Показана возможность создания многоканального узкополосного высокочастотного фильтра клапанного типа, позволяющего разделить полосу входных высокочастотных сигналов на несколько поддиапазонов.
Проблемой большинства высокочастотных фильтров является довольно широкая полоса пропускания и невозможность разделения этой полосы на поддиапазоны. Приведенное ниже схемотехническое решение позволяет решить эту проблему относительно несложным образом. На Рисунке 1 показана одна из возможных схем выполнения многополосного ВЧ-фильтра клапанного типа. На входе устройство содержит первичный фильтр, пропускающий полосу частот, подлежащих разбиению на поддиапазоны. В качестве простейшего такого фильтра может быть использован LC-контур L1C1, а, в идеале, полосовой фильтр с П-образной амплитудно-частотной характеристикой.
 |
|
| Рисунок 1. | Многоканальный узкополосный ВЧ-фильтр клапанного типа: 1 – каскад усиления; 2 – смеситель; 3 – фильтр; 4 – гетеродин; 5 – пороговый преобразователь синусоиды в прямоугольные импульсы; 6 – преобразователь частоты в напряжение; 7 – амплитудный мультиплексор; K1–Kn – аналоговые ключи. |
Сигнал с входного фильтра через усилитель – 1 поступает на смеситель – 2, на второй вход которого продается сигнал от гетеродина – 4. Далее при посредстве фильтра – 3 выделяется разностный сигнал, который поступает на пороговое устройство (ПУ) – 5, например, компаратор, который преобразует сигналы синусоидальной или иной формы в последовательность импульсов прямоугольной формы. Сигнал с выхода компаратора – 5 подается на преобразователь – 6 частоты в пропорциональное ей напряжение. В качестве такого устройства может быть использован классический преобразователь частоты в напряжение, часто используемый в аналоговых измерителях частоты. Далее сигнал поступает на амплитудный мультиплексор (АМ) – 7 на основе специализированной поликомпараторной микросхемы из семейства контроллеров линейных шкальных индикаторов.
В зависимости от уровня входного сигнала, или, соответственно, частоты этого сигнала, происходит переключение компараторов амплитудного мультиплексора, управляющих работой аналоговых ключей K1–Kn [1–10], Рисунок 1. Входы этих ключей подключены к выходу усилителя – 1. В зависимости от частоты входного сигнала (напряжения на управляющем входе АМ) будет происходить переключение того или иного ключа K1–Kn, позволяющего передавать входной усиленный сигнал на один из выходов устройства. В частности, при использовании микросхем, подобных LM3914, количество таких поддиапазонов может быть до 10. Таким образом, исходная полоса входных сигналов может быть разделена на соответствующее количество поддиапазонов.
Рисунок 2 иллюстрирует процесс переноса входных частот высокочастотного диапазона в низкочастотную область. Полоса входных частот, выделенная на Рисунке 2 сплошной линией, при подаче на смеситель – 2 сигнала гетеродина – 4 частотой fГ, переносится в низкочастотную область (нижняя половина графика). Пунктирной линией показана возможность переноса в НЧ-область полосы частот, лежащих ниже частоты гетеродина. Выбор той или иной полосы частот (сплошная или пунктирная линии графика, Рисунок 2) определяется настройкой входного фильтра частот.
 |
|
| Рисунок 2. | Перенос полосы входных частот ВЧ-диапазона в низкочастотную область. |
На Рисунке 3 показано разбиение полосы частот, перенесенной в низкочастотную область, на несколько поддиапазонов с использованием преобразователя частоты в напряжение и, затем, амплитудного мультиплексора, управляющего работой аналоговых ключей K1–Kn. Нижняя половина рисунка иллюстрирует обратный перенос диапазона частот в их исходную высокочастотную область.
 |
|
| Рисунок 3. | Разбиение полосы частот низкочастотного диапазона на n поддиапазонов с последующим переносом их в высокочастотную область. |
Таким образом, появляется возможность разбиения полосы входных частот на ряд поддиапазонов и обеспечение избирательного прохождения входных сигналов на тот или иной выход высокочастотного фильтра.
Литература
- Шустов М.А. Многополосный бесфильтровый эквалайзер. Радиолюбитель. 2000. № 2. С. 11–12; № 10. С. 11. Радiоаматор. 2000. № 4. С. 48–49; Блокнот «Радiоаматора». 2004. № 11. С. 13–15.
- Schustow M.A. NF-Multifrequenzbandfilter. Funkamateur. 2000. Bd. 49. H. 2. S. 171.
- Shustov M.A. Multichannel amplitude discriminator. Electronics World Incorporating Wireless World. 2000. V. 106. № 6 (1770). P. 458.
- Шустов М.А. Многоканальный квазифильтр. Автоматика, связь, информатика. 2000. № 3. С. 45.
- Шустов М.А. Светодиодный амплитудно-частотный анализатор. Радiоаматор-Конструктор. 2000. № 9–10. С. 14–15.
- Шустов М.А. Многополосный квазифильтр на основе амплитудного мультиплексора. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. № 11. С. 33–35.
- Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. СПб.: Наука и Техника. 2013. 352 с.
- Shustov M.A., Shustov A.M. Electronic Circuits for All. London: Elektor International Media BV, 2017. 397 p.; Elektronika za sve: Priručnik praktične elektronike. Niš: Agencija EHO, 2017; 2018. 392 St. (Сербия).
- Шустов М.А. Аналого-цифровой многоканальный частотный квазифильтр. РадиоЛоцман. 2021. № 1–2. С. 74–77.
- Шустов М.А. Аналого-цифровой квазифильтр клапанного типа. РадиоЛоцман. 2022. № 9–10. С. 82–83.
