Следящий фильтр

 

СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЬТР, содержащий моделятор, вход и выход которого являются входом и выходом следящего фильтра соответственно, и форкирователь весовой функции, выход которого соединен с управляюищм входом моделятора , отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности при фильтрации частотно-модулигщ ts 3 рованных сигнсшов с произвольной несущей частотой, вход и выход следящего 4 5льтра соединены с первым и вторым входами формирователя весовой функции соответственно, формирователь весовой функции содержит генератор, блок переключения, первый сигнальный вход которого является первым входом, а выход - выходом формирователя весовой функции, и фильтр нижних частот, вход которого является вторым входом форь/1ирователя весовой функции, а выход соединен с вторым сигнальным входом блока переключения, между вторым входом формирователя весовой функции и третьим сигнальным входом блока переключения включены последовательно фильтр верхних частот, блок пере- (Л множения, другой вход которого соединен с выходом генератора, и фазовращатель , между выходом фильтра верхних частот и управляющим входом блока переключения включен амплитудный де- S тектор.-,.

СОЮЗ COBETCHNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 03 Н 7 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИИ (21) 3437779/18-09 (22) 12, 05. 82 (46) 30. 11. 83. Бюл. Р 44 (72) Н, Н. Верещагин, Л, Н. Гольдфельд, В.И. Прахов и Я.E. Фильгус (71) Ташкентский электротехнический институт связи (53) 621. 372. 54. 07 (088. 8) (5á) 1. Винницкий A C, 11одулированные фильтры и следящий прием ЧИ.И., "Сов. радио", 1969., с. 145-168.

2. Рубинов В.М. и др. Пространственно-временная обработка информации опто-электронными системами. Ташкент, "Фан", 1977, с. 60-63 (прототип) . (54) (57) СЛЕЦЯЦИЙ ФИЛЬТР, содержащий моделя тор, вход и выход которого являются входом и выходом следящего фильтра соответственно, и формирователь весовой функции, выход которого соединен с управляющим входом моделятора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищен ности при фильтрации частотно-модули„.80„„1058028 А рованных сигналов с произвольной несущей частотой, вход и выход следящего фильтра соединены с первым и вторым входами формирователя весовой функции соответственно, формирователь весовой функции содержит генератор, блок переключения, первый сигнальный вход которого является первым входом, а выход — выходом формирователя весовой функции, и фильтр нижних частот, вход которого является вторым входом формирователя весовой функции, а выход соединен с вторым сигнальным входом блока переключения, между вторым входом формирователя весовой функции и третьим сигнальным входом блока переключения включены последователь- @

Ф но фильтр верхних частот, блок пере- множения, другой вход которого соединен с выходом генератора, и фазовращатель, между выходом фильтра верхних частот и управляющим входом блока переключения включен амплитудный детектор..

1058028 где

9(x) х )g (g) П Я 41„, 60

Изобретение относится к раднотехнике и может быть использовано в при, емных устройствах частотно-модулированных (ЧМ) сигналов

Известен следяций фильтр, содержащий соединднные последовательно пере-.Р страиваемяй фильтр, ограничитель, частотный детектор, усилитель, корректирующую цепь и реактивный модулятор, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого фильт- 10 ра (1) .

Однако указанный фильтр требует первоначальной настройки на частоту несущего колебания и не может быть использован для следяцего приема ЧМ .35 сигналов с неизвестной частотой несущего колебания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суцности является следующий фильтр, содержащий моделятор., вход и выход которого являются входом и выходом следящего фильтра соответственно, и формирователь весовой функции, выход которого соединен с управляющим входом моделятора. 25

Известно, что форма частотной характеристики и частота настройки фильтра определяется видом весовой функции, связанной с импульсной характеристикой Фильтра соотношением весовая Функция; импульсная реакция синтеэируемого фильтра; время о бр абот ки си гнала в моделяторе; скорость записи ве- 40 совой функции на безынерционном фоторезистивном слое моделятора $2(.

Однако фильтры такого типа Имеют

° постоянные параметры, в них не предусмотрена возможность автоматичкой перестройки фильтра вслед за изменяющейся частотой принимаемого ЧМ сигнала, поэтому они не могут использоваться для реализации следящего при-, ема ЧМ, обеспечивающего высокую помехоустойчивость. При использовании фильтра с постоянными параметрами в радиотракте ЧМ приемника полоса пропускания такого фильтра П выбирается иэ условия где П > - полоса пропускания фильтРа;

41 — девиация частоты принимаемого сигнала.

При использовании в радиотракте

ЧМ приемника следящего фильтРа его полоса пропускания Пс выбирается из условия сq> ac где Г с — верхняя частота модуляции

ЧМ сигнала.

Таким образом, при приеме ЧМ сигнала полоса пропускания фильтра с гостояннымн параметрами должна быть шиве полосы пропускания следящего 4 тС

Фильтра в(,„раз, где (= — - инт декс ЧМ сигнала.

В.том случае, когда частота несу- . щей принимаемого сигнала неизвестна или может изменяться в процессе работы (например, вследствие допплеровского сдвига частот), полосу пропускания фильтра с постоянными параметрами следует еце более расширить.

Чем шире полоса пропускания фильтра, стоящего в радиотракте приемника, тем больше уровень шумов на входе детектора:и хуже помехозациценность приема.

Использование фильтра с постоянными параметрами на моделяторе в прием- никах ЧМ сигналов с неизвестной или изменяющейся частотой несущего колебания не позволяет получить высокую помехозащищенность приема.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности при фильтрации частотно-модулированных сигналов с произвольной несущей частотой.

Поставленная цель достигается тем, что в следящем фильтре, содержацем моделятор, вход и выход которого являются входом и выходом следящего фильтра соответственно, и формирователь весовой функции, выход которого соединен с управляющим входом моделятора, вход и выход следящего фильтра соединены с первым и вторым входами формирователя весовой функции соответственно, формирователь весовой функции содержит генератор, блок переключения, первый сигнальный вход которого является первым входом, а выход — выходом формирователя весовой функции, и фильтр частот, вход которого является вторым входом формирователя весовой функции, а выход соединен с вторым сигнальным входом блока переключения, между вторым входом формирователя весовой функции и третьим сигнальным входом блока переключения включены последовательно фильтр верхних частот, блок перемножения, другой вход которого соединен с выходом генератора, и фаэовращатель, между выходом фильтра верхних частот,и управляющим входом блока

1058028 переключения вклк>чен амп>" итудный де- пропорциональное значению автокортектор. реляционной функции входного сигнала

На фиг. 1 представлена структурная при i9 =0. Это напряжение, пройдя чеэлектрическая схема следящего рез фильтр 4 нижних частот, подается фильтра; на фиг. 2 — то же, блока на.первый управляющий вход первого переключения, пример выполнения. компаратора 13, формируя на его выСледящий фильтр соде >жит моделя- ходе сигнал логической единицы. УпРавтор 1, формирователь 2 весовой функ- ляющее напряжение 0 на управляющем ции, блок 3 переключения, фильтр 4 входе второго компаратора 14 равно «унижних частот, фильтр 5 верхних час- лю, так как постоянное напряжение Оо тот, амплитудный детектор 6, блок 7 10 проходит через фильтр 5, при этом переключения, генератор 8 и фазовра- на выходе второго компаратора 14 щатель 9. формируется сигнал логического нуля.

На инвертор 16 с выхода элемента

Блок 3 переключения содержит пер- ИЛИ 15 при этом подается сигнал ловый ключ 10, второй ключ 11 третий 15 гической единицы, а на выходе инверключ 12, первый компаратор 13 > второй тора 16 формируется сигнал логическокомпаратор 14, элемент ИЛИ 15 и ин- го нуля. Первый ключ 10 и второй вертор 16. ключ 11, на управляющие входы которых подается сигнал логического нуСледящий фильтр работает следующим >0 ля заперты, а третий ключ 12, на управляющий вход, которого подается

Входной сигнал, представляющий сигнал логической единицы, открыт. собой аддитивную смесь ЧИ сигнала При этом на управляющий вход моделятора 1 подается напряжение Upl ц, > и поме> и поступающее с фильтра 4, При подаче на управляющий вход моделятора 1 по"1(Ц "с(4) "»(Ч ="mcCos0 с® "»(4)> (>) стоянного напряжения 004 на выходе моделятора 1 формируется напряжение

Ф где u (t) — текущая частота ЧМ сигна- вида ла, поступает на сигнальный вход моделятора 1 и на информационный вход

КО04 первого ключа >О блока 3 Фоваюпова . "вьа г1= г J 4о!2 о!2

В момент подачи сигнала на вход следящего фильтРа сигнал на выходе

КОО4

"о!2 моделятора 1 отсутствует, так как "mcño+<,bltdt+ "J g„(tldt отсутствует напряжение весовой функ- 1о " > ции U2(t) на управляющем входе моделя- -Чо>2 тора 1. При этом отсутствуют напря- >о!2 жение на выходах фильтра 4 и фильтра КОо

5, а следовательно, и напряжение ЦО6 40 .Г ч> Ц()d - пэ,„Мна выходе амплитудного детектора 6, >оIZ — напряжение-помехи т.е. не подаются напряжения на первый на выходе моделякомпаратор 13 и второй компаратор 14 ч тора 1; блока 3, При отсутствии напряжений olz на указанных выае входах блока 3 45 о U 0 > (ц = gcgbigit)Юо ("0l =О> «06 =0 на выходах пеРвого напряжение полезно по компаратора 13 и второго компаратора -Ч 2

-оМ

ro сигнала на внхо14 блока 3 (порог срабатывания котоде моделятора 1.

Р ыше УРовнЯ внУтРен- Таким образом, н пр ж и » ц„(ц на выходе моделятора 1 представляе собой аддитивную смесь щумового нагналы логического нуля. Эти сигналы подаются также через элемент ИЛИ

15 на инвертор 16, на выходе которого „ „ „ « „ риров ф Р РУ С и едини- 55 ния полезного сиги а Ц „,„ (Ц. ес и цы, который сигналом логической едивремя обработки сигнала ТО ь. моделяниць> отпирается, второй ключ 11 и торе 1 меньше минимального периода третий ключ 12 сигналами логи>ческого модуляции сиг а м

ЧМ сигнала Т то частота нуля будут заперты. входного сигнала за время обработки.

Г

>ри этом блок 3 пропускает сигнал 60 о практическ н чески не меняется, поэтому п яжение сигнала на выходе моделяU (t) на управляющий вход моделятора напряжение си

1. При подаче на оба входа моделятора тора пр д !

1 е ставляет собой гарм嫫— жения О (t) ческое колебание с частотой входного

1 одного и того же напряжения 4 е сигнала () на данном интервале о ерв-ле обна его выходе через интервал То фор- сигнала С4С миРУетсЯ постоЯнное напрЯжение Оо,, 65 Работки °

1058028

Напряжение Ощц (t) ïðîéäÿ через фильтр 5 верхних частот, дополнительно уменьшающий уровень напряжения помехи за счет ограничения ее спектра, подается на амплитудный детектор 6 и на информационный вход блока 7.

На управляющий вход, блока 7 подается напряжение 08 (4) с генератора 8 управляюще го н апр я>.;е ни я иФ

"ВЖ=umca6 (3) С выхода блока 7 гармонический сигнал, амплитуда которого меняется в соответствии с выражением (3), поступает на фазовращатель 9, компенсирующий фазовый сдвиг сигнала в моделяторе 1 и фильтре 5. С выхода фазсвращателя 9 сигнал вида

Ф

7А

Ц (Ц= Ц „COG . . C0S(dр

ЧTо подается на вход второго ключа 11.

При поступлении на вход амплитуд ного детектора 6 напряжения О pq g (L) с выхода фильтра 5 на выходе амплитудного детектора б Формируется постоянное напряжение Upg которое подается на вход второго компаратора

14, Напряжение на входе первого компаратора 13 при этой отсутствует (Up< =О), так как фильтр 4 подавляет высокочастотное напряжение Lf gb ()

При подаче иа вход второго компаратора 14 напряжения Ц0 с амплитудного детектора 6 формируется сигнал логической единицы,Так как на-! пряжение Орл на входе первого компаратсра 13 при это л равно нулю, на его выходе формируется сигнал логического нуля. На иивертор 16 с выхода элемента ИЛИ 15 подается сигнал логической единицы, а на выходе инвертора 16 формируется сигнал логического нуля. Первый ключ 10 и третий ключ 12, на управляющие входы которых подается сигнал логического нуля, заперты, второй ключ 11, на управляющий вход которого подается сигнал логической единицы, открыт.

При этом на управляющий вход моделятора 1 подается напряжение Ug(0.Это напряжение является весовой функцией, при которой моделятор 1 имеет ампли-" тудно"частотную характеристику, соответствующую характеристике узкополосного фильтра с эквивалентной добротностью Ц, определяемой соотно шением+c о

g и частотой настройки (др — 4>с.

Если вре>ля Тр обработки сигнала ь моделяторе 1 удовлетворяет условию

Tp ((Т>л, то при изменении частоты принимаемого ЧМ сигнала частота настройки предлагаемого следящего фильтра будет следить за ней, так как следящий фильтр на моделяторе 1 будет успевать перестраиваться вслед

15 за изменяющейся частотой сигнала.

Таким образом, для эффективной работы следующего фильтра на моделяторе необходимо, чтобы время обработки Т . частотно-модулированного сигна0 ла в моделяторе 1 было меньше минимального периода модуляции. Учитывая, что время обработки сигнала в моделяторах различного типа составляет

10 — 10, тогда как минимальный

25 период модуляции ЧМ сигнала обычно не превышает 10 4 с, можно заключить, что условия эффективной работы предлагаемого устройства легко реализуемы.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными следящими фильтрами, а также с прототипом — фильтром с постоянными параметрами на моделяторе, позволяет реализовать следящий

„,прием частотно-модулированного -сигнала с неизвестной частотой несущего колебания, что повышает помехоустойчивость приема такого сигнала, Кроме того, создается возможность обеспечения качественного приема ЧМ сигнала с неизвестной частотой несущего колебания в условиях, когда другие методы приема неприменимы. Так, например, при приеме ЧМ сигнала с неизвестной частотой несущего колебания и большом уровне помех выделение сигнала возможно только при осуществлении следящего приема, не реализуемого в указанных условиях другими методами. Таким образом, следящий фильтр на моделяторе позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость беспоискового и бесподстроечного приема ЧМ сигнала с неизвестной или изменяющейся в процессе работы частотой несущего колебания.

1058028

Заказ 9592/55 Тираж 936.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Н. Мельников

Редактор С. Евятковская Техред й, Бабинец

Еорректор В. Гирняк