RU2695485C1

RU2695485C1 - Tunable filter of harmonics of a radio transmitter

Info

Publication number: RU2695485C1
Application number: RU2018123276A
Authority: RU
Inventors: Алексей Григорьевич Зиновьев; Алексей Викторович Богданов
Original assignee: Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП")
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-07-23

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to harmonic filters of power amplifiers of wide-range radio transmitters. Tunable filter of harmonics of radio transmitter contains N medium inductance coils, where N is number of frequency subranges, N input and N output L-shaped links and N first and N second three-contact switches, wherein in each of N input and N output L-shaped links there is an additional capacitor of constant capacity, connected between the second output of the inductance coil of the transverse arm and the common bus, wherein the point of connection of the inductance coil of the transverse arm and the additional capacitor of constant capacitance is connected to the movable contact of one of the corresponding first and second three-contact switches.EFFECT: reduced level of harmonic components of the transmitted signal at the output of the harmonic filter with simultaneous simplification of the device.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в фильтрах гармоник усилителей мощности (УМ) широкодиапазонных радиопередатчиков.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in harmonic filters of power amplifiers (PA) wide-range radio transmitters.

Для передачи высокочастотных сигналов с подавленными до требуемого уровня гармоническими составляющими в коротковолновых радиопередающих устройствах (РПДУ) применяются фильтры гармоник (ФГ), содержащие обычно шесть [1] и более фильтров нижних частот (ФНЧ) Кауэра, переключаемых по входу и выходу при помощи реле. Исходя из требований к фильтрации высших гармоник, начиная со второй, фильтры проектируются на заданное значение затухания в полосе задерживания. При этом, чем меньше количество частотных поддиапазонов, тем больше их коэффициент перекрытия по частоте, тем меньше на амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) переходная область между полосами пропускания и задерживания, тем сложнее поддиапазонные фильтры [2]. Независимо от количества ФНЧ в "классическом" варианте построения ФГ, используются они нерационально. В каждый момент времени работает только один поддиапазонный фильтр, а остальные отключены и представляют собой балласт. Как правило, такие ФГ имеют увеличенные габаритные размеры и на их долю приходится значительная часть объема РПДУ. Данная проблема обостряется с увеличением мощности передаваемого сигнала, так как размеры катушек индуктивности тоже увеличиваются. Кроме того возникает задача защиты элементов ФГ от перегрева, которая в случае "классического" варианта построения ФГ является трудноразрешимой.To transmit high-frequency signals with harmonic components suppressed to the required level in short-wave radio transmitting devices (RPDU), harmonic filters (FG) are used, usually containing six [1] or more Cower low-pass filters (LPFs), switched by input and output using relays. Based on the requirements for filtering higher harmonics, starting from the second, the filters are designed for a given attenuation value in the delay band. Moreover, the smaller the number of frequency subbands, the greater their frequency overlap coefficient, the smaller the transition region between the pass and delay bands on the amplitude-frequency characteristic (AFC), the more complicated the sub-band filters [2]. Regardless of the number of low-pass filters in the "classic" version of the construction of FG, they are used irrationally. At each moment of time, only one sub-band filter works, and the rest are turned off and represent ballast. As a rule, such FGs have increased overall dimensions and they account for a significant part of the volume of RPDU. This problem is exacerbated with an increase in the power of the transmitted signal, since the dimensions of the inductors also increase. In addition, the problem arises of protecting FG elements from overheating, which is difficult to solve in the case of the “classical” variant of constructing FG.

Недостатками фильтров гармоник на основе переключаемых ФНЧ являются сложность в настройке, а также необходимость высокой точности изготовления катушек индуктивности и применения конденсаторов с малыми отклонениями емкости от номинальных значений, то есть более дорогих. В противном случае не удается обеспечить необходимый уровень согласования фильтра гармоник, так как коэффициент стоячей волны (КСВ) на входе фильтра гармоник наиболее чувствителен к точности его настройки.The disadvantages of harmonic filters based on switched low-pass filters are the difficulty in tuning, as well as the need for high precision manufacturing of inductors and the use of capacitors with small deviations of the capacitance from the nominal values, that is, more expensive. Otherwise, it is not possible to provide the necessary level of harmonics filter matching, since the standing wave coefficient (SWR) at the input of the harmonics filter is most sensitive to the accuracy of its tuning.

В [3] предложен более рациональный вариант построения ФГ, в том числе для мощных РПДУ, основанный на использовании полосовых перестраиваемых фильтров (ППФ) с асимметричной АЧХ, приближающейся по форме благодаря сильной асимметрии к АЧХ ФНЧ, и обеспечивающий практически идеальное согласование ФГ на частоте передаваемого сигнала во всем диапазоне рабочих частот передатчика. ФГ содержит N переключаемых по входу и выходу ППФ, где N - число частотных поддиапазонов. Каждый ППФ перестраивается в пределах соответствующего частотного поддиапазона при помощи двух дискретных конденсаторов переменной емкости (ДКПЕ), каждый из которых выполнен в виде набора конденсаторов разной емкости, переключаемых при помощи реле.In [3], a more rational version of the construction of the FG was proposed, including for powerful RPDUs, based on the use of tunable bandpass filters (PPF) with asymmetric frequency response, approaching in shape due to strong asymmetry to the frequency response of the low-pass filter, and providing almost perfect matching of the FG at the frequency of the transmitted signal in the entire range of operating frequencies of the transmitter. FG contains N switchable input and output PPF, where N is the number of frequency subbands. Each PPF is tuned within the corresponding frequency sub-band using two discrete capacitors of variable capacitance (DKPE), each of which is made in the form of a set of capacitors of different capacities, switched using a relay.

Данное устройство, представленое в [3], выбрано в качестве прототипа как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому.This device, presented in [3], is selected as a prototype as the closest in technical essence to the claimed one.

В [4] представлены результаты анализа полосовых перестраиваемых LC-фильтров с асимметричными АЧХ, составляющих основу ФГ-прототипа. В качестве примера проведен анализ данного ФГ, содержащего два ППФ и предназначенного для работы в составе мощного РПДУ с диапазоном рабочих частот от 3 до 30 МГц, разделенным на два частотных поддиапазона: 3-10 МГц и 10-30 МГц.In [4], the results of the analysis of tunable band pass LC filters with asymmetric frequency response, which form the basis of the FG prototype, are presented. As an example, the analysis of this FG containing two PPF and designed to work as part of a powerful RPDU with a range of operating frequencies from 3 to 30 MHz, divided into two frequency subbands: 3-10 MHz and 10-30 MHz, is carried out.

Проведенный в [4] анализ данного ФГ [3], показал его преимущества перед другими видами ФГ. Но ФГ-прототип имеет и существенные недостатки:The analysis of this FG [3] carried out in [4] showed its advantages over other types of FG. But the FG prototype has significant disadvantages:

1) затухание на частоте третьей гармонической составляющей передаваемого сигнала в низкочастотной области каждого поддиапазона около 50 дБ, что недостаточно для выполнения требований к передатчику;1) the attenuation at a frequency of the third harmonic component of the transmitted signal in the low-frequency region of each subband is about 50 dB, which is not enough to fulfill the requirements for the transmitter;

2) например, при мощности сигнала на входе ФГ, равной 20 кВт, максимальный ток через ДКПЕ равен 59А, что потребует для переключения ДКПЕ и конденсаторов некоторых разрядов в его составе применения дорогостоящих вакуумных реле и конденсаторов;2) for example, with a signal power at the input of the FG equal to 20 kW, the maximum current through the DKPE is 59A, which will require the use of expensive vacuum relays and capacitors to switch some DKPE and capacitors in its composition;

3) велики потери сигнала в катушках индуктивности ФГ. Например, при добротности катушек индуктивности, равной 300, суммарные потери сигнала во всех пяти катушках индуктивности включенного ППФ составляют почти 0,5 кВт;3) the signal loss in the FG inductors is large. For example, if the quality factor of the inductors is 300, the total signal loss in all five inductors of the switched-on PPF is almost 0.5 kW;

4) большие габаритные размеры из-за того, что каждый ППФ содержит пять катушек индуктивности, причем катушки индуктивности в поперечных плечах фильтра равны по индуктивности и по размерам самой большой средней катушке индуктивности.4) large overall dimensions due to the fact that each PPF contains five inductors, and the inductors in the transverse arms of the filter are equal in inductance and in size to the largest average inductor.

Задача изобретения - обеспечение снижения уровня гармонических составляющих передаваемого сигнала на выходе фильтра гармоник во всем диапазоне рабочих частот при одновременном расширении его эксплуатационных возможностей и уменьшении габаритных размеров.The objective of the invention is to reduce the level of harmonic components of the transmitted signal at the output of the harmonic filter in the entire range of operating frequencies while expanding its operational capabilities and reducing overall dimensions.

Указанная задача решается тем, что в перестраиваемый фильтр гармоник радиопередатчика, содержащий в средней своей части N средних катушек индуктивности, где N - число частотных поддиапазонов, N входных Г-образных звеньев, каждое из которых содержит катушку индуктивности в продольном плече и катушку индуктивности в поперечном плече, первые выводы катушек индуктивности каждого из N входных Г-образных звеньев соединены между собой и с первым выводом соответствующей средней катушки индуктивности, и N выходных Г-образных звеньев, каждое из которых содержит катушку индуктивности в продольном плече и катушку индуктивности в поперечном плече, первые выводы катушек индуктивности каждого из N выходных Г-образных звеньев соединены между собой и с вторым выводом соответствующей средней катушки индуктивности, а также первый конденсатор переменной емкости, соединенный с первым неподвижным контактом каждого из N первых трехконтактных переключателей, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, и второй конденсатор переменной емкости, соединенный с первым неподвижным контактом каждого из N вторых трехконтактных переключателей, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, при этом вход каждого входного Г-образного звена подключен к входному разъему фильтра гармоник через соответствующий входной переключатель, а выход каждого выходного Г-образного звена подключен к выходному разъему фильтра гармоник через соответствующий выходной переключатель, в каждое из N входных Г-образных звеньев введен первый дополнительный конденсатор постоянной емкости, включенный между вторым выводом катушки индуктивности поперечного плеча и общей шиной, при этом точка соединения катушки индуктивности поперечного плеча и первого дополнительного конденсатора постоянной емкости подключена к подвижному контакту соответствующего первого трехконтактного переключателя, а в каждое из N выходных Г-образных звеньев введен второй дополнительный конденсатор постоянной емкости, включенный между вторым выводом катушки индуктивности поперечного плеча и общей шиной, при этом точка соединения катушки индуктивности поперечного плеча и второго дополнительного конденсатора постоянной емкости подключена к подвижному контакту соответствующего второго трехконтактного переключателя.This problem is solved in that in the tunable filter of the harmonics of the radio transmitter, containing in its middle part N medium inductors, where N is the number of frequency subbands, N input L-shaped links, each of which contains an inductor in the longitudinal arm and an inductance coil in the transverse shoulder, the first conclusions of the inductance coils of each of the N input L-shaped links are connected to each other and with the first output of the corresponding middle inductance coil, and N output L-shaped links, each of which ryh contains an inductor in the longitudinal arm and an inductor in the transverse arm, the first leads of the inductors of each of the N output L-shaped links are connected to each other and to the second terminal of the corresponding middle inductor, as well as the first variable capacitor connected to the first fixed contact each of the N first three-pin switches, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, and the second capacitor of variable capacitance connected to the first is fixed the contact of each of the N second three-pin switches, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, while the input of each input L-shaped link is connected to the input connector of the harmonic filter through the corresponding input switch, and the output of each output L-shaped link is connected to the output connector of the filter harmonics through the corresponding output switch, in each of the N input L-shaped links introduced the first additional capacitor of constant capacitance, connected between the second output of the cat the transverse arm inductors and a common bus, the connection point of the transverse arm inductance coil and the first additional constant capacitor connected to the movable contact of the corresponding first three-pin switch, and a second additional constant capacitor connected between each of the N output L-shaped links, connected between the second conclusion of the transverse arm inductance coil and a common bus, while the point of connection of the transverse arm inductance coil and the second to olnitelnogo constant capacity capacitor is connected to the movable contact of the respective second three-terminal switch.

На фигуре приведена схема заявленного устройства в исходном состоянии. Перестраиваемый фильтр гармоник радиопередатчика содержит в средней своей части N средних катушек индуктивности 1, где N - число частотных поддиапазонов, N входных Г-образных звеньев 2, каждое из которых содержит катушку индуктивности 3 в продольном плече и катушку индуктивности 4 в поперечном плече, первые выводы катушек индуктивности 3 и 4 каждого из N входных Г-образных звеньев 2 соединены между собой и с первым выводом соответствующей средней катушки индуктивности 1, и N выходных Г-образных звеньев 5, каждое из которых содержит катушку индуктивности 6 в продольном плече и катушку индуктивности 7 в поперечном плече, первые выводы катушек индуктивности 6 и 7 каждого из N выходных Г-образных звеньев 5 соединены между собой и с вторым выводом соответствующей средней катушки индуктивности 1, а также первый конденсатор 8 переменной емкости, соединенный с первым неподвижным контактом каждого из N первых трехконтактных переключателей 9, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, и второй конденсатор 10 переменной емкости, соединенный с первым неподвижным контактом каждого из N вторых трехконтактных переключателей 11, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, при этом вход каждого входного Г-образного звена 2 подключен к входному разъему 12 фильтра гармоник через соответствующий входной переключатель 13, а выход каждого выходного Г-образного звена 5 подключен к выходному разъему 14 фильтра гармоник через соответствующий выходной переключатель 15. В каждое из N входных Г-образных звеньев 2 введен первый дополнительный конденсатор 16 постоянной емкости, включенный между вторым выводом катушки индуктивности 4 поперечного плеча и общей шиной, при этом точка соединения катушки индуктивности 4 поперечного плеча и первого дополнительного конденсатора 16 постоянной емкости подключена к подвижному контакту соответствующего первого трехконтактного переключателя 9, а в каждое из N выходных Г-образных звеньев 5 введен второй дополнительный конденсатор 17 постоянной емкости, включенный между вторым выводом катушки индуктивности 7 поперечного плеча и общей шиной, при этом точка соединения катушки индуктивности 7 поперечного плеча и второго дополнительного конденсатора 17 постоянной емкости подключена к подвижному контакту соответствующего второго трехконтактного переключателя 11. Первый 8 и второй 10 конденсаторы переменной емкости выполнены каждый в виде набора конденсаторов, переключаемых при помощи устройства управления 18.The figure shows a diagram of the claimed device in its original state. The tunable filter of harmonics of the radio transmitter contains in its middle part N middle coils 1, where N is the number of frequency subbands, N input L-shaped links 2, each of which contains a coil 3 in the longitudinal arm and an inductor 4 in the transverse arm, the first conclusions inductors 3 and 4 of each of the N input L-shaped links 2 are connected to each other and to the first output of the corresponding middle inductor 1, and N output L-shaped links 5, each of which contains an inductor 6 in the longitudinal arm and inductance coil 7 in the transverse arm, the first terminals of the inductors 6 and 7 of each of the N output L-shaped links 5 are connected to each other and to the second terminal of the corresponding middle inductor 1, as well as the first capacitor 8 of variable capacitance, connected to the first fixed contact of each of the N first three-pin switches 9, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, and the second capacitor 10 of variable capacitance connected to the first fixed contact each one of the N second three-pin switches 11, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, wherein the input of each input L-shaped link 2 is connected to the input terminal 12 of the harmonic filter through the corresponding input switch 13, and the output of each output L-shaped link 5 is connected to the output connector 14 of the harmonic filter through the corresponding output switch 15. In each of the N input L-shaped links 2 introduced the first additional capacitor 16 constant capacitance connected between the second output of the coils and inductance 4 of the transverse arm and a common bus, while the connection point of the inductance coil 4 of the transverse arm and the first additional capacitor 16 of constant capacitance is connected to the movable contact of the corresponding first three-pin switch 9, and a second additional capacitor is introduced into each of the N output L-shaped links 5 17 constant capacitance connected between the second terminal of the inductance coil 7 of the transverse arm and a common bus, while the connection point of the inductance coil 7 of the transverse arm and second th additional capacitor 17 connected to a constant capacity corresponding to the movable contact of the second three-terminal switch 11. The first 8 and second 10 variable capacitors each formed as a set of capacitors 18 is switched by the control device.

При симметричной схеме фильтра гармоник индуктивности катушек индуктивности 3 и 6 равны между собой и равны L_i, а индуктивность соответствующей средней катушки индуктивности 1 равна 2L_i, при этом индуктивности соответствующих катушек индуктивности 4 и 7 поперечных плеч входного 2 и выходного 5 Г-образных звеньев также равны между собой и равны M_i, где i=1, 2, 3,… N - порядковый номер частотного поддиапазона.With a symmetric filter circuit, the harmonics of the inductance of the inductors 3 and 6 are equal to each other and equal to L _i , and the inductance of the corresponding middle inductor 1 is 2L _i , while the inductances of the corresponding inductors 4 and 7 of the transverse arms of the input 2 and output 5 L-shaped links are also equal to each other and equal to M _i , where i = 1, 2, 3, ... N is the serial number of the frequency sub-band.

Фильтр гармоник представляет собой набор из N перестраиваемых ФНЧ. Каждый фильтр перестраивается в соответствующем ему i-ом поддиапазоне частот при помощи первого 8 и второго 10 конденсаторов переменной емкости, с емкостью каждого из которых суммируется емкость соответствующего первого 16 и второго 17 конденсаторов постоянной емкости. В результате, каждая такая суммарная емкость равна С. Частота настройки фильтра гармоник определяется следующим выражением:The harmonic filter is a set of N tunable low-pass filters. Each filter is tuned in the corresponding i-th frequency range using the first 8 and second 10 capacitors of variable capacity, with the capacity of each of which the capacitance of the corresponding first 16 and second 17 capacitors of constant capacity is summed. As a result, each such total capacitance is equal to C. The harmonic filter tuning frequency is determined by the following expression:

при этом частота полюса затухания равнаthe frequency of the attenuation pole is

Отношение частоты полюса затухания (2) к частоте настройки (1) фильтра гармоник равноThe ratio of the attenuation pole frequency (2) to the harmonic filter tuning frequency (1) is

причем величина К_п при перестройке не изменяется.moreover, the value of K _p during adjustment does not change.

Перестраиваемый фильтр гармоник радиопередатчика работает следующим образом.Tunable filter harmonics of the radio transmitter works as follows.

Выходной сигнал усилителя мощности передатчика вместе с гармоническими составляющими сигнала поступают на входной разъем 12 фильтра гармоник, предварительно включенного и настроенного на частоту сигнала. Частота основного сигнала находится в полосе частот одного из поддиапазонов, поэтому при помощи устройства управления 18 включены соответствующие включенному поддиапазону входной 13 и выходной 15 переключатели, а первый 8 и второй 10 конденсаторы переменной емкости подключены соответственно к точке соединения катушки индуктивности 4 и первого дополнительного конденсатора 16 соответствующего входного Г-образного звена 2 и к точке соединения катушки индуктивности 7 и второго дополнительного конденсатора 17 соответствующего выходного Г-образного звена 5 через соответствующие первый 9 и второй 11 переключатели. На конденсаторах 8 и 10 переменной емкости при помощи устройства управления 18 предварительно установлены значения емкостей, обеспечивающие настройку фильтра гармоник на заданную частоту. При этом учитываются значения емкостей подключенных первого 16 и второго 17 дополнительных конденсаторов. В результате сигнал проходит на выход 14 фильтра гармоник через соответствующие входное Г-образное звено 2, среднюю катушку индуктивности 1 и выходное Г-образное звено 5 с минимальными потерями и минимальным КСВ на частоте настройки.The output signal of the transmitter power amplifier together with the harmonic components of the signal are fed to the input connector 12 of the harmonic filter, previously turned on and tuned to the frequency of the signal. The frequency of the main signal is in the frequency band of one of the subranges, therefore, using the control device 18, the input 13 and output 15 switches corresponding to the included subband are turned on, and the first 8 and second 10 capacitors of variable capacitance are connected respectively to the connection point of the inductor 4 and the first additional capacitor 16 the corresponding input G-shaped link 2 and to the connection point of the inductor 7 and the second additional capacitor 17 of the corresponding output G-image The leg link 5 via respective first 9 and second 11 switches. On capacitors 8 and 10 of variable capacitance, using the control device 18, the capacitance values are pre-set, which ensure the harmonics filter is tuned to a given frequency. In this case, the capacitance values of the connected first 16 and second 17 additional capacitors are taken into account. As a result, the signal passes to the output 14 of the harmonic filter through the corresponding input L-shaped link 2, the middle inductor 1 and the output L-shaped link 5 with minimal losses and minimum SWR at the tuning frequency.

Заявленный перестраиваемый фильтр гармоник радиопередатчика по сравнению с прототипом имеет расширенные эксплуатационные возможности благодаря снижению почти в полтора раза тока, проходящего через замкнутые контакты трехконтактных переключателей 9 и 11, а также переключателей в составе конденсаторов 8 и 10 переменной емкости. Кроме того, часть токовой нагрузки берут на себя конденсаторы 16 и 17 постоянной емкости, обеспечивающие вместе с начальной емкостью конденсаторов 8 и 10 настройку фильтра гармоник на максимальную частоту в каждом частотном поддиапазоне. В результате, заявленный фильтр гармоник при том же составе комплектующих элементов может быть применен в радиопередатчике с более чем на 20% увеличенной выходной мощностью. Габаритные размеры заявленного устройства по сравнению с прототипом уменьшаются благодаря сокращению количества катушек индуктивности на 40%, так как индуктивности катушек индуктивности 4 и 7 поперечных плеч Г-образных звеньев 2 и 5 невелики и они могут быть выполнены в виде соединительных шин соответствующих размеров. Так же как прототип, заявленный фильтр гармоник обеспечивает согласование во всем диапазоне рабочих частот на любой из частот настройки и, как результат, уменьшение затухания передаваемого сигнала. Заявленное устройство и прототип обеспечивают при перестройке примерно одинаковый уровень ослабления второй гармонической составляющей передаваемого сигнала: не менее 30 дБ для второй гармоники, что достаточно, учитывая уровень ее подавления в усилителе мощности (УМ). Заявленное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает значительно больший уровень ослабления третьей и всех последующих гармоник: более 60 дБ. Кроме того в заявленном фильтре гармоник частоту (2) полюса затухания можно установить равной частоте третьей гармоники сигнала, то есть исключить из передаваемого сигнала третью, наиболее мощную, гармонику полностью. Но более рациональной является величина К_п (3), примерно равная 3,5, так как при этом сохраняется очень низкий уровень третьей гармоники, но дополнительно в еще большей степени ослабляются пятая и седьмая гармоники. Гармонические составляющие сигнала с четными порядковыми номерами в этом случае можно не учитывать, так как они уже в достаточной степени подавлены в УМ. Можно еще раз отметить малую величину индуктивности катушек индуктивности 4 и 7 по сравнению с катушками индуктивности 3 и 6 и особенно со средней катушкой индуктивности 1. При К_п=3,5 это соотношение равно 11,25 и 22,5 соответственно. При этом величина К_п (3) постоянна и не зависит от частоты настройки фильтра гармоник, тем самым обеспечивается идентичность характеристик заявленного устройства при перестройке. Кроме того, заявленный фильтр гармоник, по сравнению с обычными фильтрами гармоник на основе переключаемых ФНЧ, обеспечивает исключение трудоемкой операции настройки фильтра гармоник при его изготовлении. Настройка осуществляется программным способом в автоматическом режиме до получения минимального значения КСВ на каждой задаваемой с определенным шагом частоте настройки. Результаты настройки сохраняются в устройстве управления и используются во время работы фильтра гармоник в составе передатчика. При таком способе настройки не требуется применение в фильтре гармоник конденсаторов с малыми отклонениями емкости от номинальных значений.The claimed tunable filter of harmonics of the radio transmitter in comparison with the prototype has enhanced operational capabilities due to the reduction of almost a half times the current passing through the closed contacts of the three-pin switches 9 and 11, as well as switches in the capacitors 8 and 10 of variable capacity. In addition, constant current capacitors 16 and 17 take part of the current load, providing, together with the initial capacitance of capacitors 8 and 10, the harmonic filter tuned to the maximum frequency in each frequency subband. As a result, the claimed harmonic filter with the same composition of component parts can be used in a radio transmitter with more than 20% increased output power. The overall dimensions of the claimed device compared to the prototype are reduced due to the reduction in the number of inductance coils by 40%, since the inductance of the inductors 4 and 7 of the transverse arms of the L-shaped links 2 and 5 are small and they can be made in the form of connecting busbars of appropriate sizes. As well as the prototype, the claimed harmonic filter provides coordination in the entire range of operating frequencies at any of the tuning frequencies and, as a result, reduces the attenuation of the transmitted signal. The claimed device and prototype provide during tuning approximately the same level of attenuation of the second harmonic component of the transmitted signal: at least 30 dB for the second harmonic, which is sufficient, given the level of its suppression in the power amplifier (PA). The claimed device in comparison with the prototype provides a significantly higher level of attenuation of the third and all subsequent harmonics: more than 60 dB. In addition, in the claimed harmonic filter, the frequency (2) of the attenuation pole can be set equal to the frequency of the third harmonic of the signal, that is, to exclude the third, most powerful, harmonic from the transmitted signal. But more rational is the value of K _p (3), approximately equal to 3.5, since at the same time a very low level of the third harmonic is maintained, but the fifth and seventh harmonics are further weakened. In this case, the harmonic components of the signal with even serial numbers can be ignored, since they are already sufficiently suppressed in the PA. We can once again note the small inductance of the inductors 4 and 7 in comparison with the inductors 3 and 6, and especially with the average inductor 1. At K _p = 3.5, this ratio is 11.25 and 22.5, respectively. In this case, the value of K _p (3) is constant and does not depend on the frequency of tuning of the harmonic filter, thereby ensuring the identity of the characteristics of the claimed device during tuning. In addition, the claimed harmonic filter, in comparison with conventional harmonic filters based on switchable low-pass filters, eliminates the time-consuming operation of tuning the harmonic filter in its manufacture. The adjustment is carried out in a programmatic way in automatic mode until the minimum SWR value is obtained at each tuning frequency set with a certain step. The tuning results are stored in the control device and are used during the operation of the harmonic filter in the transmitter. With this tuning method, the use of capacitors in the harmonic filter with small deviations of the capacitance from the nominal values is not required.

Источники информации:Information sources:

1. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: 1990. - С. 100.1. Red E. Reference manual on high-frequency circuitry: Circuits, blocks, 50-ohm technology: TRANS. with him. - M .: 1990. - S. 100.

2. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 2003. - С. 206, 207.2. Radio transmitting devices: Textbook for high schools / V.V. Shahgildyan, V.B. Kozyrev, A.A. Lyakhovkin et al .; Ed. V.V. Shahgildyan. - 3rd ed., Rev. and add. - M.: Radio and Communications, 2003. - S. 206, 207.

3. Патент RU 2538299, МПК Н03Н 9/00. Фильтр гармоник коротковолнового передатчика / А.Г. Зиновьев, А.В. Богданов. - Заявлено 01.04.2013; опубликовано 10.01.2015, Бюл. №1.3. Patent RU 2538299, IPC Н03Н 9/00. Harmonic filter of a short-wave transmitter / A.G. Zinoviev, A.V. Bogdanov. - Stated April 1, 2013; published on January 10, 2015, Bull. No. 1.

4. Зиновьев А.Г., Богданов А.В., Соловьев А.А., Шестаков И.А. Анализ фильтра гармоник коротковолнового передатчика с большим уровнем выходной мощности сигнала // Техника радиосвязи. - 2017. - вып.1 (32). - С. 24-38.4. Zinoviev A.G., Bogdanov A.V., Soloviev A.A., Shestakov I.A. Analysis of the harmonic filter of a short-wave transmitter with a high level of output signal power // Radio communication technology. - 2017 .-- Issue 1 (32). - S. 24-38.

Claims

A tunable filter of harmonics of the radio transmitter, containing in its middle part N middle inductors, where N is the number of frequency subbands, N input L-shaped links, each of which contains an inductor in the longitudinal arm and an inductance coil in the transverse arm, the first conclusions of each inductor of the N input L-shaped links are connected to each other and with the first output of the corresponding middle inductor, and N output L-shaped links, each of which contains an inductor in the longitudinal arm and inductance coil in the transverse arm, the first leads of the inductors of each of the N output L-shaped links are connected to each other and to the second terminal of the corresponding middle inductor, as well as the first capacitor of variable capacitance connected to the first fixed contact of each of the N first three-contact switches, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, and a second capacitor of variable capacitance connected to the first fixed contact of each of the N second three tact switches, the second fixed contacts of which are connected to a common bus, wherein the input of each input L-shaped link is connected to the input connector of the harmonic filter through the corresponding input switch, and the output of each output L-shaped link is connected to the output connector of the harmonic filter through the corresponding output switch moreover, the first and second capacitors of variable capacitance are each made in the form of a set of capacitors switched using a control device, characterized in that in Each of the N input L-shaped links has a first additional constant capacitor connected between the second terminal of the transverse arm inductance and a common bus, and the connection point of the transverse arm inductance and the first additional constant capacitor is connected to the movable contact of the corresponding first three-pin switch, and in each of the N output L-shaped links introduced a second additional capacitor of constant capacitance, included between the second output transverse shoulder coil inductance and the common bus, wherein the transverse shoulder coil inductance connection point and a second additional fixed capacitors connected to the movable contact of the respective second three-terminal switch.