Описан способ создания узкополосного высокочастотного фильтра с обратимым переносом полосы частот. Представлено несколько схем реализации таких устройств, в том числе с возможностью перестройки полосы пропускания высокочастотного фильтра.
Узкополосные высокочастотные фильтры используют в технике радиоприема, например, в цепях усилителей промежуточной частоты, ретрансляторов, а также в некоторых приложениях контрольно-измерительной техники. Как известно, такие фильтры не отличается высокой избирательностью и чаще всего представляет собой совокупность двух или более взаимосвязанных LC-контуров. Полоса пропускания таких контуров определяется невысокой добротностью катушек индуктивности. Такие фильтры обычно рассчитаны на работу в одной частотной области и не могут быть перестроены на иной диапазон частот.
Рассмотрим ниже возможность создания узкополосного высокочастотного фильтра, позволяющего перестраивать полосу пропускаемых частот. Высокочастотный фильтр с обратимым переносом полосы частот, Рисунок 1, содержит входной полосовой фильтр, условно показанный на рисунке в виде колебательного контура L1, C1. В идеале в качестве такого входного устройства желательно использовать полосовой фильтр с П-образной амплитудно-частотной характеристикой.
 | |
| Рисунок 1. | Узкополосный ВЧ-фильтр с обратимым переносом полосы частот: 1, 6 – каскады усиления; 2,5 – смесители; 3 – полосовой фильтр; 4 – гетеродин. |
Сигнал f1 с входного фильтра поступает на усилитель – 1 и затем на смеситель – 2, на второй вход которого подается сигнал от гетеродина – 4. На выходе смесителя – 2 выделяются сигналы частотой f1 + f2, f1 – f2, а также менее выраженные сигналы частотой f1, f2 и гармоники всех этих сигналов. Полосовой фильтр – 3 (или фильтр нижних частот) в зависимости от его настройки выделяет из набора этих частот: либо сумму частот f1 + f2, либо их разность f1 – f2, что предпочтительнее в плане повышения избирательности. Сигнал с выхода фильтра – 3 поступает на вход смесителя – 5, на второй вход которого поступает сигнал от гетеродина – 4. Соответственно, на выходе смесителя формируется восстановленный сигнал с частотой f1, который через усилитель – 6 подается на колебательный контур C2, L2 или фильтр, настроенный на частоту f1.
В силу того, что полоса пропускания низкочастотного фильтра – 3 заведомо уже полосы пропускания входного фильтра, полоса пропускания всего устройства будет определяться свойствами низкочастотного фильтра – 3. В качестве такового фильтра могут быть использованы RC-, LC-, пьезокерамические, пьезоэлектрические, электромеханические (ЭМФ) и другие фильтры.
На Рисунке 2 приведена электрическая схема высокочастотного фильтра с переносом частот, в которой использованы микросхемы аналоговых перемножителей (смесителей частот) DA1, DA3 AD633. Для обеспечения стабильности частоты использован генератор с кварцевой стабилизацией на частоту 1.5 МГц, хотя стабильность частоты для данного устройства большого значения не имеет. В качестве фильтра использован RC-фильтр на микросхеме DA2.1 LM324, настроенный на частоту 0.5 МГц [1]. Сигнал со второго смесителя подается на усилительный каскад на транзисторе VT1 BC547C, нагрузкой которого является колебательный контур, настроенный на исходную частоту входного сигнала.
 | |
| Рисунок 2. | Электрическая схема ВЧ-фильтра с обратимым переносом частот с использованием микросхем AD633 и LM324. |
При подаче на вход устройства сигнала частотой 2 МГц на выходе первого смесителя формируется разностный сигнал с частотой 0.5 МГц, а также, как упоминалось ранее, сигнал частотой 3.5 МГц. Фильтр пропускает на свой выход сигналы с разностной частотой, равной 0.5 МГц, которые поступает на вход второго смесителя. На другой вход этого смесителя поступает сигнал от кварцевого генератора. На выходе смесителя образуются сигналы разностной и суммарной частот. Выходной сигнал суммарной частоты f1 = 2 МГц избирательно выделяется на LC-нагрузке транзистора VT1 BC547C.
Второй ВЧ-фильтр с переносом частот, Рисунок 3, содержит два балансных смесителя [2] на транзисторах VT1 и VT2, а также VT3 и VT4 BC547C. При подаче на вход устройства сигнала частотой 1.4 МГц при частоте гетеродина 1.6 МГц на выходе первого смесителя выделяется разностный сигнал с частотой 0.2 МГц. Каскад на микросхеме DA1.1 TL064, разделяющий смесители, селективно усиливает частоту 0.2 МГц. Выходной каскад устройства отличий не имеет. При смешивании во втором смесителе сигналов частотой 0.2 и 1.6 МГц на выходе устройства получается восстановленный сигнал частотой 1.4 МГц.
 | |
| Рисунок 3. | Электрическая схема ВЧ-фильтра с использованием балансных модуляторов на транзисторах. |
На Рисунке 4 приведена схема подобного фильтра, который отличается иным построением смесителя, а также RC-фильтра промежуточной частоты [3]. На вход устройства подается сигнал частотой 0.8 МГц; частота гетеродина 0.7 МГц.
 | |
| Рисунок 4. | Перестраиваемый ВЧ-фильтр с обратимым переносом частот с использованием перестраиваемого фильтра промежуточной частоты на основе микросхемы TL064. |
Нагрузкой первого смесителя является резонансный контур, выделяющий частоту 0.1 МГц. Низкочастотный фильтр, выполненный на микросхеме DA1.1 TL064, настроен на частоту 0.1 МГц, хотя при помощи потенциометра R4 эта частота может быть отрегулирована в ту или иную сторону. При подаче на вход второго смесителя сигналов частотой 0.8 МГц с НЧ-фильтра и частотой 0.7 МГц от гетеродина на выходе устройства воссоздается сигнал частотой 0.8 МГц.
Очередной фильтр, Рисунок 5, выполнен полностью на специализированных микросхемах DA1, DA3 AD633, а также микросхеме универсального активного фильтра DA2 UAF42, включенного как полосовой фильтр. Максимум полосы пропускания фильтра на частоте 0.1 МГц устанавливается резисторами R5 и R6.
 | |
| Рисунок 5. | ВЧ-фильтр с обратимым переносом частот на микросхемах AD633 и UAF42. |
Таким образом, последовательный перенос ВЧ-полосы входных частот вначале на пониженные частоты, их фильтрация узкополосным перестраиваемым фильтром с последующим восстановлением полосы частот до исходного значения открывает возможность создания узкополосных перестраиваемых ВЧ-фильтров. Использование фильтров с двойным переносом полосы частот позволит использовать их и в диапазонах СВЧ.