Управляемый аттенюатор

Управляемый аттенюатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах, а также системах с повышенными требованиями к стабильности фазочастотных характеристик . Цель изобретения - уменьшение зависимости фазового сдвига от уровня вносимого ослабления. Эта цель достигается введением в аттенюатор Т-образного фильтра нижних частот, совмещенного в себе функции линии задержки и цепи, компенсирующей влияние на фазочастотную характеристику аттенюатора паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением . Управляемый аттенюатор содержит элементы г управляемым сопротивлением 1,2,3 и 4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки индуктивности 8 и 9. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 01 P 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ю1 ", g

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 Ю

1 » (21) 4816260/09 (22) 19,04.90 (46) 15.05.92, Бюл. ¹ 18 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В, Н. Ильюшенко и О, В. Стукач (53) 621.372,852 (088.8) (56) Крылов Г.М. и др. Управляемые аттенюаторы, М,; Радио и связь, 1985, с,74 — 76.

Авторское свидетельство СССР №296182, кл..Н 01 P 1/22, 1971, (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ АТТЕНЮАТОР (57) Изобретение предназначено для использования в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах, а также

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных измерительных и радиоприемных устройствах и системах с повышенными требованиями к стабильности фазочастотных характеристик.

Известны управляемые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные диоды. Недостатком этих аттенюаторов является большая величина изменения наклона фазочастотной характеристики (ФЧХ), возникающего при регулировке вносимого ослабления.

Известны управляемые аттенюаторы, содержащие параллельно и последовательно включенные управляемые и корректирующие элементы. Корректирующие элементы (конденсаторы и катушки индуктивности) в известных аттенюаторах позволяют в 2 — 3 раза уменьшить изменение наклона ФЧХ, Однако это уменьшение достигается в не. Ж „1734144 А1 системах с повышенными требованиями к стабильности фазочастотных характери стик. Цель изобретения — уменьшение зависимости фазового сдвига от уровня вносимого ослабления. Эта цель достигается введением в аттенюатор Т-образного фильтра нижних частот, совмещенного в себе функции линии задержки и цепи, компенсирующей влияние на фазочастотную характеристику аттенюатора паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением. Управляемый аттенюатор содержит элементы л управляемым сопротивлением

1,2,3 и 4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, катушки индуктивности 8 и 9. 6 ил. большом диапазоне вносимых ослаблений (6 — 7 дБ).

Наиболее близким к предлагаемому аттенюатору являе1ся управляемый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между входом и выходом первый и второй элементы с управляемым сопротивлением, первый и второй резисторы. первые выводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертый элементы с управляемым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине.

Положительными свойствами известного аттенюатора являются согласование по входу и выходу и относительно большой диапазон вносимых ослаблений. Однако недостатком этого аттенюатора является большая величин изменения наклона ФЧХ в диапазоне внослмых ослаблений, 1734144 где Zs, Zp — полные сопротивления элементов с управляемым сопротивлением соответственно в последовательном и параллельном плечах; индексы min u max

5 соответствуют минимальному и максимальному значениям резистивной составляющей полного сопротивления элемента с управляемым сопротивлением; f — частота.

Из последнего выражения следует, что фазовый сдвиг в управляемом аттенюаторе

Целью изобретения является уменьшение зависимости фазового сдвига от вносимых ослаблений в широком диапазоне этих ослаблений.

Для достижения поставленной цели в 5 управляемый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между входом и выходом первый и второй элементы с управляемым сопротивлением, первый и второй резисторы, первые выводы которых 10 подключены соответственно к входу и выходу, третий и четвертый элементы с управляемым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине, введен

Т-образный фильтр нижних частот, состоя- 15 щий из конденсатора и идентичных первой и второй катушек индуктивности, при этом конденсатор подключен к точке соединения первого и второго элементов с управляемым сопротивлением и общей шине, пер- 20 вые выводы и второй катушек индуктивности подключены к точке соединения первого и второго элементов с управляемым сопротивлением, а вторые их выводы соответственно соединены с вторыми выводами 25 первого и второго резисторов и с вторыми выводами третьего и четвертого элементов с управляемым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора с и индуктивности I первой и второй катушек индуктив- 30 ности выбраны из соотношений

I;.. г- с1/4;

I ) I>, c=2c>, где c>, I >, r-- соответственно емкость, индук- 35 тивность и сопротивление в закрытом состоянии первого элемента с управляемым сопротивлением.

Использование Т-образных фильтров 40 нижних частот (ФНЧ) является известным.

Их используют, например, в качестве согласующе-трансформирующих цепей в усилителях и других устройствах. В предложенном решении ФНЧ совмещает в себе дву 45 функции: во-первых, является звеном задержки, связывающим параллельные и последовательные плечи аттенюатора; вовторых, конденсатор и катушки индуктивности ФНЧ являются корректирующими эле- 50 ментами, то есть вносимый фильтром фазовый сдвиг равен по величине и противоположен по направлению изменению фазового сдвига аттенюатора, обусловленному влиянием паразитных реактивностей 5 элементов с управляемым сопротивлением.

Аналогичные решения авторам неизвестны, В связи с тем, что предложенное решение следует считать соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема управляемого аттенюатора; на фиг. 2 — пример управляемого аттенюатора при использовании в нем р-i-n диодов в качестве элементов с управляемым сопротивлением (в аттенюаторе могут использоваться также переменные резисторы, оптроны, транзисторы в режиме управляемого сопротивления); на фиг. 3— эквивалентная схема предложенного аттенюатора с учетом паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением; на фиг. 4, 5 — эквивалентные схемы аттенюатора в режимах минимального и максимального ослаблений соответственно; на фиг, 6 — фазовая характеристика передаточной функции аттенюатора, Управляемый аттенюатор (фиг.3) содержит элементы с управляемым сопротивлением 1,2 и 3,4, резисторы 5 и 6, конденсатор

7, катушки 8,9 индуктивности.

Управляемый аттенюатор работает следующим образом. В режиме минимального ослабления сопротивления элементов 1 и 2 имеют наименьшие значения, а элементов 3 и 4 — наибольшие. По мере увеличения сопротивлений элементов 1 и 2 и уменьшения сопротивлений элементов 3 и 4 ослабление, вносимое аттенюатором, увеличивается.

Сопротивления резисторов 5 и 6 выбираются равными соответственно сопротивлениям источника сигнала и нагрузки, что обеспечивает согласован е аттенюатора по входу и выходу в процессе регулирования при соответствующем соотношении сопротивления элементов в последовательном и параллельном плечах, Покажем, что предложенная схема управляемого аттенюатора отличается от известных малой зависимостью фазового сдвига от вносивого ослабления, Фазовый сдвиг выходного сигнала аттенюатора относительно входного в диапазоне ослаблений определяется следующим соотношением P(s Zp <) =

p (Zs max, Zp min, f ), 6

1734144 случае по мере увеличения затухания на его значение начинает влиять и второй путь передачи сигнала со входа на выход — Rs, Ls, Ст, Lg, Ве, задержка сигнала по которому

5 больше, чем по вышеописанному, так как

1 4 Ст/2 > тСт Ст/2, 10 тзад — Ы

20 где 1 и С вЂ” паразистные индуктивность и емкость элемента с управляемым conpowвлением, При Rg <р характер i олного сопротивления управляемого элемента индуктивный, а при Rg >p — емкостной (фиг.

4,5). В диапазоне ослаблений 6-8 дБ введение конденсатора 7 и индуктивностей 8 и 9 приводит к образованию дву. Г-образных звеньев ФНЧ L), С 7/2 и Lz, С7/2, При этом индуктивности Ls u Lg (фиг.4) включаются параллельно индуктивностям L) и L2 соответственно через малые сопротивления R)+

+ Rg и Rz+Rg, что повышает верхнюю граничную частоту аттенюатора, а это, в свою очередь, эквивалентно уменьшению изменения фазового сдвига при регулировании. Таким образом, в указанном диапазоне ослаблений происходит компенсация паразитных

40 индуктивностей диодов L) и LQ.

При затуханиях больше 6 — 8 дБ причина уменьшения изменения фазового сдвига заключается в следующем, При минимальном ослаблении (фиг.4) сигнал от входа к выходу аттенюатора поступает по цепи R1, L<, С7, Lz, Rz и фазовая характеристика передаточной функции аттенюатора, определаяемая как отношение выходного напряжения к вход-, ному, изображена на фиг. 6 (@

Li/C) = Zo. (2) Откуда (4) C7 = 2С1, зависит от частоты, а также от уровня вносимого ослабления и определяется соотношениями между реактивной и резистивной составляющими полных сопротивлений управляемых элементов. Изменение фазового сдвига тем меньше, чем меньше отношение реактивной составляющей полного сопротивления управляемого элемента к резистивной. Уменьшение изменения фазового сдвига в предложенном устройстве достигается следующим образом.

Граничным значением (фиг, 4,5), определяющим переход от диапазона минимального ослабления к максимальному является равенство характеристи еского сопротивления р элемента с управляемым сопротивлением его резистивной составляющей Rg, то есть (Ь Стт2 > тСт Ст/2 или поскольку задержка сигнала определяется по формуле

Увеличение времени задержки сигнала приводит к увеличению фазового сдвига до значения pz (фиг,б), так как

Таким образом, происходит компенсация фазового сдвига pmax за счет ф2 и ФЧХ остается практически в первоначальном положении онач, Определим, каким условиям должны удовлетворять элементы 7,8 и 9 для обеспечения минимума изменения фазового сдвига.

Для элементов с управляемым сопротивлением, используемых в аттенюаторах, обычно выполняется соотношение

Кроме того, для обеспечения согласования в схеме для последовательного канала передачи сигнала должно выполняться равенство

FL Стт 2 = Zo (3) Сравнивая выражения 2 и 3, получим

2L1/C7=L)/С1 что также следует и из условия минимальности фазового сдвига.

Индуктивности фильтра Le u Lg должны выбираться так, чтобы не ограничивать полосу рабочих частот аттенюатора. Для этого частота среза вф фильтра La Lg C7 должна

1734144 быть не меньше верхней граничной частоты . последовательного канала аттенюатора в,:

Me мф ° (5) Верхняя граничная частота а, определяется следующим образом

В=R С1 (6) где R- — сопротивление управляемого элемента в закрытом состоянии, C> — емкость диода, Частота среза фильтра и)ф определяется следующим образом вф — — . (7)

VLs С 2 VLo Стг 2

Подставляя выражения 6 и 7 в 5, получим, с учетом выражения 4

Совместно с выражением 1 получаем условие выбора индуктивностей L8 и Ы

Обычно L8 = (3 — 5)L>.

Таким образом, в предложенной совокупности признаков элементы введенного

Т-образного фильтра нижних частот совмещаютфункции компенсации паразитных параметров элементов с управляемым сопротивлением и фазового сдвига аттенюатора, Это обеспечивает уменьшение измекения фазового сдвига во всем диапазоне вносимых аттенюаторов ослаблений, что недостижимо в прототипе и других известных устройствах, 5 Формула изобретения

Управляемый аттенюатор, содержащий включенные последовательно между его входом и выходом первый и второй элементы с управляемым сопротивлением, первый

10 и второй резисторы, первые выводы которых подключены соответственно ко входу и выходу, третий и четвертый элементы с управляемым сопротивлением, первые выводы которых подключены к общей шине, о т15 л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения зависимости фазового сдвига от вносимого ослабления, введен Т-образный фильтр нижних частот, состоящий из конденсатора и».дентичных первой и вто20 рой катушек индуктивности, при этом конденсатор подключен к точке соединения первого и второго элементов с управляемым сопротивлением и общей шине, первые выводы первой и второй катушек индуктивно25 сти подключены к точке соединения первого и второго элементов с управляемым сопротивлением, а вторые их выводы cooTBBTGTвенно соединены с вторыми выводами первого и второго резисторов и с вторыми

30 выводами третьего и четвертого элементов с управляемым сопротивлением, причем величина емкости конденсатора С и индуктивности L первой и второй катушек индуктивности выбраны из соотношений

35 (

L) L>;

С =2С, где С, L1, R — соответственно емкость, индуктивность и сопротивление в закрытом

40 состоянии первого элемента с управляемым сопротивлением.

1734144

1734144

1734144

1б

15 Ф!

35

45

Составитель B,Èëüþøåíêo

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1673 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб.. 4/5