входной контакт первого ключа соединен с выходом первой группы каналов, входной контакт второго ключа соединен с выходом второй группы каналов, входной контакт Р-го ключа соединен с выходом Р-ой группы каналов.

В предлагаемом частотно-избирательном устройстве М>1, Р=М+1, а максимальное число каналов N=М×Р.

Сущность полезной модели состоит в том, что устройство, содержащее общую шину, вход, входной коммутатор, частотно-избирательную систему, включающую N каналов, каждый из которых является полосовым фильтром, выходной коммутатор и выход, содержит на входе М ключей, у которых входные контакты соединены с входом устройства, на выходе Р=М+1 ключей, у которых выходные контакты соединены с выходом устройства, при этом максимальное число каналов в избирательной системе может быть N=М×Р.

На входе системы каналы объединены в М групп, на выходе - в Р групп. В каждой группе входы и выходы каналов соединены параллельно соответственно. На входе в тракт приема сигналов подключены входы М фильтров, из которых только один работает на пропускание полосы частот, а остальные работают на режекцию. На выходе к тракту приема сигналов подключены выходы Р фильтров, из которых только один работает на пропускание полосы частот, а остальные работают на режекцию.

При N полосовых фильтров система содержит М+Р<N коммутационных элементов.

На фиг.1 приведена структурная схема частотно-избирательного устройства. В материалах заявки рассмотрен вариант, когда на входе системы применяется М=4, Р=5, максимальное число каналов Н=М×Р=20.

Устройство содержит избирательную систему, содержащую N полосовых фильтров с порядковыми номерами 1, 2, 20, общую шину 21, входную потенциальную клемму 22 и выходную потенциальную клемму 23.

С входной потенциальной клеммой 22 соединены входные контакты входных ключей 24, 25, 26 и 27. С выходной потенциальной клеммой 23 соединены выходные контакты выходных ключей 28, 29, 30, 31 и 32. По входу фильтры разделены на четыре группы.

В первую группу входят фильтры с порядковыми номерами 1, 5, 9, 13 и 17. Во вторую группу входят фильтры с номерами 2, 6, 10, 14 и 18. В третью группу входят фильтры с номерами 3, 7, 11, 15 и 19. В четвертую группу входят фильтры с номерами 4, 8, 12, 16 и 20. В каждой группе входы фильтров соединены параллельно.

На входе устройства у ключа 24 выходной контакт соединен с входом первой группы фильтров. У ключа 25 выходной контакт соединен с входом второй группы фильтров.

У ключа 26 выходной контакт соединен с входом третьей группы фильтров. У ключа 27 выходной контакт соединен с входом четвертой группы фильтров.

По выходу фильтры разделены на пять групп. В первую группу входят фильтры с порядковыми номерами 1, 6, 11 и 16. Во вторую группу входят фильтры с порядковыми номерами 2, 7, 12 и 17. В третью группу входят фильтры с порядковыми номерами 3, 8, 13 и 18. В четвертую группу входят фильтры с порядковыми номерами 4, 9, 14 и 19.

В пятую группу входят фильтры с порядковыми номерами 5, 10, 15 и 20.

На выходе устройства у ключа 28 входной контакт соединен с выходом первой группы фильтров. У ключа 29 входной контакт соединен с выходом второй группы фильтров. У ключа 30 входной контакт соединен с выходом третьей группы фильтров, у ключа 31 входной контакт соединен с выходом четвертой группы фильтров и у ключа 32 входной контакт соединен с выходом пятой группы фильтров.

В каждой группе выходы фильтров соединены параллельно.

Таким образом при N=20, М=4 и Р=5 общее количество ключей равно 9. При построении устройства по классической схеме [2] при N=20 общее количество ключей равно 40. Выигрыш очевиден.

Значительно повышается затухание в полосах задерживания, так например, при включении первого канала ключами 24 и 28 на входе входные элементы фильтров 5, 9, 13 и 17 будут работать на режекцию, на выходе выходные элементы фильтров 6, 11 и 16 будут также работать на режекцию.

В каждом канале в качестве полосовых фильтров могут быть применены монолитные пьезоэлектрические фильтры второго и четвертого порядков, см. фиг.2, 3 и 4 или полосовые фильтры на элементах L и С, выполненные по Т-образной цепочечной схеме.

См.фиг.4. Возможны другие варианты.

Максимальное число каналов N=М×Р. При М=2 и Р=3 N=6.

При М=3 и Р=4 N=12. При М=4 и Р=5 N=20. При М=5 и Р=6 N=30. Число ключей М и Р в устройстве зависит от числа каналов.

Так например, если в устройстве имеется частотно-избирательная система с числом каналов N=26, то М=5 и Р=6. Эти числа будут применяться для N=21-30.

В каждом канале в качестве полосовых фильтров могут быть применены следующие фильтры.

1. Монолитные пьезосистемы второго порядка, см. фиг.2.

2. Монолитные пьезосистемы четвертого порядка, см. фиг.3.

3. Фильтр, выполненный по Т-образной цепочечной схеме, содержащий общую шину, вход и выход, при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной, см. фиг.4.

4. Фильтр, выполненный по Т-образной цепочечной схеме, содержащий общую шину, вход и выход, при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с общей шиной, см. фиг.5.

В предлагаемом устройстве могут быть применены радиочастотные ключи компании Peregrine.

Источники информации

1. В.А.Березовский и др.. Современная декаметровая радиосвязь // - М.. Радиотехника, 2011. - С.147, рис.2.22.

2. О.В.Головин Профессиональные радиоприемные устройства декаметрового диапазона. - М.. Радио и связь, 1985, с.189-192, рис.8.9

3. Г.К.Хазан, И.В.Звягинцев Широкополосный электронноперестраиваемый преселектор радиоприемного устройства // Техника радиосвязи / Омский ПИИ приборостроения. - 2010. - Вып.15. - С.31-39.

4. Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов. // - М.. Радио и связь, 1985. С.25-32.

1. Частотно-избирательное коммутируемое устройство, содержащее общую шину, входную клемму, входной коммутатор, частотно-избирательную систему, содержащую N каналов с порядковыми номерами 1, 2, N, каждый из которых является полосовым фильтром и содержит общую шину, вход и выход, выходной коммутатор и выходную клемму, отличающееся тем, что входной коммутатор содержит М входных ключей с порядковыми номерами 1, 2, М, у которых входные контакты соединены с входной клеммой устройства, выходной коммутатор содержит Р=М+1 выходных ключей с порядковыми номерами 1, 2, Р, у которых выходные контакты соединены с выходной клеммой устройства, при этом у частотно-избирательной системы на входе каналы объединены в М групп с порядковыми номерами 1, 2, М, на выходе - в Р групп с порядковыми номерами 1, 2, Р, в каждой группе входы и выходы каналов соединены параллельно соответственно, на входе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+М, 1+2М, 1+М×М, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+М, 2+2М, 2+М×М, в М-ю группу входят каналы с порядковыми номерами М, 2М, 3М, М+М×М, на выходе системы в первую группу входят каналы с порядковыми номерами 1, 1+Р, 1+2Р, 1+Р×К, во вторую группу входят каналы с порядковыми номерами 2, 2+Р, 2+2Р, 2+Р×К, в Р-ю группу входят каналы с порядковыми номерами Р, 2Р, 3Р, Р+Р×К, где К=М-1, у входного коммутатора выходной контакт первого ключа соединен с входом первой группы каналов, выходной контакт второго ключа соединен с входом второй группы каналов, выходной контакт М ключа соединен с входом М-й группы каналов, у выходного коммутатора входной контакт первого ключа соединен с выходом первой группы каналов, входной контакт второго ключа соединен с выходом второй группы каналов, входной контакт Р-го ключа соединен с выходом Р-й группы каналов.

2. Частотно-избирательное коммутируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что М>1, Р=М+1, а максимальное число каналов N=М×Р.

3. Частотно-избирательное коммутируемое устройство по п.1,

отличающееся тем, что в каждом канале полосовой фильтр выполнен в виде монолитной пьезосистемы второго порядка и содержит общую шину, вход и выход.

4. Частотно-избирательное коммутируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждом канале полосовой фильтр выполнен в виде монолитного фильтра четвертого порядка и содержит общую шину, вход и выход.

5. Частотно-избирательное коммутируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждом канале полосовой фильтр выполнен по Т-образной цепочечной схеме и содержит общую шину, вход и выход при этом с входом соединен первый двухполюсник, выполненный в виде последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, ко второму выводу которого подключены первые выводы второго и третьего двухполюсников, второй двухполюсник выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, у которого второй вывод соединен с выходом, третий двухполюсник выполнен в виде конденсатора, у которого второй вывод соединен с общей шиной.