Устройство фильтрации

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - повышение точности фильтрации и уменьшение времени определения значения несущей частоты. Устройство фильтрации содержит полосовые фильтры 1, блок 2 выбора сигналов, блок 3 синхронизации, :синтезатор 4 сетки частот, блок 5 коррекции, детекторы 6, коммутатор 7 блок 8 формирования номера фильтра и 2-У вычислитель 9 номера канала. Фильтруемый непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической частотной модуляцией (ЧМ) поступает на полосовые фильтры 1. Полученные спектральные составляющие сигнала поступают на одни входы детекторов 6 и через последовательно соединенные блоки 2, 3, синтезатор 4 и блок 5 - на другие входы детекторов 6. После осуществления амплитудно-фазового детектирования спектральных составляющих входного ЧМ-сигнала полученные сигналы поступают через управляемый коммутатор 7 на вычислитель 9; При отсутствии модуляции на выход вычислителя 9 проходит с блока 8 напряжение, в котором содержится информация о положении не модулированной несущей. Если положение несущей изменится, то в устройстве осуществляется беспоисковое определение положения несущей. 4 ил. г Р

(gg)g Н 03 Н 21/00 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕЗЮЪСГЮУ

Г0СУААРСТВЕККЬ1И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4637987/09 (22) 16.01.89 (46) 30.04.91. Бюл. У 16 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Е.С. Беспалов и А.Ю. Тамазов (53) 621,394,44(088.8) (56) Кантор Л.Я, и Дорофеев В,М, Помехоустойчивость приема 4М сигналов.

М.: Связь, 1977, с. 102, рис. 5.6. (54) УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности фильтрации и уменьшение времени определения значения несущей частоты, Устройство фильтрации содержит полосовые фильтры 1, блок 2 выбора сигналов, блок 3 синхронизации,, синтезатор 4 сетки частот, блок 5 коррекции, детекторы 6, коммутатор блок 8 формирования номера фильтра и

Изобретение относится к области, радиотехники и может быть использовано в радиоприемной и измерительной аппаратуре для фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией.

Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени определения значения несущей частоты.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства фильтрации; на фиг. 2, 3 и 4 - структурные схемы блока выбора сигналов, коммутатора и вычислителя номера канала. вычислитель 9 номера канала, Фильтруемый непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической частотной модуляцией (ЧМ) поступает на полосовые фипьтры 1. Полученные спектральные составляющие сигнала поступают на одни входы детекторов 6 и через последовательно соединенные блоки 2, 3, синтезатор 4 и блок 5 - на другие входы детекторов 6. После осуществления амплитудно-фазового детектирования спектральных составляющих входного

ЧМ-сигнала полученные сигналы поступают через управляемый коммутатор 7 на вычислитель 9; При отсутствии модуляции на выход вычислителя 9 проходит с блока 8 напряжение, в котором содержится информация о положении не модулированной несущей. Если положение несущей изменится, то в устройстве осуществляется беспоисковое определение положения несущей. 4 ил.

Cb

Устройство фильтрации содержит N {© полосовых фильтров 1.1-1.Ы, блок 2 вы- Q3, бора сигналов, блок 3 синхронизации. 1, синтезатор 4 сетки частот, блок 5 коррекции, N детекторов 6.1-6.N, коммутатор 7, блок 8 формирования номера фильтра и вычислитель 9 номера канала, Блок 2 выбора сигналов содержит амплитудные детекторы 10, сумматоры Ь

11, компаратор 12, ключи 13, выходной сумматор 14, входы 15.1-15.N, коммутационные выходы 16. 1-16.

Коммутатор 7 содержит ключи 17, входы 18.1-18.N управляющие входы

1646050

19.2-19.(N-2), выходы 20. 1-20.4.

Вычислитель 9 номера канала содержит ключи 21 - 23, компараторы 24 и

25, сумматоры 26, перемножители 27, делители 28 и 29, вычитатели 30 — 32, блок 33 округления, Устройство работает следующим образом. Фильтруемый непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической 10 частотной модуляцией поступает на объединенные входы N полосовых фильтров 1. 1-1.N. Амплитуда сигнала предполагается постоянной (при приеме ЧМсигналов традиционно используется or- 15 раничение амплитуды, С выходов полосовых фильтров 1.1.-1,N спектральные составляющие сигнала поступают на входы блока 2 выбора сигналов. Компаратор

12 этого блока сравнивает между собой gp уровни поступивших составляющих и вырабатывает коммутирующее напряжение, поступающее на один из коммутационных выходов олока 2. Появление высокого уровня на одном из выходов компараторй5

12 блока 2 приводит к блокированию всех остальных выходов компаратора 12, т.е. к блокированию всех других коммутационньйс выходов блока 2. Таким образом, появляется возможность пропус- 3р кать на опорный выход блока 2 колебания, отобранные с помощью компаратора

t2. При сложении соседних составляющих в сумматорах 11, включенных в состав блока 2, можно выходным напряжением ц5 компаратора 12 открыть один из;ключей, через которые выходы сумматоров 11 соединены с входами выходного сумматора 14 блока 2. Выход последнего сумматора — опорный выход блока 2. Це- 4р лесообразно открывать тот ключ 1Э, через который на опорный выход в паре пройдет и та составляющая, уровень которой оценен компаратором как наибольший. В этом случае гарантировано пос-,45 тупление двух колебаний с частотами, отличающимися íà F на вход блока 3 синхронизации. В последнем происходит смешивание двух колебаний, колебание с частотой биений - F и одно из сме- 5р шиваемых колебаний поступают на вход синтезатора 4 и сетки частот. Появление коммутационного напряжения на коммутационном выходе блока 2 приведет к возникновению этого же напряжения на соответствующем управлякицем входе коммутатора 7 и на соответствующем входе блока 8 формирования номера фильтра. е

В то же время выходные колебания синтезатора 4 через блок 5 коррекции поступают на другие входы детекторов

6.1-6.N. В блоке 5 при настройке выставляются (корректируются) уровни и фазы составляющих сетки частот, которые служат опорньии колебаниями для детекторов 6.1-6.N, где осуществляется амплитудно-фазовое детектирование спектральных составляющих входного ЧИ-сигнала. На выходах детекторов

6.1-6.М в соответствии со спектром входного радиосигнала получаются напряжения, пропорциональные Iy(x), где Iy(° ) - функция Бесселя первого рода порядка . Здесь у — номер спектральной составляющей, попавшей в определенный канал фильтрации, x— индекс частотной модуляции. Данные о Ig(x) поступают на входы коммутатора 7.

Если рассмотреть выходные сигналы четырех соседних детекторов 6 и использовать известное из теории функций Бесселя соотношение, можно получить

2 — ? (x)I (x)+Ig< (x)

«()+1)

2 — — - I (x) I> (x)+I (x).

A+2 х 4+1 +! М

След ова тельно ()+1)

I ) е (х)

1Ф(в) +14Ф2()

I +а (х) () +2) — — » -"-а

I (x)+Iy<>(x) 1

gg7P) 1 э где е . 1), (е) (Х)е (е)+1) е (x)) P 1)ге (е) f X<(x)+t)«(z)).

По результатам анализа. выходов четырех соседних каналов фильтрации можно получить сведения о том, какие спектральные составляющие попали в данные каналы.

Появление коммутационного напряже. ния на одном as управляющих входов коммутатора 7 вызывает подключение выходов соответствук)щих детекторов

1646050 группе четырех детекторов 6.1-6.N u измерение 1 будет обеспечено. Пусть например, наибольший уровень наблюдается в третьем канале, тогда опорные колебания для синтезатора 4 будут получены иэ составляющих 3-ro и 4-ro каналов фильтрации (см. фиг. 2). Ком,мутирующее напряжение поступит на уп1 равляющий вход 18.3 коммутатора 7 и к входам вычислителя 9 будут подключены выходы соответственно 2-го, З-го, 4-ro, 5-ro детекторов 6. Одновременно через блок 8 в вычислитель 9 поступит и новое значение напрякения, соответствующее второму каналу фильтрации (с учетом поправки на единицу).

Таким образом осуществляется бес- поисковое определение положения несущей.

Конструктивные особенности предлагаемого устройства заключаются в следующем.

Полоса пропускания каждого из полосовых фильтров 1 равна известной частоте модуляции F, их центральные частоты смещены по отношению друг к другу на F . Итоговая амплитудночастотная характеристика равномерно перекрывает заданный диапазон.

Число входов компаратора 12 равно числу каналов фильтрации N. Количество соответствующих выходов компаратора 12 также равно N (см. (7)). В качестве коммутационных выходов блока

2 используются выходы компаратора 12 со второго по (N-2)-й включитепьно (см. фиг. 2). Елок 2 вырабатывает два колебания, частоты которых отличаются на F> (эти колебания снимаются с опорного выхода), и постоянное напряжение на одном из коммутационных выходов, который соответствует каналу с наиболее интенсивной спектральной составляющей. Исходя из априорных данных о ширине спектра входного ЧИ-сигнала можно число каналов N выбрать достаточно большим, чтобы иметь основание считать вероятность появления спектральной составляющей с наиоольшей интенсивностью в первом и N-м каналах пренебрежимо малой.Одновременное срабатывание компаратора

12 по двум и более олизким по амплитудам сигналам исключают, используя регенерацию.

Блок 3 (см. фиг. 1) должен содержать смеситель для получения иэ двух колебаний, снимаемых с опорного вы6,1-6.N к входам вычислителя 9 номера канала, Так например, появление напряжения на входе 18.2 (см. фиг. 3) вызовет подключение к входам

20. 1-20.4 вычислителя 9 соответствен5 но выходов детекторов 6,1-6.4. При этом выходы остальных детекторов от входов вычислителя 9 отключены.

Коммутирующее напряжение, поступившее с выхода блока 2 на соответствующий вход блока 8, преобразуется в последнем в напряжение, соответствующее самому низкочастотному каналу иэ четырех, Ilo которым ведется измерение.1

Это напряжение поступает на соответствующий вход вычислителя 9. Разность между данным напряжением и величиной дает номер канала несущей.Эта задача решается вычислителем 9, удовлетво- 70

Рякщим укаэанным ниже требованиям.

При отсутствии модуляции (или при х ((1) устройство работает иначе, Синтезатор 4 не работает, и на всех выходах коммутатора 7 напряжение равно нулю. В этом случае компаратор 24, включенный в состав вычислителя 9, вырабатывает сигнал, который, воздействуя на управляющие входы ключей 21, 23 вычислитепя 9, блокирует вход вы- 30 числителя 9 и отключает все каскады вычислителя 9 за исключением последнего (вычитатель 32 на фиг. 4), через который на выход вычислителя 9 проходит выходное напряжение блока 8, В этом напряжении содержится информация о положении немодулированной несущей.

При наличии модуляции по крайней мере на одном из выходов коммутатора 7 есть напрякение, и компаратор 24 в составе 4р вычислителя 9 деблокирует вход и выход вычислителя 9. Если равна нулю составляющая на третьем входе 20.3 вычислителя 9, компаратор .25 (см. фиг. 4) вырабатывает управляющее нал- 45 ряжение, которое, воздействуя на ключ

22, позволяет подать нулевое напряжение на вход вычитателя 31. Выходным напряжением компаратора 25 с помощью еще одного ключа аналогичным образом 50 можно "обезопасить" от операций деления на ноль.

Если положение несущей изменится, то после окончания переходных процессов устройство опРеделит новое ее положение. Если изменяется номер канала, в котором интенсивность спектральной составляющей максимальна, то коммутатор 7 подключится к новой

1646050 Формула изобретения

25 Устройство фильтрации, содержаще

N полосовых фильтров, входы которых соединены и являются входои устройс ва фильтрации, N детекторов и к татор, i-й вход которого, где i 1, gp соединен через i-й детектор с вых дои i-го полосового фильтра, о т л ч а ю щ е е. с я теи, что, с целью вышения точности и уменьшение време ни определения значения несущей час ты, в него введены блок выбора сигя лов, i""é вход которого соединен с ходом i-го полосового фильтра, Формирования номера фильтра, i-й вход которого соединен с i-и коммут

4О ционнж выходом блока выбора сигнвл

А = b(b+d)

В = с(а+с) хода блока выбора 2, низкочастотного колебаний на частоте F, Одно из двух смеииваемых колебаний при этом поступает вместе с колебанием частоты F, на вход синтезатора 4 сетки частот, Блок коррекции 5 должен обеспечивать возможность корректировки уровня и фазы составляющих сетки час-. тот при настройке амплитудно-фазовых 10 детекторов на правильную работу (уро вень опорного сигнала должен существенно превышать уровень детектируемого). В случае фильтрации немодули рованной несущей синтезатор 4 не ра" ботает, и уровни выходных наппяжен З детектора 6 должны быть пренебрежимо малыми (равными нулю).

Блок 8 должен вырабатывать нап- .

Ряжение, уровень которого соответствует номеру коммутационного выхода блока выбора сигналов 2, на котором появилось управляющее напряжение. Затем это напряжение смещается на уровень, соответствующий единице. В результате на выходе блока 8 вырабатывается напряжение, соответствующее номеру самого низкочастотного (первого) канала из четырех, подключаемых коммутатором 7 к входам вычислителя 9.

При поступлении на блок 8 напряжений с одного из крайних выходов коипарато ра 12 блока 2 в блоке 8 формируются налряжения, индицирующие расстройку устройства относительно заданного диапазона частот.

Блок 8 может быть реализован в виде усилителей, входы которых подключены к соответствующим коммутацион- . ньм выходам блока 2, а выходы усилителей соединены с входаии сумматора; выход сумматора служит выходом блока 8.

Алгоритм работы вычислителя 9 заключается в следующем. Если обозначить 4 сигналы на выходах коммутатора 7 (соответственно возрастанию частоты канала фильтрации) как а Ь, с, d, то операции, осуществляемые в вычислителе 9 с группой таких четырех сигналов из N, выглядят так:

1- — — — -1

А

Э

В где 1 — номер Составляющей, соответствующей самому низкочастотному каналу "четверки™.

Так как второй канал соответствует сигналу наибольшего уровня, в.первом и третьем будут не нулевые сигналы (рассматривается спучай модулированного сигнала), и указанные операции могут быть реализованы. Кроме того, следует учесть, что одновременное обращение в ноль соседних спектральных составляющих невозможно.

Эксплуатационные н точностные характеристики устройства могут быть улучшены, если применить цифровые коммутатор и вычислитель. е том!й..

N оипотоавмблок аOB и i-и управляниции входом хоииутатора, вычислитель номера канала, входы которого соединены с выходаии коммутатора, блок коррекции, i-й выход которого подключен к второму входу i-го детектора, и последовательно соединенные блок синхронизации и синтезатор сетки частот, выходы которого соединены с входами блока коррекции, причем опорный выход блока выбора сигиа" лов соединен с входом блока синхронизации, а выход блока формирования номера фильтра подключен к.другому вхо-". . ду вычислителя номера канала.

1д, 18.

20. 3

18. и

И.м

20. 2

18. з

18. 2 фиг. 2

tuz.з

l64G050

В.М

124 ЮЙ

1У. и-Ф

1646050 о 8cd

20.4

ИЗ

20. 2

20. М

Составитель С. Музычук

Техред Л.Олийнмс

Корректор Л. Патай

Редактор Н. Коляда

Заказ 1555

Подписное

Тирах 451

ВНИИПИ Государственного комитета яо изобретениям и открыти»м при ГНИ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауиска» яаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина, 101