Активный нелинейный фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и расширяет динамич. диапазон . Фильтр содержит операц. усилитель 1, конденсаторы 2,4 и 9, резисторы 3,5-8, диоды 10-13, источники 14 и 15 опорного напряжения. Поскольку расширение динамич. диапазона сныше 70 дБ обеспечивается за счет умень-г шения добротности фильтра, то при этом происходит расширение полосы пропускания фильтра. При поиске сигналов , уровень к-рых соизмерим с уровнем помех, полоса пропускания фильтра равна 5 кГц, 1 ил. ю -кн (Л 6 1 00 СП О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (51) 4 Н 03 Н 11/00

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3972999/24-09 (22) 01. 11. 85 (46) 30. 11.87. Бюл. В 44 (72) Н. H . Смирнов, В. Н. Иванов, С .Г. Цирульник он а и В. И. Цыганов (53) 621. 372. 543 (088. 8). (56) Paul E. Fleischer sensitivity

min imi za t ion in à s ingle ашр l Ы ie r

biguad circuit. — IEEE Trans. Circuits Syst. 1976, jan., v. cas-23, р. 45-55, fig.1.

„„SU, 135621Î А1 (54) АКТИВНЫЙ НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и расширяет динамич. диапазон. Фильтр содержит операц. усилитель 1, конденсаторы 2,4 и 9, резисторы 3,5-8, диоды 10-13, источники

14 и 15 опорного напряжения. Поскольку расширение динамич. диапазона свыше 70 дБ обеспечивается за счет уменьшения добротности фильтра, то при этом происходит расширение полосы пропускания фильтра. При поиске сигналов, уровень к-рых соизмерим с уровнем помех, полоса пропускания фильтра равна 5 кГц, 1 ил.

1 13562

Изобретение относится к радиотехнике и дредназначено для использования в приемоиндикаторах импульснофазовых систем (ИФРНС) типа Лоран-С в качестве фильтра поиска, 5

Цель изобретения — расширение динамического диапазона, На чертеже приведена принципиальная схема активного нелинейного филь- 1О тра.

Активный нелинейный фильтр содержит операционный усилитель (ОУ) 1, первый конденсатор 2, первый резистор

3, второй конденсатор 4, второй резистор 5, третий, четвертый и пятый резисторы 6,7 и 8, третий конденсатор

9, первый, второй, третий и четвертый диоды 10-13, первый и второй источники 14 и 15 опорного напряжения.

Активный нелинейный фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал активного нелинейного фильтра, представляющий собой радиоимпульсы ИФРНС с несущей часто- 2б той fr=100 кГц и помехи, поступает через последовательно включенные резистор 3 и конденсатор 2 на инвертирующий вход ОУ 1.

Сигнал отрицательной обратной свя- Зп зи поступает с выхода ОУ 1 через резистор 5 на инвертирующий вход ОУ 1 и через конденсатор 4 и конденсатор

2 — на инвертирующий вход ОУ 1, Сигнал нелинейной отрицательной обратной

35 связи поступает с выхода ОУ 1 через конденсатор 9 и диоды 10 и 11 на его инвертирующий вход. Сигнал положительной обратной связи поступает с выхода ОУ 1 на его неинвертирующий 40 вход через резисторы 8 и 7.

С выхода ОУ 1 снимается выходной сигнал — отфильтрованные от помех и усиленные в К раз радиоимпульсы

ИФРНС, где К вЂ” резонансный коэффици- 4 ент передачи. Коэффициент передачи активного нелинейного фильтра К т.е. коэффициент передачи активного нелинейного фильтра на резонансной частоте f определяется его добротностью Q. При увеличении добротности Q резонансный коэффициент передачи К увеличивается, при уменьшении добротности Я резонансный коэффициент передачи К уменьшается.

Наличие цепи положительной обратной связи и нелинейной отрицательной обратной связи позволяют изменять добротность активного нелинейного

10 2 фильтра Q без изменения резонансной частоты (частота настройки) фильтра

f =100 кГц за счет изменения глубины обратных связей в эависимостй от амплитуды сигнала.

Глубина положительной обратной связи определяется коэффициентами передач резистивного делителя напряжения, выполненного на резисторах

6 и 7 и делителя на резисторе 8 и диодах 12 и 13. Коэффициент передачи резистивного делителя напряжения постоянен ° Коэффициент передачи делителя напряжения на резисторе 8 и диодах

12 и 13 постоянен в случае, если уровень входного напряжения превышает нижний уровень динамического диапазона входных сигналов (V „ „) не более

Ьх. ми н чем на 70 дБ (U — минимальная

Вх. мин величина входного сигнала, при котором уровень выходного сигнала превышает уровень собственного шума на

6 дБ). В этом случае выходной сигнал фильтра U ц„, определяемый входным сигналом фильтра U z„ и резонансным коэффициентом передачи К (U ь „= K

«П „), остается линейным. Катоды и аноды диодов 12 и 13 подключены к источникам 14 и 15.опорного напряжения, формирующим соответственно опорные напряжения минус U и плюс U „. В рассматриваемом случае, когда уровень входного напряжения не превышает нижнего уровня динамического диапазона входных сигналов (Пьх „и„) более чем на 70 дБ, уровень выходного напряжения П, не превышает U» . Поскольку ь х уровень выходного напряжения активного фильтра не превышает U, то диоды остаются запертыми .и не влияют на коэффициент передачи цепи положительной обратной связи. Следовательно, остается постоянной и глубина положительной обратной связи, определяемая соотношением резисторов 6, 7 и 8, Соотношение резисторов 6, 7 и 8 выбрано таким образом, что добротность активного нелинейного фильтра равна Q=20 °

При этом полоса пропускания активного фильтра по уровню 3 дБ равна 5 кГц.

Когда входной сигнал активного нелинейного фильтра изменяется в диапазоне 70-100 дБ, тогда при превышении уровня входного сигнала над нижним уровнем динамического диапазона (Ц „ „„) более чем на 70 дБ уровень выходного напряжения фильтра U íàчинает превышать уровень опорного

Составитель Ю.Чернышов

Техред А. Кравчук

Корректор А.Обручар

Редактор И.Рыбченко

Заказ 5811/54 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 э 13562 напряжения U« Поскольку уровень вьг ходного напряжения активного нелинейного фильтра начинает превышать U „, то диоды 12 и 13 начинают открывать5 ся, уменьшая коэффициент передачи цепи положительной обратной связи, при этом уменьшается резонансный коэффициент передачи активного нелинейного фильтра и, следовательно, уровень выходного сигнала операционного уси-: лителя 1, и чем выше уровень входного сигнала, тем более уменьшается глубина положительной обратной связи и тем меньше становится резонансный коэффи- 15 циент передачи К . В результате увеличение выходного сигнала ОУ 1 происходит незначительно и не выходит за пределы его линейности при изменении входного сигнала. в диапазоне 70—

90 дБ. При изменении входного сигнала в диапазоне 90 — 100 дБ влияние положительной обратной связи уже не сказывается, так как диоды 12 и 13 полностью открыты. Дальнейшее увеличение динамического диапазона обеспечивается теперь только за счет введения дополнительной отрицательной обратной связи через диоды 10 и 11.

Такая последовательность взаимодействия обратных связей обеспечивается соответствующим выбором значений опорных напряжений источников 14, 15 и типов диодов 10 - 13 (т.е. их порогов открывания).

С выхода ОУ 1 сигнал ИФРНС с не35 искаженной фазовой структурой поступает на выход активного нелинейного фильтра.

Следует отметить, что поскольку расширение динамического диапазона в предлагаемом фильтре свыше 70 дБ обеспечивается за счет уменьшения добротности фильтра, то при этом происходит расширение полосы пропускания фильтра. Так, при превышении уровня входного сигнала над U „ м„„ на 70—

100 дБ полоса пропускания фильтра расширяется с 5 до 50 кГц. Такое расширение полосы пропускания, происходящее при работе на максимальных уровнях входного сигнала, превышающих уровень помех, вполне допустимо для фильтра поиска. При поиске сигналов, уровень которых соизмерим с уровнем помех, полоса пропускания фильтра равна 5 кГц.

Формула и з о б р е т е н и я

Активный нелинейный фильтр, содержащий операционный усилитель, последовательно соединенные первый резистор и первый конденсатор, точка соединения которых через второй конденсатор.соединена с выходом операционного усилителя, второй вывод первого конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и через второй резистор - с его. выходом, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с третьим и четвертым резисторами, причем второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения динами ческого диапазона, в него введены последовательно включенные между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя третий конденсатор и включенные встречно-параллельно первый и второй диоды, а между выходом операционного усилителя и другим выводом четвертого резистора включен пятый резистор, а также третий и четвертый диоды и первый и второй источники опорного напряжения, причем анод третьего и катод четвертого диодов подключены к точке соединения четвертого с пятым резисторов, а катод третьего и анод четвертого диодов подключены соответственно к выходам первого и второго источников опорного напряжения.