Динамический фильтр

 

1. ДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, содержапщй управляемый фильтр, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом динамического фильтра, и соединенные последовательно вычитатель, вход которого соединен с входом управляемого фильтра, весовой фильтр, ограничитель по минимуму, частотный корректор и амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фильтра, о тли чающийся тем, что, с целью повьшения точности управления частотой среза, в него введены управляемый фильтр верхних частот, вход, об1ДИЙ вход, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с дополнительным выходом управляемого фильтра, входом управляемого фильтра , выходом амплитудного детектора и другим входом вычитателя, соединенные последовательно усилитель, вход которого соединен с выходом частотного корректора, и дополнительный амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим и дополнительным управляющим входами управляемого фильтра, управляемый фильтр выполнен двухзвенным, причем управляющий вход и выход первого звена является соответственно зшравляющим входом и дополнительным выходом управляемого фильтра, а управляющий i вход второго звена является дополнительным управляющим входом управляе (Л мого фильтра. 2. Фильтр но п. 1, о т л и ч а и и с я тем, что управляемый фильтр верхних частот выполнен в виде соединенных последовательно конденсатора , первый и .второй выводы которого являются входом и выходом управляемого фильтра верхних частот, Од и управляемого резистора, другой вы вод которого является общим входом, со ел а управляющий вход - управляющим входом управляемого фильтра верхних частот.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 Н 7/01

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3572201/14-09 (22) 03.03.83 (46) 30.04.86. Бюл. N - 16 (72) В.В.Андрианов, И.С.Изаксон, А.И.Рыбалко и О.Ф.Таргоня (53) 621.396.662(088.8) (56) Патент США Ф 3638037, кл. 307-233, 1972.

Авторское свидетельство СССР

11 734868, кл. Н 03 Н 7/О, 1976 (прототип). (54)(57) 1. ДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, содержащий управляемый фильтр, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом динамического фильтра, и соединенные последовательно вычитатель, вход которого соединен с входом управляемого фильтра, весовой фильтр, ограничитель по минимуму, частотный коррек-. тор и амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фильтра, о т л.ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления частотой среза, в него введены управляемый фильтр верхних частот, вход, общий вход, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с дополнительным выходом управляемого

ÄÄSUÄÄ 1146795 A фильтра, входом управляемого фильтра, выходом амплитудного детектора и другим входом вычитателя, соединенные последовательно усилитель, вход которого соединен с выходом частотного корректора, и дополнительный амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим и дополнительным управляющим входами управляемого фильтра, управляемый фильтр выполнен двухзвенным, причем управляющий вход и выход первого звена является соответственно управляющим входом и дополнительным выходом управляемого фильтра, а управляющий вход второго звена является дополнительным управляющим входом управляемого фильтра, 2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что управляемый фильтр верхних частот выполнен в виде соединенных последовательно конденсатора, первый и,второй выводы которого являются входом и выходом управляемого фильтра верхних частот, и управляемого резистора, другой вывод которого является общим входом, а управляющий вход — управляющим входом управляемого фильтра верхних частот °

1 1

Изобретение относится к радиотех= нике, а именно к частотно-избирательным устройствам с регулируемыми характеристиками, и может быть использовано при построении шумоподавляющих устройств °

Известен динамический фильтр, содержащий соединенные последовательно управляемый фильтр нижних частот и управляемый фильтр верхних частот, два амплитудных детектора, суммирующий усилитель, выход которого соединен с управляющими входами фильтров верхних и нижних частот..

Однако данный фильтр не позволяет осуществлять слежение за высшей частотой широкополосного сигнала и не обеспечивает эффективного шумоподавления, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является динайический фильтр, содержащий управ ляемый фильтр, управляющий вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и алгебраический сумматор, последний подсоединен к входу и выходу управляемого фильтра, а между выходом алгебраического сумматора и входом амплитудного детектора включены последовательно соединенные весовой фильтр, ограничитель по минимуму и частотный корректор.

Однако известный динамический фильтр обладает недостаточной точностью управления частотой среза при воздействии сигналов и помех различных амплитуд.

Цель изобретения — повышение точности управления частотой среза.

Поставленная цель достигается тем, что в динамический фильтр, содержащий управляемый фильтр, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом динамического фильтра, и соединенные последовательно вычислитель, вход которого соединен с входом управляемого фильтра, весовой фильтр, ограничитель по минимуму, частотный корректор и амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фильтра, введены управляемый фильтр верхних частот, вход, общий вход, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с дополнительным выходом управляемого фильтра, входом управляемого фильтра, выходом амплитудного детектора и другим входом вычислителя, соединенные последовательно усилитель, вход которого соединен с выходом частотного корректора, и дополнительный амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим и дополнительным управляющим входами управляемого фильтра, управ-. ляемый фильтр выполнен двухзвенным, причем управляющий вход и выход первого звена являются соответственно управляющим входом и дополнительным выходом управляемого фильтра, а управляющий вход второго звена является дополнительным управляющим входом управляемого фильтра.

Управляемый фильтр верхних частот выполнен в виде соединенных последовательно конденсатора, первый и

2б BTQPQH ВыВОДы кОтоРОгО ЯВлЯютсЯ ВхО дом и выходом управляемого фильтра верхних частот, и управляемого резистора, другой вывод которого является общим входом, а управляющий

ВхОд — упраВляющим ВхОдОм упраВляемОго фильтра верхних частот.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема динамического фильтра, на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема фильтра верхних частот; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема управляемого филbTpа.

Динамический фильтр содержит управляемый фильтр 1, вычитатель 2, весовой фильтр 3, ограничитель 4 по минимуму, частотный корректор 5, амплитудный детектор 6, управляемый фильтр 7 верхних частот, усилитель 8, дополнительный амплитудный детектор

9. Фильтр 7 верхних частот содержит конденсатор 10 и управляемый резистор 11. Управляемый фильтр 1 содержит первое звено 12, второе звено 13 и активный элемент 14.

Динамический фильтр работает следующим образом. При отсутствии полезного сигнала на входе управляемого фильтра 1 частота среза его устанавливается равной начальному значению, 0 обычно составляющему 800-1600 Гц, и суммарное напряжение шума на выходе динамического фильтра уменьшается пропорционально корню квадратному из полосы пропускания управляемого 5 фильтра 1. В этом случае на общем входе управляемого фильтра 7, а также на входе вычитателя 2 действует широкополосный входной шум, а на

3 входе управляемого фильтра 7 и другом входе вычислителя 2 действует шум, ограниченный полосой пропускания управляемого фильтра 1. В резул тате вычитания ограниченного по полосе шума из широкополосного на вы ходе вычитателя 2 остаются только разностные компоненты шума (его высокочастотные составляющие), которы проходят через весовой фильтр 3 на ограничитель 4 по минимуму, определяющий порог динамического фильтра.

Последний выбирается выше уровня шумов, вследствие чего на выходе ограничителя 4 управляющий сигнал отсутствует, и полоса пропускания управляемого фильтра 1 ограничивается значением его начальной частоты среза.

Когда на вход динамического фнльт ра поступает полезный сигнал, на выходах первого и второго звеньев

12 и 13, а также на выходе динамического фильтра, входе и выходе управляемого фильтра 7 появляются компоненты сигнала, расположенные в начальной полосе пропускания управляемого фильтра 1. На входе вычитателя 2 в это время действует полный спектр входного сигнала. На выходе вычитателя 2 образуется управляющий сигнал, спектр которого. равен разности спектров сигналов, поступакицих, с одной стороны,. с входа динамического фильтра и, с другой стороны, — с выхода управляемого фильтра 7. Этот спектр эквивалентен выходному спектру управляемого фильтра 7 верхних частот, частота среза которого равна частоте среза управляемого фильтра 1. Управляемый фильтр 7 обеспечивает дополнительный низкочастотный спад АЧХ эквивалентного фильтра около 6 дБ/окт, способствуя дальнейшему ослаблению сильных компонент сигнала, расположенных ниже частоты среза, и повышая таким образом точность управления частотой среза. Образованный в результате вычитания сигнал с раэностным спектром поступает через весовой фильтр 3 на ограничитель 4.

Если уровень его компонент превышает предварительно установленный порог шумопонижения, то на выходе ограничителя 4 появляется сигнал управления, который через амплитудный детектор 6, усилитель 8 и дополни. тельный амплитудный детектор 9 пос1146795 тупает на управление первым и .вторым звеньями 12 и 13 и управляющий

1 вход управляемого фильтра 7, вызыь- вая перестройку первого в сторону расширения, а второго — в сторону сужения полосы пропускания. Существенный порог срабатывания и разные постоянные времени установления выпрямленного сигнала у амплитудного детектора 6 и дополнительного амплитудного детектора 9 создают условия для более точной перестройки динамического фильтра в зависимости от уровня и скорости нарастания входного сигнала. Так, сигналы малой амплитуды не вызывают срабатывания амплитудного детектора 6, а будучи предварительно усилены усилителем 8, детектируются дополнительным амплитудным детектором 9, большая постоян ная времени которого обуславливает медленное нарастание управляющего сигнала, пропорциональное продолжительности действия и амплитуде сигналов малого уровня, а значит, и медленное расширение полосы пропускания.

Появление единичных непродолжительных импульсов помех вследствие

30 большой постоянной времени установления по цепи дополнительного амплитудного детектора 9 не вызывает увеличения сигнала управления и пере-. стройку динамического фильтра. Таким образом, достигается повышенная поЗ5 мехозащищенность и снижается паразитная модуляция шума. Полезные сигналы большой амплитуды детектируются, главным образом, амплитудным детектором 6 с малой постоянной времени

40 установления сигнала управления, вызывая быстрое расширение полосы пропускания управляемого фильтра 1 и обеспечивая тем самым неискаженную передачу на выход динамического

45 фильтра всех составляющих (обертонов) этих сигналов ° Одновременно с этим на выходе вычитателя 2 происходит дальнейшее сужение спектра управляющего сигнала в связи с расши50 рением спектра сигнала на его входе, Вследствие этого компоненты сигнала, прилегающие к частоте среза управляемого фильтра 1 устраняются из спектра управляющего сигнала и не

55 оказывают дальнейшего влияния на перестройку частоты среза. По мере расширения спектра входного сигнала, уровни компонент которого превыша1146795

Техред Н.Бонкало

Редактор О.Кузнецова

Корректор А.Ференц

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2331/3

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ют установленный порог шумопонижения, частоты управляемых фильтров 1 и 7 перестраиваются до тех пор, пока не достигнут предельного значения рабочей частоты диапазона, обеспечивая прохождение всех компонент спектра входного сигнала беэ ослабления. Несмотря на расширение поло.сы частот динамического фильтра, присутствующий одновременно с сигналом шум не прослушивается из-за маскирующего действия сигнала. По мере сужения спектра входного сигнала частота среза управляемых фильтров

1 и 7 будет возвращаться к своему начальному значению, уменьшая полосу пропускания и понижая таким образом, уровень шума на его выходе, Управляемый фильтр 1 может быть выполнен согласно схеме, представленной на фиг. 3, и содержать соединенные последовательно первое и второе звенья 12 и 13 и активный элемент 14. Фильтр 7 может быть реализован в виде схемы, представленной на фиг. 2, и содержать конденсатор

10 и управляемый резистор 11.

Предлагаемый динамический фильтр позволяет формировать АЧХ тракта управления с перестраиваемым по частоте низкочастотным спадом около

18 дБ/окт, обеспечивая тем самым повышение точности управления частотой среза без применения дополнительных настроек в схеме динамического фильтра.

Таким образом, в предлагаемом динамическом фильтре относительно простым средствами повышается точность управления, снижается влияние

1 уровня компонент сигнала, расположенных ниже частоты среза, на перестройку динамического фильтра, повышается помехозащищенность, т.е, достигается высокая воспроизводи20 мость характеристик динамического фильтра при его изготовлении. Использование изобретения позволяет также выполнить динамический фильтр в виде одной интегральной микросхе25 мы с минимальным количеством дискретных элементов в схеме вкхпочения.