Синхронный фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции. Цель изобретения расширение диапазона перестройки по частоте Синхронный фильтр содержит входной широкополосный фильтр 1, первый и второй дискретно-аналоговые перемножители 2 и 6. первый и второй резисторы 3 и 4, усилитель 5, выходной широкополосный фильтр 7, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы 8, 9, 10 и 11, первый и второй переключатели 12, 13 с первого по шестнадцатый ключи 14, 15, 16, 17, 18 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 и 29. распределитель импульсов 30 и тактовый генератор 31 Принцип работы синхронного фильтра заключается в квадратурной обработке сигналов в одном канале 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАл и стич е с к их

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ KOMVITF T

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

rxcrd (21) 4611084/09 (22) 30,11,88 (46) 07,12,91. Бюл, (Ф 45 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.П.Тепин, Б.И.Хлабустин и И.Я,Крикун (53) 621,372.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1193779, кл. Н 03 Н 19/00, 1984. (54) СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции. Цель изобретения—

„„5Ц„„1697259 А1 расширение диапазона перестройки по частоте. Синхронный фильтр содержит входной широкополосный фильтр 1, первый и второй дискретно-аналоговые перемножители 2 и 6, первый и второй резисторы 3 и 4, усилитель 5, выходной широкополосный фильтр 7, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы 8, 9, 10 и 11, первый и второй переключатели 12, 13 с первого по шестнадцатый ключи 14, 15, 16, 17, 18. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 и 29, распределитель импульсов 30 и тактовый генератор 31. Принцип работы синхронного фильтра заключается в квадратурной обработке сигналов в одном канале, 4 ил, 1697259

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции, Цель изобретения -- расширение диапазона перестройки по частоте.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема синхронного фильтра; на фиг, 2 — распределитель импульсов; на фиг. 3 — эпюры напряжений в синхронном фильтре; на фиг. 4 — вид модулируащей функции.

Синхронный фильтр (фиг, 1) содержит входной широкополосный фильтр 1, первый дискретно-аналоговый перемножитель 2, первый 3 и второй 4 резисторы, усилитель 5, второй дискретно-аналоговый перемножитель 6, выходной широкополосный фильтр

7, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый

11 конденсаторы, первый 12 и второй 13 переключатели, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятый 18, шестой 19, седьмой 20, восьмой 21, девятый 22, десятый 23, одиннадцатый 24, двенадцатый 25, тринадцатый 26, четырнадцатый 27, пятнадцатый 28 и шестнаццатый 29 ключи, распределитель 30 импульсов и тактовый генератор 31.

Распределитель 30 импульсов (фиг, 2) содержит первый счетный триггер 32, первый 33 и второй 34 элементы И, формирователь 35 импульсов записи, третий 36 и четвертый 37 элементы И, первый адресный счетчик 38, второй счетный триггер 39, третий счетный триггер 40, второй адресный счетчик 41, запоминающий блок 42 отсчетов косинуса, запоминающий блок 43 отсчетов синуса и регистр 44.

Синхронный фильтр работает следующим образом, Входной сигнал поступает на вход входного широкополосного фильтра 1, В синхронном фильтре частоты паразитных каналов приема входного сигнала и спектр выходного сигнала зависят от вида модулирующей функции. В предлагаемом фильтре она формируется дискретно-аналоговыми перемножителями 2 и 3 двухквадрантного типа совместно с ключами, осуществляющими подключение конденсаторов с периодическим изменением полярности обкладок. Это приводит к тому, что модулирующая функция становится двухполярной (фиг, 4e), Функцию M(t) (фиг, 4в) можно представить в виде суммы двух составляющих M1(t) и М2(1) (фиг. 4а, б). Такое представление отражает тот факт, что в синхронном фильтре обработка выходного сигнала осуществляется последовательно во времени в двух независимых квадратурных каналах.

Для определения частот паразитных каналов и спектра выходного сигнала проведем разложение в ряд Фурье модулирующей функции одного из каналов (фиг, 4а), 5 Аналитическое выражение имеет вид

N/2 1 2Л

2Т

М1(t) =," cos 2n (1(t — — n)— и =0

N — 1(1 — — — — и)), Т 2Т

n N где N = const, четное число;

Т .2 г

15 No п=0,1,2,„„— — 1, N

1(t)= 1, при 0;

О.приt< О.

При выборе начала отсчета (фиг, 4а) коэффициенты комплексного ряда Фурье определяются известным выражением т/2

- ) <<}опт

С = — f M1(t) e dt.

Т-т/2

Так как функция М1(т) на интервале разложения принимает значения, отличные от нуля в моменты времени Т/N(2n — N/2) t Т/N(2n - N/2+ 1), то

N/2-1 T/Í (2 n — N/2 + 1 )

Ск=— сов X и =о т/ю(2п — К 2)

35 -1 вот х (2n — ) е dt.

Опуская промежуточные выкладки, запишем выражение для коэффициентов

Xk

1 . п — )Л )2 {К-1)

Ск е " е 4 х

2N д

2Х

sin m lc — 1}

Sin -ч- {1< — 1) sin " (k + 1)

50 Анализ этого выражения показывает, что спектр функции М1(т) содержит гармоники с номером k = — +.1, где I =-0, +.1, +, ...

Спектр модулирующей функции Mz(t) в квад55 ратурном канале содержит эти же составляющие, но сдвинутые на угол p= 90О. Для

N = 72, например, в спектре существуют только +1, 35, +37, "71, +73 и т.д, гармоники, 1697259

Таким образом, в синхронном фильтре можно путем выбора соответствующего

N иключить паразитные каналы приема по входу вплоть до частоты с номером k =

=- — — 1, при этом спектр выходного напря2 женил содержит, кроме первой, гармоники

N с номером k-= — m 1, где п = О. 1, 2, ...

Это позволяет существенно расширить диапазон перестройки синхронного фильтра без изменения частот настройки входного и выходного ограничителей спектра— широкопблосных фильтров.

Входной сигнал, пройдя через входной широкополосный фильтр 1, поступает на вход первого дискретно-аналогового перемножителя 2, который умножает его на значение, например, косинуса. При этом к схеме подключены первый 8 и третий 10 конденсаторы, образующие с первым 3 и вторым 4 резисторами и усилителем 5 фильтр нижних частот. Сигнал с выхода усилителя 5 подается на вход второго дискретно-аналогового перемножителя 6. где также умножается на значение косинуса. Далее происходит отключение первого 8 и третьего 10 конденсаторов и подключаются второй 9 и четвертый 11 конденсаторы, Одновременно на входы управления дискретно-аналоговых перемножителей 2 и 6 подается код синуса. Таким образом, в схеме формируются прямой и квадратурный каналы. В моменты времени Т/2 и Т (фиг. Зв) изменяется полярность подключения первого 8 и третьего 10 конденсаторов. B моменты времени Т/4 и 3T/4 (фиг. Зг) изменяется полярность подключения второго 9 и четвертого 11 конденсаторов. Подавление комбинационных составляющих с

N номером k — m + 1, возникающих на вы2 ходе второго дискретно-аналогового перемножителя 6, осуществляется выходным широкополосным фильтром.

Использование в предлагаемом синхронном фильтре дискретно-аналоговых перемножителей, формирующих совместно с ключами модулирующую функцию, позволяет избавиться от значительного числа паразитных каналов приема входного сигнала и гармоник в спектре выходного сигнала. Поэтому можно перестраивать синхронный фильтр в широких пределах без изменения частот настройки входного и выходного широкополосных фильтров.

Так, например, при N = 360 диапазон перестройки предлагаемого синхронного фильтра не менее чем в пятнадцать раз превышает диапазон перестройки прототипа

55 (при постоянной частоте настройки входного и выходного широкополосных фильтров и фиксированном уровне гармоник на выходе).

На фиг. Зб показаны эпюры напряжения на управляющих входах первого 12 и второго 13 переключателей, а на фиг. За — выходное напряжение тактового генератора. На фиг. Зд показан код на входе управления первого 2 и второго 6 дискретно-аналоговых перемножителей, которые могут быть выполнены на умножающем цифро-аналоговом преобразователе с операционным усилителем на его выходе, Коды значения з п и

cos, необходимые для управления первого и второго дискретно-аналоговых перемножителей, могут быть записаны в ПЗУ распределителя 30 импульсов. На фиг, 2в показана последователbíîñòü импульсов типа меандр с частотой f = 1/Т, а на фиг. 2г— последовательность импульсов типа меандр с частотой f = 1/Т, сдвинутая относительно предыдущей на угол p = 90, Формула изобретения

Синхронный фильтр, содержащий входной широкополосный фильтр, первый резистор, выходной широкополосный фильтр, первый. второй, третий и четвертый конденсаторы, первые выводы которых соединены с входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого ключей, а выходы третьего и четвертого ключей соединены с общей шиной, распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом тактового генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки по частоте. введены первый дискретноаналоговый перемножитель, второй дискретно-аналоговый перемножитель, второй резистор, усилитель, первый и второй переключатели, пятый — шестнадцатый ключи, при этом входной широкополосный фильтр, первый дискретно-аналоговый перемножитель, первый резистор, второй резистор, усилитель второй дискретно/ аналоговый перемножитель и выходной широкополосный фильтр соединены последовательно, причем входом синхронного фильтра является вход входного широкополосного фильтра, а первый и второй выводы второго резистора соединены соответственно с подвижными контактами первого и второго переключателей, входы управления которых соединены с первым выходом распределителя импульсов, с нормально замкнутыми контактами первого и второго переключателей соответственно соединены входы пятого, шестого, девятого и десятого ключей. а с нормально разомкнутыми контактами

1697259 первого и второго переключателей соответственно соединены входы седьмого, восьмого, одиннадцатого и двенадцатого ключей, выходы пятого — двенадцатого ключей соединены с входами соответственно первогQ, тринадцатого, второго, четырнадцатого, третьего, пятнадцатого, четвертого и шестнадцатого ключей, выходы тринадцатого, первого, четырнадцатого и второго ключей соединены с выходом усилителя, а выхо-. ды пятнадцатого и шестнадцатого ключей соединены с общей шиной, вторые выводы первого — четвертого конденсаторов соединены соответственно с входами тринадцатого — шестнадцатого ключей, а входы управления пятого, девятого, тринадцатого и пятнадцатого ключей соединены с вторым выходом распределителя, с третьим выходом которого соединены входы управления

5 первого, шестого, третье о и десятого ключей, четвертый выход распределителя импульсов соединен с входами управления седьмого, четырнадцатого, одиннадцатого и шестнадцатого ключей, а входы управления

10 второго, восьмого„четвертого и двенадцатого ключей соединены с пятым выходом распределителя импульсов, многоразрядная группа выходов которого соединена с входами управления первого и второго диск15 ретно-аналоговых перемножителей.

1697259

Составитель Ю, Чернышев

Редактор О, Головая Техред М,Моргентал Корре ор Т. Колб

Заказ 4315 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издатель..кий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101